Абсорберы со сплошным барботажным слоем

Простейший абсорбер со сплошным барботажным слоем изображен на рис. 1. В нижней части абсорбера расположена пористая перегородка или плита 1 с отверстиями, под которую подводится газ. Над плитой при прохождении газа через жидкость образуется барботажный слой, представляющий собой дисперсную систему (пену), в которой жидкость является сплошной, а газ – дисперсной фазой. Жидкость может подводиться сверху и отволиться снизу, как показано на рис. 1 а, хотя способ ее подвода и отвода в данной конструкции не играет особой роли (см. ниже). При отводе жидкости снизу ее выводят через утку 2, благодаря чему поддерживается определенная высота барботажного слоя в аппарате. Из условий гидростатики эта высота

где и - плотности чистой (светлой) жидкости и пены; - высота светлой жидкости.

Можно также подводить жидкость снизу (над плитой) и отводить ее сверху через перелив, так что движение фаз осуществляется прямотоком (рис. 1 б); при этом высота барботажного слоя определяется высотой перелива.

Аппараты такого типа в промышленности применяются преимущественно как реакторы для проведения реакций между газом и жидкостью(например, окисление или хлорирование органических веществ) и обычно работают при невысоких скоростях газа (до 0,3 – 0,4 м/с).

В аппаратах со сплошным барботажным слоем возникает циркуляция жидкости в вертикальном направлении: в центральной части образуются восходящие потоки из пузырьков и увлеченной ими жидкости; последняя стекает вниз по кольцевому сечению у стенок колонны. Циркуляция приводит к тому, что жидкость в значительной степени перемешана по высоте, т.е. концентрация жидкости по высоте мало изменяется и близка к конечной ее концентрации. Именно по этому способ ввода и отвода жидкости в данном случае не является существенной.

Вредное влияние продольного перемешивания может быть устранено двумя способами. По первому способу аппарат разбивают на ряд ступеней с небольшой высотой барботажного слоя в каждой из них; этот способ наиболее распространен и осуществляется в барботажных абсорберах тарельчатого типа (стр. 425). По второму способу в аппаратах со сплошным барботажным слоем применяют устройства, способствующие уменьшению продольного перемешивания. Данный способ реализован в секционированных барботажных колоннах и в барботажных абсорберах с насадкой.

Секционированная барботажная колонна. В применяющейся в содовой промышленности аппарате для карбонизации соляного раствора (карбонизационная колонна) по высоте имеется ряд пассетов, предотвращающих продольное перемешивание жидкости (рис. 2 а). Каждый пассет состоит из днища 1 с отверстием посредине и дырчатого колпака 2. При необходимости отвода тепла устраивают холодильные элементы 3, по трубам которых пропускают охлаждающую воду. Жидкость отводится снизу через утку 5. Размеры карбонизационных колонн достигают 2,7 м в диаметре при высоте 25 м (производительность по соде 150 т/сут), число пассетов 35.

В реакторах секционирование осуществляют посредством ситчатых (рис. 2 б) или колпачковых тарелок.

Барботажный абсорбер с насадкой. Этот аппарат, разработанный Кафаровым и Бляхманом, известен под названием эмульгационной колонны. Последняя работает как насадочный абсорбер, но в барботажном режиме. При этом неустойчивость присущая данному режиму, устраняется искусственным затоплением насадки при помощи утки.

Схема барботажного абсорбера с насадкой представлена на рис. 2в. Слой насадки 6 покоится на решетке 7, под которую вводят газ. Жидкость поступает сверху, протекает под решетку и удаляется через утку 5. Таким образом, в

Рис. 1 Абсорберы со сплошным барботажным слоем:
а – противоточный; б – прямоточный;
1 – плита; 2 – утка.

аппарате осуществляется противоток между фазами. Наличие насадки препятствует продольному перемешиванию жидкости. Наилучшие результаты достигаются при использовании мелкой насадки (кольца размером 8-15 мм) с большим свободным объемом.