ПОЛЫЕ РАСПЫЛИТЕЛЬНЫЕ КОЛОННЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ АБСОРБЦИИ И ЭКСТРАКЦИИ. ПЛЕНОЧНЫЕ АБСОРБЕРЫ.
Полая распылительная колонна для экстракции(Экстрактор аппарат, в котором осуществляется процесс экстракции, т.е. массообмен между двумя жидкими фазами для удаления из смеси нежелательных компонентов и т.д) или абсорбции( Абсорбер аппарат, в котором протекает процесс абсорбции, т.е. избирательное поглощение газов или паров жидким поглотителем.) представляет собой полый цилиндр, снабженный распылителем. Для обеспечения лучших гидродинамических условий потоков и расслаивания фаз. В колонне существенное значение имеет конструкция верхней и нижней частей ее.
На рисунке 1 показаны некоторые типы распыливающих абсорберов, выполненных в виде полых колонн. Газ в них движется обычно снизу вверх, а жидкость подается через расположенные в верхней части колонны распылители с направлением факела распыла сверху вниз (рис 1,а) или под некоторым углом к горизонтальной плоскости (рис 1,б).
Во многих случаях, особенно при большой высоте колонны, распылители располагают в несколько ярусов. Применяют также комбинированную установку распылителей часть факелом вверх, а часть - факелом вниз. (рис 1,в).
Рис.1. Полые распыливающие абсорберы
а - факел распыла направлен вниз; б - факел распыла направлен под углом (двухрядное разложение форсунок); в - с пережимом в нижней части.
Основной недостаток полых абсорберов - невысокая эффективность, обусловленная перемешиванием газа и плохим заполнением объема факелом распыленной жидкости. Кроме того, расход энергии на распыление жидкости довольно высок(0,3-1 кВт*ч на 1 т распыляемой жидкости). Из-за указанных недостатков полые абсорберы имеют довольно ограниченное применение. Это объясняется еще и тем, что в настоящее время еще не разработаны методы расчета и проектирования полых абсорберов, а влияние факторов на их работу недостаточно выяснено.
|
|
|
Пленочные абсорберы. Пленочные абсорберы обычно выполняют из керамики и используют при выделении растворимых компонентов и одновременном отводе тепла; их применяют ограниченно. Пленочный абсорбер работает при прямотоке и противотоке газа и жидкости.
Пленочные абсорберы. В пленочных абсорберах поверхностью контакта фаз является поверхность текущей пленки жидкости. Различают следующие разновидности аппаратов данного типа: 1) трубчатые абсорберы; 2) абсорберы с плоско-параллельной или листовой насадкой; 3) абсорберы с восходящим движением пленки жидкости.
Трубчатый абсорбер (рис.XI-9) Абсорбент поступает на верхнюю трубную решетку 1, распределяется по трубам 2 и стекает по их внутренней поверхности в виде тонкой пленки. В аппаратах с большим числом труб для более равномерной подачи и распределения жидкости по трубам используют специальные распределительные устройства. Газ движется по трубам снизу вверх навстречу стекающей жидкой пленки. Для отвода тепла абсорбции по межтрубному пространству пропускают воду или другой охлаждающий агент.
|
|
|
Абсорбер с плоскопараллельной насадкой (рис.XI-10). Этот аппарат представляет собой колонну с листовой насадкой 1 в виде вертикальных листов из различного материала (металл, пластические массы и др.) или туго натянутых полотнищ из ткани. В верхней части абсорбера находятся распределительные устройства 2 для равномерного смачивания листовой насадки с обеих сторон.
Абсорбер с восходящим движением пленки (рис.XI-11) состоит из труб 1, закрепленных в трубных решетках 2. Газ из камеры 3 проходит через патрубки 4, расположенные соосно с трубами 1. Абсорбент поступает в трубы через щели 5. Движущийся с достаточно большой скоростью газ увлекает жидкую пленку в направлении своего движения (снизу вверх), т.е. аппарат работает в режиме восходящего прямотока. На выходе из труб 1 жидкость сливается на верхнюю трубную решетку и выводится из абсорбера. Для отвода тепла абсорбции по межтрубному пространству пропускают охлаждающий агент. Для увеличения степени извлечения применяют абсорберы такого типа, состоящие из двух или более ступеней, каждая из которых работает по принципу прямотока, в то время как в аппарате в целом газ и жидкость движутся противотоком друг к другу. В аппаратах с восходящим движением пленки вследствие больших скоростей газового потока (до 30-40 м/сек) достигаются высокие значения коэффициентов массопередачи, но, вместе с тем, гидравлическое сопротивление этих аппаратов относительно велико.
|
|
|
70 МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ МЕЖДУ ГАЗОМ И ТВЕРДОЙ ФАЗОЙ. СВОЙСТВА ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА КАК СУШИЛЬНОГО АГЕНТА, АБСОЛЮТНАЯ И ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ, ПАРЦИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ ВОДЯНЫХ ПАРОВ, ВЛАГОСОДЕРЖАНИЕ, ТЕМПЕРАТУРА ТОЧКИ РОСЫ, ТЕМПЕРАТУРА СУХОГО И ВЛАЖНОГО ТЕРМОМЕТРА.
