Расчет числа ступеней фазового контакта.

Необходимо найти число тарелок в аппарате.

п_д- действительное число тарелок.

А) 1-ый метод – Расчет по теоретическим тарелкам:

 

Между рабочей и равновесной линией вписывают ступеньки.

П_д=п_т/ή_о, где

П_о- КПД тарелки, зависит от конст-ии, наход-я в пределах (0,5-0,8).

Метод простой, но не очень точный, т.к. КПД на тарелках не достигается.

Б)2-ой метод –по кинетической кривой.

 

Между равновесной и рабочей линией строится кинетич. кривая, кот. Харак-ет степень достижения равновесия на тарелке.(реальные тарелки).

ОСНОВ-Е ЗАКОН-ТИ И ПРИНЦ-ЫЕ СХЕМЫ АБСОРБЦИИ-ЫХ ПРОЦЕССОВ. КОНСТ. АБСОРБЕРОВ.

· Абсорбция – процесс избирательного поглощения газов ж-им поглотителем – абсорбентом. (процесс растворения) переход в-ва из газов. фазы в жид.

Абсорбция в промышл. применяется:

1.для выделения из газовых смесей ценных компонентов

2.для очистки технол-их газов (от СО₂)

3.санитарная очистка газов

«+» - низкая стоимость абсорбентов

- хорошо отработанное апп-ное оформление.

Различают:

· Физическую абсорбцию - поглощение газа происходит за счет растворимости без протекания химич.р.

· Химическую абсорбцию - протекает хим. р., м.б. 2-х видов –необрат-ая и обратимая.

Обратный процесс – десорбция – испол-ся для регенерации р-ля и получ-я газа в чистом виде.

Требования, предъявляемые к абсорбентам:

1.высокая поглотительная способность

2.легкость регенерации

3.избирательность

4.хорошая кинетика (д.б. быстрой)

5.хорошие физ-ие эксплуатац-ые х-ки (нелетучесть, неагрессивность, нетоксичность, пожаро и взрыво- неопасность)

6.доступность и дешевизна.

Равновесие в процессах абсорбции:

Раствор-сть газов в жид. зависит от св-в газа и жид., Т⁰ и Р.

Равновесие в идеальных р-рах подчиняется з-ну Генри: Р^*=К*х (Па)- равновесная упругость компонента над р-ом =мольной доли компонента в жид.(х).

К-константа Генри (находится по справочникам).

Р=Р*у - З-н Дальтона

У^*=(К/р)*х или У^*=м*х,

Где Р-общее Р, м- константа фазового равновесия.

Если з-н Генри соблюдается, то равновесная кривая – прямая.

Чтобы сместить р. в сторону абсорбции, нужно умень-ть Т⁰, увел-ть Р, т.к. процесс абсорбции – экзотермич., число молей умень-ся (V умень-я в процессе абсорбции).

Принцип-ые схемы процессов абсорбции:

Прямоток.

Противоток.

Схема с рециркуляцией ж-ти.

Сущест. понятие кратность циркуляции (n) – это отношение кол-ва прошедшей ч/з абсорбер ж-и к кол-ву свежей жи-и (L).n=Ln/L

ТО позволяет снять тепло абсорбции. Рециркуляция исп-я для отвода тепла в выносном холодильнике для увел-ния плотности орошения насадки => и улучшения массообмена.

В любой рециркуляционной схеме есть продувка, т.е. сброс некоторого кол-ва рециркуляционной ж-ти для предотвращения накопления нежелательных в-в.

Конструкции абсорберов.

По способу образования контакта фаз делят:

1. поверхностные и пленочные

2. насадочные

3. тарельчатые (барботажные)

4. распыливающие.

1. Поверхностные и пленочные:

аппараты с фиксированной поверхностью контакта фаз.

F=M/(Ky*ΔYcp)

А) Оросительный поверхностный абсорбер.

Сверху подают охлаж-ую воду. 

Абсорбер может работать с отводом тепла.

«+» 1. позволяет отвести тепло.

2. маленькое гидравлич. сопротивление.

«- «1. сложность конструкции

2. маленькая поверхность контакта фаз (пов-ть течения жид.).

Данный тип абсорберов исп-ся для абсорбции хорошо растворенных газов.

Б) Пленочные абсорберы.

1. трубчатый пленочный абсорбер.

 В каждую трубку вставляется спец-ый распределитель ж-ти, чтобы ж-ть текла пленкой.

