Режимы работы тарельчатых апаратов

Представляют собой вертикальные цилиндрические колонны, в которых на определенном расстоянии друг от друга по высоте колонны размещены горизонтальные перегородки – тарелки, для развития поверхности контакта фаз.

Процесс массопереноса в тарельчатых колоннах осуществляется в газожидкостной среде, которая создается на тарелках. Следовательно, процесс проходит ступенчато, в отличие от насадочных колонн, в которых массоперенос происходит непрерывно.

По способу слива жидкости с тарелки, аппараты подразделяются на колонны с тарелками со сливными устройствами и без сливных устройств «провальные»

Как и в насадочных, определяются скоростью газа

1. Пузырьковый (барботажный) – небольшие скорости газа, газ в виде отдельных пузырьков движется через слой жидкости;

2. Пенный – возникает при увеличении скорости газа, при которой на тарелке образуется газожидкостная система – пена;

3. Струйный (инжекторный) – возникает при дальнейшем увеличении скорости газа, который проходит через газожидкостной слой в виде газовых струй не разрушаясь. Поверхность контакта намного меньше, чем в пенном.

Расчет абсорберов

Исходные данные: расход газа G, его начальная и конечная концентрация, начальная концентрация абсорбента.

Определяется: расход абсорбента L, диаметр D, высота Н, гидравлическое сопротивление ΔР аппарата.

1. Расход абсорбента определяется из уравнения материального баланса. Конечная концентрация абсорбента обычно не задана. Поэтому принимают ее как концентрацию поглощаемого газа в жидкости, находящейся в равновесии с газом.

2. Диаметр абсорберов определяют по уравнению расхода

w₀ – фиктивная скорость газа, т.е. скорость отнесенная к полному сечению абсорбера, м/с

3. Высота абсорберов

Насадочных	Ступенчатых (тарельчатых)
С помощью уравнения массопередачи - по газовой фазе; - по жидкой фазе; где а – удельная поверхность м2/м3 ψ – коэффициент смачиваемости.	В большинстве случаев определяют методом теоретической ступени (теоретической тарелки) и кпд колонны или методом построения кинетической кривой.

Определение числа теоретических ступеней (теоретических тарелок)

Примем такой объем аппарата, концентрация распределяемого вещества на выходе из которого у₂ равна равновесной концентрации на входе в него, т.е. у₂=у^*₁.

Изменение состава в фазе Ф_у в этом объеме изобразится отрезком АВ. В этом объеме происходит процесс полного обмена распределяемого вещества между обеими фазами. Такое изменение концентрации называют теоретической ступенью, или теоретической тарелкой.

Строя такие ступени между рабочей линией и линией равновесия в интервале рабочих концентраций находят общее число ступеней n_т (число теоретических тарелок).

Д ля определения высоты аппарата со ступенчатым контактом фаз находят число действительных ступеней используя КПД колонны, который учитывает скорость массопереноса на реальных ступенях, на которых равновесие не достигается.

Тогда

где h_т – расстояние между ступенями, которое принимают или рассчитывают.

Гидравлическое сопротивление абсорберов ΔР зависит от гидродинамических режимов, которые определяются скоростью газа и конструктивными особенностями аппарата. Оптимальную скорость определяют технико-экономическим расчетом, при этом рассматривают влияние скорости на гидравлическое сопротивление, диаметр и высоту аппарата. , .

Гидравлическое сопротивление насадочных аппаратов: сначала определяют сопротивление сухой насадки , затем орошаемой .

Гидравлическое сопротивление тарельчатых аппаратов складывается из трех частных сопротивлений: сопротивления сухой тарелки, сопротивления, обусловленного силами поверхностного натяжения жидкости и сопротивления газожидкостного слоя на тарелке.

,

Где , ( – скорость газа в отверстиях тарелки);

;

.