Массопередача в системах с твердой фазой состоит из двух стадий – процесса перемещения вещества внутри тела (называется массопроводностью) и массоотдачи от поверхности твердого тела в поток жидкости (газа, пара). К процессам массопередачи с твердой фазой относятся адсорбция, сушка, выщелачивание.
Сушка – процесс удаления влаги из твёрдых влажных материалов путём её испарения и отвода образующихся паров. Этот процесс широко используется в химической технологии, часто является завершающей стадией перед выпуском готовой продукции.
|
|
|
Сушка осуществляется двумя основными способами:
1.Контактной сушкой – когда нагревание влажных материалов происходит через непроницаемую перегородку.
2.Конвективной или воздушной сушкой – когда нагревание осуществляется в результате непосредственного контакта с газовым теплоносителем.
Иногда тепло подводится к влажному материалу токами высокой частоты или инфракрасными лучами (это диэлектрическая и радиационная сушка).
Адсорбция газовая – поглощение газов или паров из газовых смесей твёрдыми поглотителями (адсорбентами). Адсорбция процесс избирательный и обратимый. В промышленности процесс применяется для разделения смесей (например: выделение бензола из паро-газовой смеси).
Виды адсорбентов – в качестве адсорбентов используются твёрдые ма-териалы с высокой пористостью. Это силикагель, активированные угли, активированные серной кислотой глины. В последнее время разрабатываются специальные адсорбенты – синтетические цеолиты – молекулярные сита. Они применяются для разделения смесей газов по размерам молекул. При адсорбции происходит концентрация молекул поглощаемого вещества на поверхности адсорбента. На величину адсорбции влияют:1) природа поглощаемого вещества; 2) температура; 3) давление; 4) примеси в фазе, из которого поглощается вещество.
Агентами сушки могут быть топочные газы, гидрофобные жидкости, водяной пар, вода и другие вещества.
Воздух обычно содержит некоторое количество влаги, т. е. состоит как бы из двух компонентов: сухого воздуха (смеси газов) и водяного пара. Водяной пар может находиться в различных состояниях. Пар, находящийся в температурном равновесии с образующей его жидкостью, будет насыщенным. Так, при атмосферном давлении температура кипения воды 100 °С и температура насыщения пара составит 100 °С. Нагревание насыщенного пара при том же атмосферном давлении приведет к образованию перегретого или ненасыщенного пара; его температура всегда выше 100°С. Такой пар способен поглощать испаряющуюся влагу до тех пор, пока он не станет снова насыщенным. Таким образом, только перегретый пар может служить агентом сушки. Пар, содержащий сконденсированную влагу, называется влажным насыщенным паром. Если в нем нет конденсированной влаги, он будет сухим насыщенным.
Масса водяного пара в единице объема влажного воздуха называется абсолютной влажностью воздуха. Если в воздухе находится насыщенный водяной пар, такой воздух называют насыщенным влагой. Абсолютную влажность насыщенного влагой воздуха называют влагоемкостью воздуха.
Отношение абсолютной влажности воздуха к его влагоемкости при определенной температуре называется относительной влажностью воздуха. Эта величина характеризует степень насыщения воздуха влагой, т. е. показывает, какая часть влаги в воздухе содержится по отношению к максимально возможному ее содержанию при данной температуре. Так как с повышением температуры влагоемкость воздуха возрастает, относительная влажность воздуха будет уменьшаться, значение ее может меняться от 0 до1.
Влагосодержанием воздуха называют массу находящегося в нем водяного пара в граммах, приходящегося на 1 кг сухой части воздуха.
Давление, которое имел бы пар при отсутствии в системе других газов, если в какой-то емкости есть водяной пар и воздух, то, убрав из этой емкости весь воздух, пар будет создавать определенное давление на стенки этой емкости. Это давление и будет парциальным давлением пара.
Температура, при которой воздух (при данном неизменном влагосодержании) достигнет состояния насыщения влагой, называется температурой росы. При охлаждении воздуха ниже температуры росы влага в нем из парообразного состояния переходит в капельножидкое состояние (туман), т. е. конденсируется.
При соприкосновении воздуха, относительная влажность которого ниже единицы, с поверхностью воды или влажного тела начинается испарение влаги в воздух, т. е. переход (без кипения) воды в парообразное состояние. На испарение влаги расходуется тепло. Если тепло не будет подводиться извне, при испарении воздухом влаги температура его будет понижаться, а относительная влажность увеличиваться. Температура, при которой воздух, испаряя влагу, достигает состояния насыщения, т. е. относительной влажности, равной единице, называется температурой предела охлаждения.
