Оглавление
1. Изобразите схему устройства и опишите принцип действия насадочной абсорбционной колонны. Сравните эти колонны с тарельчатыми колоннами. 2
2. Изобразите схему устройства и опишите принцип действия насадочной ректификационной колонны. Для чего используется насадка? Какие бывают насадки? Каковы требования, предъявляемые к насадке колонных аппаратов? 4
3. Изобразите схему устройства и опишите принцип действия абсорбционной колонны с провальными тарелками. Достоинства и недостатки этих тарелок. 8
4. Изобразите схему устройства и опишите принцип действия абсорбционной колонны с ситчатыми тарелками с переточными устройствами. Достоинства и недостатки этих тарелок. 10
5. Изобразите схему устройства и опишите принцип действия абсорбционной колонны с клапанными тарелками. Достоинства и недостатки этих тарелок. 11
7. Изобразите схему устройства и опишите принцип действия распылительного абсорбера. Достоинства и недостатки этого абсорбера по сравнению с барботажным абсорбером. 13
8. Изобразите схему устройства и опишите действие установки для простой перегонки. 14
9. Изобразите схему устройства и опишите действие установки для непрерывной ректификации бинарных жидких смесей. 15
10. Изобразите схему устройства и опишите принцип действия ректификационной колонны с клапанными тарелками. Достоинства и недостатки этих тарелок. 16
11. Изобразите схему устройства и опишите действие нутч – фильтра и друк-фильтра. Укажите области применения. 17
12. Изобразите схему устройства и опишите действие барабанного вакуум – фильтра. Сопоставьте с другими фильтрами для разделения суспензии. 20
13. Изобразите схему устройства и опишите действие фильтрующей центрифуги. Сопоставьте с другими фильтрами для разделения суспензии. 22
14. Изобразите схему устройства и опишите действие рукавного фильтра. Сопоставьте с другими пылеочистительными аппаратами. 22
15. Изобразите схему устройства и опишите действие одноярусного гребкового непрерывно действующего отстойника. Сравните с другими аппаратами для разделения гетерогенных систем. 23
16. Изобразите схему устройства и опишите действие циклона. Сопоставьте с другими аппаратами для разделения гетерогенных систем. 24
17. Изобразите схему устройства и опишите действие батарейного циклона. Сопоставьте с другими аппаратами для разделения гетерогенных систем. 26
18. Изобразите схему устройства и опишите действие гидроциклона. Сопоставьте с другими аппаратами для разделения гетерогенных систем. 27
19. Изобразите схему устройства и опишите действие электрофильтра. Область применения данного устройства. 28
20. Изобразите схему устройства и опишите действие барботажного пылеуловителя. Сопоставьте с другими аппаратами для разделения гетерогенных систем. 29
21. Изобразите схему устройства и опишите действие ленточного фильтра. Сопоставьте с другими фильтрами для разделения суспензии. 31
22. Изобразите схему устройства и опишите действие плиточно-рамного фильтра. Сопоставьте с другими фильтрами для разделения суспензии. 32
Изобразите схему устройства и опишите принцип действия насадочной абсорбционной колонны. Сравните эти колонны с тарельчатыми колоннами.
В колонне 1 насадка 2 укладывается или насыпается на опорную решетку 4, которая имеет отверстия для прохода газа и стока жидкости. Газ поступает в аппарат через нижний штуцер, проходит по колонне снизу вверх, и выводится из аппарата через верхний штуцер. Жидкость через распределитель 3 орошает насадку по всему поперечному сечению аппарата и стекает по поверхности насадки, например, в виде тонкой плёнки. Вывод жидкости из колонны осуществляется через гидравлический затвор 6, который препятствует выходу газа из аппарата через этот штуцер.
Насадочные и тарельчатые колонны отличаются тем, что насадочные более простые в устройстве( более простая и менее металлоёмкая конструкция) и у насадочных колонн низкое гидравлическое сопротивление, но они большие в объеме (из-за меньшой поверхности контакта фаз).
Изобразите схему устройства и опишите принцип действия насадочной ректификационной колонны. Для чего используется насадка? Какие бывают насадки? Каковы требования, предъявляемые к насадке колонных аппаратов?
Насадкой называют слой из контактных элементов определённой формы, обеспечивающей наличие в слое насадки каналов, по которым движутся участвующие в массообмене фазы. Одна из фаз при движении по насадке растекается по поверхности контактных элементов, благодаря этому увеличивается площадь межфазной поверхности. В насадочных колоннах плёнка жидкости стекает по каждому элементу насадки, затем разрушается и вновь образуется на следующем элементе. Таким образом, насадочная колонна работает в плёночном режиме. Основными характеристиками насадки являются порозность и удельная поверхность.
