Распыливающие абсорберы

В распыливающих абсорберах поверхность соприкосновения фаз создается путем распыления жидкости в массе газа на мелкие капли. Такие абсорберы изготовляются обычно в виде колонн, в которых распыление жидкости производится сверху, а газ движется снизу вверх. Применяются они главным В распыливающих абсорберах поверхность соприкосновения фаз создается путем распыления жидкости в массе газа на мелкие капли. Такие абсорберы изготовляются обычно в виде колонн, в которых распыление жидкости производится сверху, а газ движется снизу вверх. Применяются они главным образом для поглощения хоро­шо растворимых газов.

Общая поверхность капель возрастает с увеличением плотности орошения и с уменьшением их размера и скорости движения. Поэтому для эффективной работы абсорбера большая плотность орошения имеет решающее значение.

Распыливающие абсорберы мож­но разделить на следующие три груп­пы аппаратов:

1. Полые (форсуночные) распыливающие абсорберы, представля­ющие собой колонны или камеры, в которых движется газ, встречаю­щий на своем пути жидкость, рас­пыляемую на капли при помощи форсунок (распылителей).

2. Скоростные прямоточные рас­пыливающие абсорберы, в которых, распыление жидкости осуществля­eтcя за счет кинетической энергии движущегося с большой скоростью газового потока.

3. Механические распыливаю­щие абсорберы, в которых жидкость распыляется вращающимися дета­лями.

Таким образом, в аппаратах третьей группы распыление происходит за счет энергии жидкости, в четвертой группе - за счет энергии газа, а в пятой - за счет подводимой извне механической энергии.

Полые распыливающие абсорберы. На рис.3.2.3а. показаны некоторые типы распыливающих абсорберов, выполненных в виде полых колонн. Газ в них движется обычно снизу вверх, а жидкость подается через расположенные в верхней части колонны распылители с направле­нием факела распыла сверху вниз или под некоторым углом к горизонтальной плоскости.

Рис.3.2.3а. Полые распыливающие абсорберы: а -факел распыла направлен вниз; б -факел распыла направлен под углом (двухрядное расположение форсунок); в –с пережимом в нижней части.

Во многих случаях, особенно при большой высоте колонны, распылители располагают в не­сколько ярусов. При этом факелы распыла направляют сверху вниз или под углом к горизонтальной плоскости, либо снизу вверх. При­меняют также комбинированную установку распылителей: часть ­факелом вверх, а часть - факе­лом вниз. Скорость подъема газа по абсор­беру не должна превышать скорос­ти витания капель жидкости кри­тического paзмepa, т.е. тех капель, которые не должны выноситься в сепараторы или брызгоуловители. Скорость подъема газа по абсорберу не должна превышать скорости витания капель жидкости критического размера, т.е. тех капель, которые не должны выносится в сепараторы или брызгоуловители.

Скоростные прямоточные рас­пыливающие абсорберы. В полых распыливающих абсорберах скорость газа нельзя значительно повысить, так как это вызвало бы унос с ним большей части распыленной жид­кости. В случае прямотока газа и жидкости процесс проводят при больших скоростях газа (20-30 м/с и выше), причем вся жидкость уно­сится с газом и отделяется от него в специальном сепарационном уст­ройстве. Эти абсорберы можно условно разбить на три групп к первой группе относятся аппараты, в ко­торых жидкость распыливается при струйном или пленочном ее тече­нии. Рабочий объем абсорберов этой группы обычно имеет вид трубы Вентури (поэтому такие абсорберы часто называют абсорберами Вентури). Абсорбер состоит из сужающейся части (кон­фузора), узкой части (горловины) и расширяющейся части (диффузо­ра). Жидкость подают в горловину или конфузор. Пройдя с большой скоростью через горловину, газ по­ступает в диффузор; здесь скорость газа постепенно снижается, после чего он направляется в сепараци­онное устройство. В диффузоре ки­нетическая энергия газа переходит в энергию давления с минимальны­ми потерями.