Температура предела охлаждения измеряют смоченным термометром, т. е. термометром, измерительный конец которого обернут влажной тканью. В этом случае при установившемся процессе на границе раздела воздух — влажная ткань создается зона воздуха, влажность которого будет постепенно переходить от значений воздуха в помещении до 1 у самой ткани, а температура — от значения температуры воздуха помещения до температуры предела охлаждения у самой ткани.
Таким образом, смоченный термометр будет показывать всегда температуру несколько меньшую, чем обычный, сухой, и тем ниже, чем меньше относительная влажность воздуха. На этом принципе построен прибор психрометр, предназначенный для измерения влажности воздуха, состоящий из двух (сухого и смоченного) термометров.
71.ВИДЫ СУШКИ. КОНСТРУКЦИИ СУШИЛОК. КОНВЕКТИВНЫЕ СУШИЛКИ: КАМЕРНАЯ, ЛЕНТОЧНАЯ, ТУННЕЛЬНАЯ, БАРАБАННАЯ, ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ, РАСПЫЛИТЕЛЬНАЯ, С КИПЯЩИМ СЛОЕМ МАТЕРИАЛА. Контактные сушилки: вакуум-сушильные шкафы, гребковые вакуум-сушилки, одно- и двухвальцовые сушилки СУШКА — термич. процесс удаления (испарения) влаги из твердых материалов
По способу сообщения тепла различают сушилки конвективные, контактные, терморадиационные, сублимационные и высокочастотные. Для сушки минеральных материалов в основном используют конвективные сушилки, в которых тепло для испарения влаги передается материалу от газообразного сушильного агента (нагретого воздуха, топочных газов или их смесью с воздухом) при непосредственном его соприкосновении с поверхностью материала.
1Конвективные сушилки широко применяются в промышленности и осуществляются в следующих наиболее типичных конструкциях: барабанные, распылительные, пневматические и ленточные сушилки
Барабанные сушилки - широко применяются для непрерывной сушки при атмосферном давлении кусковых, зернистых и сыпучих материалов (минеральных веществ, солей, фосфоритов и др.). имеет цилиндрический барабан, установленный с небольшим наклоном к горизонту (1/15—1/50) и опирающийся с помощью бандажей на ролики. Барабан приводится во вращение электродвигателем через зубчатую передачу и редуктор. Число оборотов барабана обычно не превышает 5—8 об/мин, положение его в осевом направлении фиксируется упорными роликами . Материал подается в барабан питателем, предварительно подсушивается, перемешиваясь лопастями приемно-винтовой насадки, а затем поступает на внутреннюю насадку, расположенную вдоль почти всей длины барабана. Насадка обеспечивает равномерное распределение и хорошее перемешивание материала по сечению барабана, а также его тесное соприкосновение при пересыпании с сушильным агентом — топочными газами.
Газы и материал движутся прямотоком, что помогает избежать перегрева материала
Распылительные сушилкиЭти сушилки в основном используют для получения товарной продукции – керамических порошков, минеральных добавок в сухие строительные смеси и др. В распылительной сушилке материал подается в камеру через форсунку. Сушильный агент движется параллельным током с материалом. Мелкие твердые частицы высушенного материала осаждаются на дно камеры и отводятся шнеком. Отработанный сушильный агент после очистки от пыли в циклоне и рукавном фильтре выбрасывается в атмосферу.
Пневматические сушилки- используются в основном для удаления поверхностной влаги из сыпучих материалов, таких как песок, дробленые минералы, порошки. Сушка осуществляется в вертикальной трубе длиной до 20 м. Частицы материала движутся в потоке нагретого воздуха (или топочных газов), скорость которого превышает скорость витания частиц, и составляет 10—30 м/сек. В подобных трубах-сушилках процесс сушки длится секунды и за такое короткое время из материала удается испарить только часть свободной влаги. В пневматической сушилке материал из бункера подается питателем в трубу и увлекается потоком воздуха, который нагнетается вентилятором и нагревается в калорифере. Воздух выносит высохший материал в сборник-амортизатор и затем в циклон, где отделяется от частиц материала. Высушенный материал удаляется с помощью разгрузочного устройства. Отработанный воздух для окончательной очистки от пыли проходит через фильтр, после чего удаляется в атмосферу.
Сушилки со взвешенным (кипящим) слоем материала-Сушка материалов происходит в «кипящем слое» зернистого материала, когда под действием восходящего потока газа (сушильного агента) частицы слоя переходят во взвешенное состояние.
