МОДЕРНИЗАЦИЯ МАССООБМЕННОГО УСТРОЙСТВА АБСОРБЦИОННОЙ КОЛОННЫ

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются вопросы модернизации массообменного устройства абсорбционной колонны путем совершенствования ее насадок. Так же выявлены основные закономерности производительности, массообменных характеристик от конструкции насадки.

Ключевые слова: абсорбция, абсорбер, насадка, колонна, модернизация, конструкция.

На современном этапе эксплуатации химической и нефтегазовой промышленности существует ряд проблем – еще достаточно большое число предприятий физически и морально устарело. Большинство располагающего предприятием оборудования требует своевременную модернизацию, или вовсе замену на новые типы и модели с большей производительностью и безопасностью эксплуатации. [1, c. 52] Абсорбционные колонны – аппараты, в которых происходит осуществление абсорбционных процессов. Абсорбция – представляет собой массообменный, диффузионный процесс, в котором участвую жидкая и газовые фазы. Движущей силой данного процесса является разность парциальных давлений поглощаемого компонента в газовой и жидкой фазах, которые стремятся перейти в ту фазу, где его концентрация значительно меньше, чем это требуется по условию равновесия. [2, c.12]

Так как абсорберы должны иметь развитую поверхность соприкосновения между жидкостью и газом, существует 4 основных групп аппарата:

1. Поверхностные и пленочные

2. Насадочные

3. Барботажные (тарельчатые)

4. Распыливающие

Интерес вызывает насадочные абсорберы – так как данный тип является самым распространенным. Он отличается простотой устройства и пригодности работы в агрессивных средах. Массообменное устройство представляет собой слой насадок – твердые тела различной формы. [1, c.36] Насадки (1) позволяют увеличить поверхность соприкосновения газа и жидкости. В насадочных колоннах ее укладывают на опорные решетки (4), имеющие щели (2) для прохождения газа и стока жидкости. Благодаря этому происходит равномерное орошение насадок жидкость, что позволяет значительно увеличить производительность абсорбера. Жидкость течет по элементу насадки в виде тонкой пленки, поэтому поверхностью контакта фаз является только смоченная насадка, что дает возможность предложить отнести аппарат к типу пленочных абсорберов. Главной отличие насадочного от пленочного абсорбера является то, что в первом течение жидкости происходит вертикально по всей высоте аппарата, а во втором только по поверхности насадки. К любым контактным устройствам, в том числе и к насадкам, предъявляются определенные технологические требования: высокая эффективность, низкое гидравлическое сопротивление, высокая пропускная и малая удерживающая способность. [1, c.25] Для достижения поставленных целей насадка должна иметь по возможности высокую долю свободного объема и развитую геометрическую поверхность. Одновременно вся конструкция насадки должна омываться потоками жидкости. Кроме того, важнейшем требованием к насадкам является их технико-экономические показатели. Важно, чтобы она отвечала таким требованиям: как простота технологии изготовления, низкая материалоемкость, коррозионная стойкость. Зачастую сложность изготовления сводит на нет все положительные стороны предложенной конструкции насадки. Большую популярность и распространенность получили так называемые кольца Рашига, представляющие собой цилиндры с высотой, равному наружному диаметру, изготовляемые путем нарезки труб, либо же металлической ленты. Недостатками колец является их высокое гидравлическое сопротивление, низкие гидродинамические и массообменные характеристики, экранирование элементов в слое, малая доступность внутренней поверхности кольца для омывания потоками, значительное перераспределение жидкости к стенкам аппарата по мере перемещения ее в слое насадки вне зависимости от характера ее начального распределения. [2, c 38] Для устранения данных недостатков предлагается модернизировать насадку путем изменения конструкции. Предлагается использовать конструкцию, выполненную в виде тела вращения, поверхность который образована полосами с симметричными выступами. Причем высота выступов в каждой полосе уменьшается от центрального выступа к периферийным и в полосах – от центральных полос к крайним. Такое конструктивное исполнение позволяет достичь высокого свободного объема насадки в аппарате за счет максимального исключения взаимного проникновения насадки и предотвращения плотного прилегания отдельных участков друг к другу с соответствующим блокированием части поверхности насадки. [1, c. 74] Благодаря такой геометрии контакт соседних элементов имеет практически точечный характер, что препятствует блокированию поверхности насадки и образованию застойных зон, которые могут возникнуть при контакте поверхностей с большим радиусом кривизны. Это особенно важно в случае присутствия в газовой и жидкой фазах примесей, склонных к полимеризации и образованию слоя твердых отложений на поверхности насадки. В этом случае уменьшается свободное сечение колонны, свободный объем и удельная поверхность насадки, что приводит к ухудшению ее рабочих характеристик. Таким образом, данная насадка позволяет повысить равномерность распределения фаз внутри ее слоя, что в конечном итоге приводит к улучшению гидродинамических условий ее работы. Так же значительно снижаются технико-экономические затраты на производство и ввод в эксплуатацию данного типа массообменных устройств, а также повышая производительность абсорбционной колонны.

Список литературы:

1. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. М.: Химия, 1978. – 280 с.
2. Лаптев А.Г., Данилов В.А., Ильяшенко Е.Б. Расчет процесса физической абсорбции в насадочной колонне. Метод.указания / КГТУ, Казань, 1996. – 23 с.