Файл: Бушмелев, В. А. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажного производства учебник.pdf

Вязкость S02 при 24° С по формуле (1-13) равна

=------- ^ .--------= 2970. Коэффициент сопротивления по формуле (2-35) 0,0181 • 10“ 3-87,5

Далее определим коэффициенты массоотдачи; для этого нужно знать коэф­ фициенты молекулярной диффузии S02 в газе и жидкости Dr и £>ж. Из справоч­

270

По формуле (13-16) диффузионный критерий Нуссельта для газовой фазы

271

принятого в начале расчета (800 мм рт. ст.). Поскольку с увеличением давления условия абсорбции улучшаются, такое расхождение (в сторону увеличения) до­ пустимо. В рассматриваемом примере это ведет к увеличению эффективности поглощения.

АБСОРБЦИЯ В БАРБОТАЖНЫХ АБСОРБЕРАХ

Барботажные абсорберы характерны тем, что поверхность междуфазового контакта в них развивается потоком газа, который с помощью специальных устройств распределяется в жидкости в виде пузырьков и струек. Этими устройствами являются перегородки (тарелки) с от­ верстиями и щелями или колпачки с волнистыми краями и щелями. Движение газа в виде пузырьков и струек через слой жидкости назы-

тов с колпачковыми и переливными тарелками. В обоих случаях жид­ кость с верхних на нижние переходит по специальным переливным устройствам (трубы, каналы прямоугольной или сегментной формы и т. п.). Газ через жидкость барботирует из-под колпачков колпачко­ вой тарелки и при истечении через отверстия или щели ситчатой та­ релки.

На рис. 13-2 показан аппарат с провальными тарелками. Такие абсорберы применяются в сульфитном производстве для получения варочных растворов. Аппарат представляет собой колонну, разделен­ ную по высоте перегородками (тарелками) с отверстиями диаметром

272

ках гіо газу и жидкости. При уменьшении или увеличении расхода газа против расчетного работа аппарата значительно ухудшается.

Рассмотрим более подробно работу аппаратов с провальными та­ релками.

Гидродинамические режимы провальных тарелок

При небольшом расходе газа жидкость и газ свободно проходят через одни и те же отверстия и щели тарелки. Слоя жидкости на та­ релке не образуется.

С увеличением скорости газа силы трения газа о стекающую жид­ кость возрастают. При некоторой скорости газа сила трения увеличи­ вается настолько, что жидкость не будет проходить через отверстия и станет накапли­ ваться на тарелке, т. е. как бы подвисать

. над отверстиями. Критическая скорость газа, соответствующая началу подвивания, назы­ вается точкой подвисания. При скоростях

Подвисание жидкости и переход к барботаж­ ному режиму сопровождаются резким повы­ шением сопротивлёния тарелки. В барботаж-

свободные в данный момент от прохождения газа. При этом отверстия для прохода газа и провала жидкости непрерывно меняются, но в среднем равномерно распределяются по всему сечению тарелки. С увеличением ско­ рости газа высота пузырьковой зоны в барботажном слое уменьшается, а слой пены воз­ растает.

Барботажный режим заканчивается в тот момент, когда вся жидкость на тарелке перейдет в пену. Скорость газа, соответ­ ствующая этому моменту, называется точкой аэрации, а следующий за ней

режим работы тарелки — режимом аэрации, пенным режимом или режимом эмульгирования. В этой режиме провал жидкости через от­ верстия тарелки сначала происходит так же, как и в барботажном ре­ жиме. Однако при дальнейшем росте скорости газа равномерный ре­ жим провала жидкости сменяется пульсирующим, при котором жид­ кость на нижележащую тарелку переходит не равномерно, а отдель­ ными порциями. Скорость газа, соответствующая началу неравно­ мерного провала жидкости, называется точкой пульсации.

При пенном режиме сопротивления тарелки (при постоянном расхо­ де жидкости) с увеличением скорости газа возрастают незначительно. Это объясняется тем, что так же незначительно увеличивается и слой

Пены. В конце этого режима скорость газа в отверстиях тарелки на­ столько увеличивается, что отдельные пузырьки газа при барботаже сливаются в струи. Образование струй происходит то в одном, то в другом месте тарелки, что приводит слой пены в колебательное дви­ жение. Скорость газа, соответствующая началу струйного режима барботажа, называется точкой волнообразования, а следующий за ней режим работы тарелки — волновым. Волновой режим обычно наблю­ дается при сравнительно небольшом расходе жидкости. С увеличением плотности орошения при волновом режиме масса жидкости на тарелке возрастает и колебательные движения слоя становятся менее замет­ ными. Переход к волновому режиму сопровождается увеличением гидравлического сопротивления тарелки. При дальнейшем увеличе­ нии скорости газа жидкость перестает проваливаться на нижележащую тарелку. Количество жидкости на данной тарелке мгновенно возрас­ тает, увеличивается слой пены и жидкость начинает выбрасываться с тарелки. Сопротивление тарелки при этом резко возрастает. Такой режим работы называется р е ж и м о м з а х л е б ы в а н и я . Ско­ рость газа, соответствующая переходу от волнового режима к режиму захлебывания, называется точкой захлебывания ѵзахл. Оптимальный режим работы тарелки отвечает скорости газа вблизи точки захлебы­ вания, так как эффективность массопередачи при этом максимальная. Скорость газа ѵ0, отнесенная к полному сечению аппарата и соответст­

вующая оптимальному режиму, определяется из соотношения ■ѵ,} =

^захл

= 0,85 -г- 0,95. Нормальной работой провальных тарелок считается также устойчивая работа и в других режимах, вплоть до точки подвисания. Разумеется, при ѵ0 ниже точки подвисания работать нельзя.

Скорость захлебывания зависит от диаметра колонны, ширины или диаметра отверстий в тарелках, их свободного сечения, расходов газа и жидкости и их физических и гидродинамических характеристик. Она может быть определена по эмпирическому уравнению

мается ширина щелей, а тарелок с круглыми отверстиями — эквива­ лентная ширина отверстия Ьэ. Величина b3 ss 0,55 d0, где d0 — диа­ метр отверстий. В приближенных расчетах за определяющий линей­ ный размер тарелок с отверстиями можно принять их диаметр. Погрешность при расчете по формуле (13-25) составит около 5%.

274