Колонны с насыпной насадкой и режимы их работы

Представляют собой колонну, в которую насыпана т.н. "насадка" - небольшие тела для осуществления контакта между восходящим паром и нисходящей жидкостью (флегмой).

Наиболее простым видом насадки являются кольца Рашига - отрезки стеклянных или фарфоровых трубок. Материал насадки обычно выбирают из условий коррозионной стойкости, легкости промывания и хорошей смачиваемости жидкостью (нередко насадку специально матируют для этого протравливанием химическими реактивами). Обычно это различные марки нержавеющей стали, стекло, фарфор.

Насадку укладывают на решетки различной формы для предотвращения ее проникновения внутрь куба. Свободное сечение решеток не должно быть менее свободного сечения уложенных на них слоев насадки. Иногда для предотвращения растекания жидкости по стенкам делают специальные устройства, собирающие флегму и возвращающие ее в центр колонны (наиболее простые - воронкообразные).

Несмотря на значительный прогресс в области создания высокоэффективных аппаратов с насадочными телами, засыпанными в навал, колоннам такого типа присущи недостатки, которые ограничивают области их применения:

1 – относительно низкие допустимые нагрузки;

2 – значительная материалоемкость;

3 – затруднена работа с загрязненными средами;

4 – сложность изготовления высокоэффективных насадочных тел.

На рис. 22 представлены некоторые виды насадочных тел.

а.
б.	в.
г.	д.
Рис. 22. Некоторые виды насадочных тел: а - проволочная спирально-призматическая насадка; б - кольца Рашига; в - кольца Палля; г - насадка Hy-Pak; д - насадка IMTP®

Насадочные колонны, как уже отмечалось, применяются в спиртовой промышленности относительно редко. Основные режимы работы:

1. Пленочный режим имеет место при малых плотностях орошения и скорости газа. При этом жидкость движется по орошаемой насадке в виде капель и пленок. Сплошной фазой является газ, дисперсной – жидкость.

2. Промежуточный режим возникает при росте скоростей при приближении к турбулентному. Жидкость стекает по насадкам в виде капель и струй, последние захватывая газ, образуют завихрения. Сплошной фазой является газовая.

3. Турбулентный режим: жидкость турбулизована, взаимодействие происходит на границе турбулизованных струй.

4. Эмульгационный[7]: происходит такое смешение газа и жидкости, при котором нельзя сказать какая из фаз сплошная, какая – дисперсная. Фазы непрерывно инверсируют, меняются ролями. Наиболее эффективный режим с точки зрения массопередачи.

5. Режим захлебывания – скорость газа достигает максимума и газ начинает уносить жидкость.