Наиболее распространены однокамерные сушилки непрерывного действия. Высушиваемый материал подается из бункера питателем в слой материала, «кипящего» на газораспределительной решетке в камере сушилки. Сушильный агент — горячий воздух или топочные газы, разбавленные воздухом, который подается в смесительную камеру вентилятором — проходит с заданной скоростью через отверстия решетки и поддерживает на ней материал в кипящем (псевдоожиженном) состоянии. Высушенный материал ссыпается через штуцер несколько выше решетки и удаляется транспортером . Отработанные газы очищаются от унесенной пыли в циклоне и батарейном пылеуловителе , после чего выбрасываются в атмосферу.
Камерные сушилки - являются аппаратами периодического действия, работающими при атмосферном давлении.
Материал в этих сушилках сушится на лотках, установленных на стеллажах или вагонетках, находящихся внутри сушильной камеры. На каркасе камеры между вагонетками установлены козырьки , которые как бы делят пространство камеры на три расположенные друг над другом зоны, вдоль которых последовательно движется сушильный агент. Свежий воздух, нагретый в наружном калорифере , засасывается вентилятором и подается вниз камеры сушилки. Здесь он движется, два раза меняя направление и дважды нагреваясь в промежуточных калориферах . Часть отработанного воздуха с помощью шибера направляется на смешение со свежим воздухом.
Туннельные сушилки.-Эти сушилки отличаются от камерных тем, что в них соединенные друг с другом вагонетки медленно перемещаются на рельсах вдоль очень длинной камеры прямоугольного сечения (коридора). На входе и выходе коридор имеет герметичные двери, которые одновременно периодически открываются для загрузки и выгрузки материала: вагонетка с высушенным материалом удаляется из камеры, а с противоположного конца в нее поступает новая вагонетка с влажным материалом. Перемещение вагонеток производится с помощью троса и механической лебедки. Сушильный агент движется прямотоком или противотоком к высушиваемому материалу.
Ленточные сушилки-сушка материалов производится непрерывно при атмосферном давлении. В камере сушилки слой высушиваемого материала движется на бесконечной ленте , натянутой между ведущим и ведомым барабанами. Влажный материал подается на один конец ленты, а подсушенный удаляется с другого конца. Сушка осуществляется горячим воздухом или топочными газами, которые движутся противотоком или перекрестным током к направлению движения материала .
2 контакные сушилки
Вакуум-сушильные шкафы - являются Простейшими контактными сушилками периодического действия, которые в настоящее время используются для сушки малотоннажных продуктов в производствах с разнообразным ассортиментом продукции,. Вакуум-сушильный шкаф представляет собой цилиндрическую (или прямоугольную) камеру, в которой размещены полые плиты, обогреваемые изнутри паром или горячей водой. Высушиваемый материал находится в лотках (противнях), установленных на плитах. Во время работы камера герметически закрыта и соединена с установкой для создания вакуума, например с поверхностным конденсатором, и вакуум-насосом. Загрузка и выгрузка материала производятся вручную.
Гребковые вакуум-сушилки -
Гребковая сушилка - состоит из цилиндрического корпуса с паровой рубашкой и мешалки. Гребки мешалки закреплены на валу взаимно перпендикулярно; на одной половине длины барабана гребки мешалки изогнуты в одну сторону, на другой половине – в противоположную. Кроме того, мешалка имеет реверсивный привод, автоматически меняющий каждые 5—8 мин направление ее вращения. Поэтому при работе мешалки материал (загруженный через люк ) периодически перемещается от периферии к середине барабана и в обратном направлении. Вал мешалки может быть полым и через него можно также осуществлять нагрев высушиваемого материала. Свободно перекатывающиеся между гребками трубы способствуют разрушению комков и дополнительно перемешивают материал. Разгрузка высушенного материала производится через люк . Корпус сушилки соединен с поверхностным или барометрическим конденсатором и вакуум-насосом.
Вальцовые сушилки - В этих сушилках осуществляется непрерывная сушка жидких и текучих пастообразных материалов при атмосферном давлении или при разрежении. Основной частью двухвальцовых сушилок , наиболее часто применяемых в химических производствах, являются вальцы, медленно вращающиеся (n = 2—10 об/мин) в кожухе навстречу друг другу. Сверху между вальцами непрерывно подается высушиваемый материал. Греющий пар поступает через полую цапфу внутрь каждого из вальцов, паровой конденсат отводится через сифонную трубку . Ввод пара и вывод конденсата производится со стороны, противоположной приводу . Вальцы могут также обогреваться горячей водой или высокотемпературными органическими теплоносителями.
Материал покрывает поверхность вальцов тонкой пленкой, толщина которой определяется величиной зазора между вальцами. Обычно ширина зазора не превышает 0,5—1 мм и регулируется путем перемещения ведомого вальца , имеющего подвижные подшипники, относительно неподвижно установленного ведущего вальца
Дата добавления: 2019-11-25; просмотров: 439; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!