Требования к насадкам:
большая удельная поверхность - площадь внешней поверхности всех элементов насадки в единице объёма пространства, занятого насадкой,
[м2/м3];
большой свободный объём (объём, свободный от твёрдых тел) [м3] и доля свободного объёма - отношение объёма, свободного от твёрдых тел, к общему объёму пространства, занятого насадкой: ε=
[м2/м3];малое гидравлическое сопротивление;
равномерное распределение фаз по поперечному сечению аппарата;
хорошая смачиваемость;
коррозионная стойкость в рабочей среде;
малая насыпная плотность;
механическая прочность;
низкая стоимость.
В зависимости от способа укладки элементов насадки в аппарат различают упорядоченные (регулярные) и неупорядоченные (нерегулярные) насадки.
Упорядоченная насадка – это насадка, элементы которой правильно уложены, что обеспечивает их лучшую смачиваемость. К регулярным относятся хордовая, кольцевая и блочная насадки. Слой насадки является неупорядоченным, если элементы насадки расположены хаотично, что получается при загрузке насадки в аппарат внавал. Такая насадка при прочих равных условиях обладает меньшей удельной поверхностью, чем упорядоченная, но её проще загружать. Нерегулярные насадки бывают кусковые, кольцевые, седлообразные, пропеллерные и витые (проволочные).
Кольцевые насадки
Элементы кольцевой насадки представляют собой цилиндрические тонкостенные кольца, наружный диаметр которых обычно равен высоте кольца. Диаметр насадочных колец изменяется от 10 до 150 мм (кольца меньшего диаметра почти не находят применения в промышленной практике). Насадочные кольца изготавливают чаще всего из керамики или фарфора, в некоторых случаях из углеграфитовых масс. Применяют также тонкостенные металлические кольца из стали или других металлов. Стальные кольца изготавливают путем разрезания стандартных труб или скручиванием стальных листов, такая насадка обладает значительной массой. Перспективно применение колец из пластических масс.
Кольца Рашига представляют собой простые кольца без дополнительных устройств. Эти кольца наиболее дешевы и просты в изготовлении; они хорошо зарекомендовали себя на практике и являются самым распространённым видом насадок. Насадки из колец Рашига изготавливают как упорядоченными (при диаметре колец от 50 мм более), так и неупорядоченными (при диаметре от 10 до 50 мм). Способы укладки колец Рашига представлены:
Кольца Палля (рис. 5) предназначены в основном для засыпки внавал, и, по литературным данным, обладают меньшим гидравлическим сопротивлением и несколько большей эффективностью по сравнению с кольцами Рашига. Они представляют собой кольца с вырезами и внутренними выступами, такие вырезы обеспечивают лучшую смачиваемость засыпанной внавал насадки.
Находят применение и некоторые другие виды кольцевых насадок. Для увеличения поверхности применяют кольца с перегородкой (кольца Лессинга) 8 (рис. 6, а), кольца с крестообразной перегородкой (рис. 6, б) и спиральные кольца, имеющие внутри одну, две и три спирали (рис. 6, в). Эти кольца сложны в изготовлении, дороги и обладают малым свободным объемом.
Седлообразные насадки обладают меньшим гидравлическим сопротивлением, чем неупорядоченные кольцевые насадки, а также за счёт лучшей смачиваемости обеспечивают большую поверхность контакта фаз. Кроме того, в седлообразной насадке, благодаря её большей хаотичности, не возникает предпочтительных путей (каналов) для протекания жидкости, что способствует более равномерному орошению насадки. Седла Берля (рис. 7) по форме представляют собой гиперболический параболлоид и достаточно сложны в изготовлении. Седла Инталокс (рис. 8) представляют собой часть тора. Они проще в изготовлении, чем седла Берля.
Блочные насадки
Блочная насадка собирается из блоков большого размера, имеющих внутренние каналы (рис. 9). Блоки изготавливают из керамики, металла или пластмассы (рис. 10). Преимуществом блочной насадки перед другими регулярными насадками (в частности, кольцами вукладку) является значительное упрощение работ по укладке насадки в абсорбер, которые весьма трудоёмки. По своим качествам блочная насадка не уступает другим видам регулярных насадок.
Частный случай блочной насадки – рулонные насадки (рис. 11). Эти насадки изготовлены из гофрированных листов их скручиванием в рулон. Такой способ изготовления прост, дёшев и позволяет получить насадку цилиндрической формы под заданный диаметр колонны.