Рис.3.2.3б. Форсуночные абсорберы Вентури: а-с периферийным вводом жидкости; б-с центральным вводом жидкости;1-горловина с отверстиями, 2-циклон, 3-сопло, 4- бак.

На рис.3.2.3б., показаны два типа абсорберов Вентури. В абсорбере, жид­кость подается в горловину 1 через расположенные по ее периферии отверстия и отделяется от газа в циклоне 2. На рисунке изображена труба Вентури прямоугольного се­чения; применяют абсорберы та­кого же типа и с круглыми трубами. В абсорбере, приведенном на, осуществляется центральный ввод жидкости через сопло 3, сепарационным устройством является бак 4, на крышке которого установлена труба Вентури. Абсорберы Вентури, называют форсуночными, поскольку жидкость вводят в них через форсунки (сопла). Такие абсор­беры могут иметь вертикально или горизонтально расположенные трубы Вентури.

Механические абсорберы. Типич­ным аппаратом с механическим разбрызгиванием является абсорбер с вращающимся погружным кону­сом. Внутри цилиндричес­кого кожуха 1 расположено по высоте несколько тарелок 2, заполненных жидкостью. На валу 5 закреп­лены вращающиеся вместе с ним конусы 4. Нижние края конусов по­гружены в находящуюся на тарел­ках жидкость. При вращении вала жидкость поднимается по конусам и под действием центробежной силы сбрасывается с их верхних обрезов, образуя факел распыла.

Такие абсорберы применяют в коксохимической промышленнос­ти, а также при охлаждении и очи­стке газов. Опытный абсорбер диа­метром 1100 мм и высотой 3,8 м был испытан при очистке водорода от H₂S и СО₂ раствором моноэтанол­амина. Абсорбер имел по высоте во­семь разбрызгивающих элементов, составленных из четырех конусов с наибольшим диаметром 400 мм; глу­бина погружения конусов в жидкость равнялась 50 мм; частота вращения вала - 400 об/мин. Степень очистки от H₂S составляла 99,9%, гидравли­ческое сопротивление - 600 Па.

Разновидностью абсорберов с вра­щающимся погружным является показанный на рис.3.2.3в., ро­тационный аппарат Сафина. Ротор состоит из конуса-питателя 6 и концентрических колец 7.

Рис.3.2.3в. Абсорберы с вращающимся погружным конусом: а - абсорбер Фельда; б - абсорбер Сафина; 1-кожух, 2-тарелка, 3-перегородка, 4-конус, 5-вал, 6-конус-питатель, 7-кольцо, 8-кольцевой желоб, 9-периферийный желоб, 10-переток.

Нижний край конуса-питателя погружен в жид­кость, находящуюся в кольцевом же­лобе 8. Разбрызгиваемая конусом-пи­тателем жидкость собирается на внут­ренней поверхности первого от цент­ра кольца 7, разбрызгивается с его верхнего края на второе кольцо и т.д.

Для сильно запыленных газов часто используется абсорбер с разбрызгивающими валками лопастно­го типа (рис.3.2.3г.) или разбрызгивающими дисками (рис.3.2.3д.).

Рис.3.2.3г. Абсорбер с разбрызгивающими валками лопастного типа: 1 -валки; 2,3 –перегородки.

Рис.3.2.3д. Абсорбер с разбрызгивающими дисками: 1 –вал; 2 –диски; – перегородки.

Разбрызгивающие валки устанав­ливают в камерах так, что газ дви­жется перпендикулярно или параллельно осям валков. При этом по ходу движения газа размещают перегородки. Движение газа парал­лельно оси валков при меняется в абсорберах с двумя валками, а пер­пендикулярное движение - при числе валков два и более.

Абсорберы с разбрызгивающи­ми валками используют для погло­щения SiF₄ (выделяющегося при производстве суперфосфата) водой с получением кремнефтористоводо­родной кислоты. В этом процессе абсорбция сопровождается выделением твердой фазы (Si0₂), что зат­рудняет применение некоторых ти­пов аппаратов, например, насадоч­ных абсорберов.