Насадочные абсорберы. Одним из наиболее распространенных абсорберов поверхностного типа является насадочный колонный аппарат. Он отличается простотой устройства и пригодностью к работе с агрессивными средами. Его применение допустимо как в тех случаях, когда массообмен контролируется диффузионным сопротивлением жидкой фазы, так и тогда, когда решающим является сопротивление газовой фазы.

Насадочные абсорберы изготавливают из различных материалов даже из таких, которые не применяются для других конструкций (например, керамика, графит, стекло). Предназначенные для работы с сильными кислотами стальные аппараты футеруют фасонным кислотоупорным кирпичом на кислотоупорном растворе в два или три слоя. Между слоями прокладывают эластичный материал – например, битум. Кислотные абсорберы больших размеров строят непосредственно из кислотоупорных материалов, используя вместо кожуха, стягивающие металлические бандажи. Решетка, поддерживающая насадку, выполняется из кирпича и опирается на столбики каменной кладки. Абсорберы диаметром <1,5 м могут собираться из керамических царг, соединяемых в раструб и муфтами с соответствующим уплотнением. В таких аппаратах используются керамические плиты с отверстиями для равномерного распределения газа или жидкости. Следует учитывать, однако, что керамика неустойчива к быстрым и значительным колебаниям температуры.

В насадочных абсорберах применяется различного типа насадка (размерами от 12 до 150 мм) из различных материалов. В промышленных условиях редко используют насадку размером < 15 мм. Наибольшее распространение получили кольца Рашига (рис. 1). Кольца с крестообразными перегородками и кольца со спиралями изготовляют только больших размеров (≥75 мм). Насадочные тела должны быть механически прочными и устойчивыми к коррозии и к колебаниям температуры. Кольца размером >75 мм укладываются регулярно (один слой на другой) так, чтобы их вертикальные оси не совпадали.

Рис. 1 Типы насадок:

Кольца: а-Рашига; б – Лессинга; в-с крестообразными перегородками; г- с одиночной спиралью; д – с двойной спиралью; – Палля: седлообразная насадка; – Берля; з – «Инталокс»

Правильно уложенные кольца хорошо распределяют жидкость и оказывают меньшее гидравлическое сопротивление. Укладку следует начинать от стенки, следя за тем, чтобы кольца плотно прилегали к ней. Диаметр колец для укладки следует выбирать не более 1/6 диаметра аппарата.

В насадке абсорбера всегда остается какое-то количество жидкости, частично заменяемое непрерывно поступающим потоком. Это количество жидкости, отнесенное к единице объема слоя насадки, называется удерживающей способностью (или задержкой) И3(в м3/м3).

Деревянная решетчатая (хордовая) насадка из гладких или зубчатых реек позволяет использовать более высокие скорости газа и получить более высокие коэффициенты массопередачи. Ее применяют тогда, когда надо обработать большие количества газа сравнительно малым количеством жидкости.

Деревянная насадка устойчива к действию очень слабых щелочей и кислот при температурах<80 °С. При ее использовании нужны сложные оросительные устройства для равномерного распределения жидкости по сечению насадки.

Кусковая насадка изготовляется из кусков кварца или кокса (размером 25–60 мм). Обычно подбирают насадку таким образом, чтобы диаметр наименьших кусков был примерно в √2 раз меньше наибольших кусков. Кусковая насадка не рекомендуется, когда нежелательно загрязнение системы осадком. Гидравлическое сопротивление кусковой насадки больше, чем деревянной решетчатой или колец. Кусковая насадка отличается низкой стоимостью и химической стойкостью.

Схема насадочного абсорбера приведена на рис 2.

Рис. 2 Насадочный абсорбер.

1-корпус; 2-решетка; 3-насадка; 4 брызгалка; 5-направляющий конус.

Насадка может заполнять объем аппарата полностью или слоями высотой 1,5–3 м. Во избежание растекания жидкости к стенкам кожуха после каждого слоя (кроме нижнего) устанавливают распределительный конус, корректирующий равномерность распределения жидкости в насадке.

Сравнение удельной поверхности и доли колец Рашига ό с номинальным размером 25 мм.

Орошение насадки организуют с помощью различных устройств. Наиболее простым из них является брызгалка (рис. 3, а), которая применяется при больших количествах абсорбента. Отверстия для разбрызгивания имеют различный размер (от 3 мм и выше). Например, при абсорбции СО2 из газов под давлением отверстия в брызгалках делают диаметром 10–12 мм во избежание их закупоривания. На аппарат диаметром до 2 м можно устанавливать одно такое устройство, помещенное по оси абсорбера. Брызгалки не пригодны в тех случаях, когда количество орошающей жидкости во время процесса изменяется в больших пределах, так как при значительном уменьшении количества жидкости орошаемая площадь существенно сокращается.