Скорость газа д.б. не более 5м/с, 

иначе будет захлебывание, и газ поднимет жидкость вверх. «+»

1. высокоинтенсивный, т.к. все процессы в пленке интенсивнее.

2. возможен отвод тепла.

3. низкое гидравлическое сопротивление.

 «-«1. трудность создания равномерной пленки по всей длине трубы.

2. возможность захлебывания при нарушении режима.

2. абсорбер с листовой насадкой.

Есть ряд листов, установленных вертикально, кот. помещены в кожух.

 «+» 1. простота устройства

2. мизерное гидравлическое сопротивление.

3. высокая эффективность.

«-«1. трудность создания равномерной пленки по всей высоте аппарата.

2. невозможность прямого отвода тепла.

 3. трубчатый пленочный абсорбер с восходящим движением пленки (прямоточного типа).

Скорость газа в трубках > 5м/с => газ тянет жи-ть пленкой по стенке трубы.

 «+» 1. Пленка устойчивая

2. абсорбер эффективный

3. возможен отвод тепла.

«-«1.большое гидравлич. сопротивление по газу

2. сложность конструкции => трудно обеспечить устойчивую пленку.

2. Насадочные абсорберы.

Колонны, загруженные насадочными телами. Любой абсорбер состоит из кожуха, колосниковой решетки, сама насадка, распределительное устройство.

Насадки бывают:

· деревянные хордовые                                «+» 1. простота устройства

· кольцевые (Рашига) D=H                                   2. низкое гидравлич. сопротивление

· Кольца Паля- седловые                                    3. возможность испол-ия в агрессив.среде                                       

· Блочные насадки                                                   

1. трудность работы с загрязнен. Жид.                                                                           2. невозможность прямого отвода тепла.

Устройства для распределения ж-ти:

1. брызгалки (душ)

2. распределит. плита

3. тарельчатый ороситель

4. распределит. желоб.

3. Тарельчатые (барботажные) колонны.

Особенность апп-ов: ступенчатый характер процесса, т.е. процесс взаимодействия газа с жид. происходит только на тарелке.

Тарелки классифицируют:

1. Перекрестного типа

· Колпачковые (имеется паровой патрубок, на кот. одевается колпачок. Каждый колпачок имеет опред. отверстия для равномерного распределения газа.)

· Ситчатые

· Клапанные(каждое отверстие закрывается специальным клапаном. Степень открытия клапана зависит от скорости газа. Клапанная тарелка работает в саморегулирующем режиме.)

2. Провальные тарелки (газ и ж-ть идут ч/з одни и те же отверстия. D отверстий >, чем у ситчатой тарелки.)

«+» простые с хорошим перемеши-ем. М.б. решетчатые и трубчатые (охлаждающ. Вода идет по трубам, а газ и ж-ть по межтрубному пространству. Газ идет снизу вверх).

3. Прямоточного типа.

· Тарелка S- образная или юнифлюкс

· Чешуйчатая (терка).

«+» барботажных абсорберов:

1. большая поверхность контакта фаз

2. возможность работы с загрязнен. средами

3. возможность отвода тепла.

«-«барботажных абсорберов:

1. сложность конструкций

2. высокое гидравлич. сопротивление

3. примен-я в схемах, работающих под Р.

Распыливающего типа.

Контакт происходит путем взаимодействия газа с каплями жид.

1. полые форсуночные.

Чем меньше капли, тем больше поверхность контакта фаз. «+» 1. низкое гидравлич. Сопрот-е

2. простота конструкции

3. возмож-ть работы на сильно запыленном газе.

«-«1. большие размеры (D,H), т.к. нужны малые скорости газа, чтобы не было брызгоуноса капель.

2. большой расход Е на распыливание ж-ти.

3. Невозможность отвода тепла.

2. Скоростные прямоточные.

Основным элементом явл. труба Винтури. В горловине ж-ть распыливается на мельчайшие капли. В диффузоре скорость газа умень-ся, капли сливаются и уходят в виде ж-ти.

«+» 1. высокая эффективность работы

2. возмож-ть работы с большими объемами газа.

«-«1. высокое гидравлическое сопротивление

2. невозможность отвода тепла

3. работа только в прямотоке.

3. Механические распыливающие абсорберы.

С вращающимися лопастями.

Ж-ть разбрызгивается и взаимодействует c газом.

«+» 1. высокая эффективность

2. низкое гидравлическое сопротивление.

 «-«1. сложность конст-ии (наличие движущихся частей вал)

2. повышенный расход Е на разбрызг-ие ж-ти.