Пристрої для розподілу рідини і пари (газу)

Основною умовою ефективної роботи насадкового апарату є рівномірний розподіл рідкої й парової фази по перерізу апарату і повне змочування насадки. Для насадкових апаратів існує поняття мінімальної густини зрошування , при якій насадка повністю змочується і на ній не залишається «сухих» ділянок. За даними деяких дослідників . Якщо неможливо забезпечити , то слід працювати з рециркуляцією рідини. Зрошування рідини не повинне бути надмірним, щоб не допустити «затоплення» апарату. Звичайно .

Типова тарілка для розподілу рідини (рис. 4.4 а) кріпиться до корпусу апарату на опорах 6 і являє собою відбортований диск 1 з переливними патрубками 2, які розташовуються по концентричним колам. Діаметр патрубків залежить від діаметру колони і коливається від 32 до 50 мм, кількість патрубків – від 12 до 330. Рідина на тарілку поступає через штуцер 5 і зливний стакан 3. У верхній частині переливних патрубків виконані вертикальні прорізи, через які рідина витікає з тарілки. Правильність установки тарілки забезпечується гвинтами 4. Периферійні ділянки колони не зрошуються, вони заповнюються рідиною при розтіканні її в шарі насадки.

 

а	б	в
г	д	е
Рис. 4.4. Розподільні пристрої для рідини і пари: а) розподільна тарілка: 1 – 1 – тарілка; 2 – переливні патрубки; 3 – зливний стакан; 4 – гвинти; 5 - гвинти; 6 – опора; б) перфорований колектор; в) колекторний зрошувач: 1 – колектор; 2 – зрошувальні трубки; 3 – розподільні пластини; 4 – пластина жорсткості; 5 – балка; 6 – ребра; г) зрошувач жолоба; д) колосникова решітка: 1 – косинки; 2 – шпильки; 3 – дистанційні втулки; 4 – опорне кільце; 5 – колосники; е) перерозподільна тарілка: 1 – відбортований диск; 2 – підвіска; 3 – конус; 4 - прорізи.

 

Перфоровані колектори (рис. 4.4 б) розташовують в колоні на висоті 1 м над насадкою. У нижній частині відвідних труб є отвори, розташовані під кутом в 60°, через які рідина виходить на насадку. Ці пристрої застосовують для зрошування провальних тарілок і нерегулярної насадки.

Для регулярної насадки, зокрема, плоско паралельної, розроблені конструкції колекторних зрошувачів (рис. 4.4 в): колекторно-пластинчастий і з розподільною тканиною. У пластинчастому зрошувачі рідина з колектора 1 поступає в зрошувальні трубки 2 з отворами діаметром 3 мм. Трубки встановлені над розподільними пластинами 3 в проміжках між ними. Рідина, яка витікає з трубок, окремими струменями потрапляє на пластини, формуючи на їхній поверхні рівномірну плівку. У нижній частині розподільника є пластина жорсткості 4. Жорсткість конструкції забезпечують ребра 6 і балка 5. У колекторі з розподільною тканиною розподільні трубки мають щілину. Трубки щільно обтягнуті тканинним чохлом, кінці тканини опускаються на верхній край пластини по обидва боки від неї. Рідина, яка витікає з щілини, рівномірно розподіляється по звисаючих полотнищах і формує однорідну плівку на пластинах.

Зрошувач жолоба (рис. 4.4 г) встановлюють на відстані 1,2÷1,4 м від шару насадки і використовують в колонах з нерегулярною насадкою. Він являє собою набір горизонтально розташованих жолобів з вирізами в бічній стінці. Основний жолоб розташований над іншими, з нього рідина витікає в нижні жолоби, а звідти – на насадку. Для надійної роботи повинна бути забезпечена точність виготовлення і розташування.

Рівномірний розподіл пари легко досягається в колосникових решітках під насадкою (рис. 8.4 д) за умови, що вільний переріз решітки більший за аналогічний параметр насадки. Решітки збираються з колосників 5, виготовлених зі смугової вуглецевої сталі (δ = 4÷10 мм, h = 50 мм). Відстань між колосниками на 25-30% менша за розміри насадкових тіл для виключення провалу. Між колосниками встановлені дистанційні втулки 3 і весь пакет стягнутий шпильками 2. Решітки укладаються на опорне кільце 4, яке підтримується косинками 1. Під колосниковою решіткою встановлюють перерозподільні тарілки.

Перерозподільна тарілка – це відбортований диск 1 (рис. 4.4 е) з переливними патрубками з прорізами 4 у верхній частині, який з’єднаний за допомогою підвісок 2 з конусом 3, що збирає потік рідини із стінок апарату.

У ряді випадків для збільшення змочуваності насадки її вкривають гідрофільним покриттям, проводять травлення або спеціальну механічну обробку.

При стіканні рідини по насадці, навіть при рівномірному зрошуванні верхніх шарів, зрошувальна рідина розтікається до стінок апарату і усередині насадкового шару утворюється «сухий конус», в який спрямовується паровий потік. Ступінь розтікання рідини по насадці залежить від довжини Н шляху рідини в насадці, діаметру колони D і діаметру насадкових тіл d. Ступінь розтікання оцінюється по критичній висоті насадкового шару Н_кр, при якій з'являються ознаки мінімально-допустимої поперечної нерівномірності. Значення Н_кр: для кілець Рашига – (5÷10) D при d < 0,033 D; для кілець Палля – (5÷10) D при d £(0,1÷0,066) D; для сідел Берля і «Інталокс» – (5÷8) D при d>0,066 D. Якщо висота Н насадкового шару, розрахована з умови забезпечення необхідного масообміну, перевищує Н_кр, то насадку розділяють на шари або секції заввишки Н_і £ Н_кр. Для зрошування кожної секції насадки використовують або окремі зрошувачі, або спеціальні перерозподільники.