Багатозливна поздовжньо-секціонована тарілка

Такі тарілки (рис. 4.8 д) доцільно застосувати при високій густині зрошування (більше за 50 м³/(м²·год.). Вони є комбінацією барботажної тарілки (сітчастої, клапанної) з пристроєм, в якому реалізується зона контакту фаз. Тарілка складається з перфорованого полотна 1, зі встановленими на ньому зливними карманами 2, направляючих планок 3 і відбійних дисків 4. Рідина рухається по полотну тарілки, контактуючи з газом, що проходить через отвори тарілки, потім переливається через верхню кромку зливного стакану і витікає у вигляді кільцевого струменю з щілини, утвореної нижньою кромкою стакану і відбійним диском, при цьому утворюється додаткова зона контакту рідини з парою. Зливні кармани можуть бути однощілинними і двохщілинними. У двохщілинних утворюється два кільцеві струмені. Багатощілинний злив розширює діапазон навантажень по рідині й підвищує ефективність масообміну на 30%.

 

а
б	в
г	д
е
Рис. 4.8. Конструкції тарілок:   а) з просічно-витяжними оторами: 1 – секція; 2 – відбійний елемент; 3 – корпус; б) сітчаста з S -подібною перегородкою: 1 – перфорований лист; 2 – зливна склянка; 3 – S- подібна перегородка; 4 – зливна перегородка; 5 – переливна перегородка; в) решітчаста провальна: 1 – тарілка; 2 – опорна конструкція; 3 – щілини; г) комбінована клапанна: 1 – полотно тарілки; 2 – клапани; 3 – перегородки; 4 – отвори; д) багатозливна поздовжньо-секціонована: 1 – перфороване полотно; 2 – карман; 3 – направляючі планки; е) поздовжньо-секціонована з просічними елементами: 1 – просічка; 2 – полотно тарілки; 3 – перегородки.

Секціоновані тарілки

 

До недавнього часу розробка апаратів великої одиничної потужності йшла по шляху збільшення діаметру і висоти колон. Проте, такий шлях приводить до неврегульованості руху взаємодіючих фаз, на тарілці з'являються байпасні потоки, «мертві зони», поперечна нерівномірність швидкості газу і висоти рідини на тарілці. Інший шлях підвищення ефективності масообміну полягає в розробці контактних пристроїв з високою продуктивністю по рідині й парі. Для виключення прямотечійного руху фаз на тарілці встановлюють поздовжні й поперечні перегородки, що забезпечують зигзагоподібний рух рідини від переливу до зливу.

Подовжньо-секціонована тарілка з просічними елементами. (рис. 4.8 е). На полотні тарілки 2 виштамповують просічки 1, вигнуті під кутом a. Тарілка секціонована уздовж потоку рідини вертикальними перегородками 3, причому для створення постійного гідравлічного опору по тарілці, перегородки перфоровані. При швидкості газу до 1,5 м/с тарілка працює аналогічно сітчастій і ковпачковій, при вищих швидкостях газові струмені, які виходять з просічень, направляють рідину до перегородок 3 або до стінок колони, вона ударяється об них, сепарується і газ покидає тарілку. По тарілці рідина рухається зигзагоподібно.

 

Насадкові колони

Насадкова колона (рис. 4.1 б) являє собою вертикальний циліндричний апарат, що складається з корпусу 2, заповненого інертним матеріалом 3 у вигляді шматків певного розміру або насадковими тілами різної форми: кільця, кулі та ін. з метою збільшення поверхні фазового контакту. Рідина подається через розподільний пристрій 4, потрапляє на насадку і по її поверхні стікає у вигляді плівки. Пара заповнює вільний простір насадки і рухається вгору протитечійно рідині і виходить через патрубок 5. Внизу колони рідина підігрівається в теплообміннику 1. У залежності від швидкості пари спостерігаються різні гідродинамічні режими, оптимальними з яких є режими підвисання і емульгування. Швидкість пари при цьому називається оптимальною, при ній на насадці затримується максимальна кількість рідини і бризок, досягається інтенсивний масообмін і максимальна продуктивність при мінімальній висоті насадки. Колону розраховують виходячи з оптимальної швидкості. При її перевищенні створюється режим «захлинання», коли пара піднімає рідину вгору, порушуючи режим роботи колони.

 

Плівкові колони

До плівкових колон відносяться трубчасті колони (рис. 4.1 в). Вони складаються з пучка вертикальних труб 2, по внутрішній поверхні яких тонкою плівкою стікає рідина, яка взаємодіє з парою, що поступає з куба 1 і підіймається по трубах. Флегма утворюється в дефлегматорі 3, який охолоджується водою. Діаметр труб складає 5-20 мм. Масообмін зростає зі зменшенням діаметру труб. Такі колони прості у виготовленні, мають високі коефіцієнти масопередачі і малий гідравлічний опір.

 

***

Усі ректифікаційні колони незалежно від типу і конструкції поділяються на апарати періодичної і безперервної дії. У колонах періодичної дії ректифікацію проводять доти, доки рідина в кубі досягне заданого складу. Потім обігрівання куба припиняють, залишок зливають, а в куб завантажують нову початкову суміш.