Главная > Разное > Газожидкостные реакторы
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Глава VII. РЕАКТОРЫ СО СТЕКАЮЩЕЙ ПЛЕНКОЙ

Аппараты со свободно стекающей пленкой широко известны как испарители термолабильных жидкостей. Однако в п. 3 было показано, что их можно эффективно использовать в ряде случаев и для проведения газожидкостных реакций. Поэтому для разработчиков реакционной аппаратуры представленные в этой главе сведения о конструкциях пленочных аппаратов и методике их расчета представляют определенный интерес.

23. Конструктивное исполнение реакторов

По конструктивному исполнению реакторы со стекающей пленкой жидкости можно подразделить на два вида: трубчатые и пластинчатые.

Трубчатые аппараты (см. рис. 6) применяются в тех случаях, когда химическая реакция сопровождается большим тепловым эффектом и требуется соблюдение постоянства температуры жидкости. Пластинчатые аппараты как химические реакторы следует рекомендовать только в тех случаях, когда реакционную теплоту можно отвести газовым потоком. Как трубчатые, так и пластинчатые аппараты имеют распределительное устройство для жидкости, оросительные устройства, сепаратор и распределительное устройство для газа.

Распределительные устройства необходимы для обеспечения равномерной раздачи жидкости и газа по отдельным элементам (трубам, пластинам). Особенно строго необходимо выполнять это требование в РПС, применяемых на завершающих стадиях технологического процесса.

Равномерность распределения жидкости по отдельным элементам определяется равенством коэффициентов гидравлических сопротивлений оросителей и постоянством гидростатических давлений (уровня жидкости) под каждым из них. Если первое условие целиком зависит от конструкции оросителя, то второе — только от способа подвода жидкости, т. е. от конструкции распределительного устройства.

Стремление улучшить качество распределения жидкости привело к появлению одно-, двух- (рис. 67, а) и даже трехъярусных перераспределительных тарелок. Это позволяет приблизить качество распределения к идеальному, но конструктивно не всегда оправдано.

Как правило, подвод жидкости к трубам осуществляется из кольцевого коллектора (рис. 67, б), размещенного по контуру трубной решетки, или при помощи одиночного центрального патрубка (рис. 67, в).

Такие способы подвода обеспечивают равномерное распределение жидкости по отдельным трубам при достаточно высоком ее слое над оросительными устройствами. Например, по опытным

данным [87], при радиусе аппарата отклонение средних значений плотности орошения в отдельных трубах (по радиусу аппарата ) от расчетного не превышает 5% лишь при высоте слоя более 90 мм (рис. 68).

Рис. 67. Конструкции распределительных устройств

Рис. 68. Распределение средних плотностей орошения по трубам аппарата диаметром расположенных на расстоянии центра, при периферийном подводе воды. Высота слоя жидкости над отверстием оросителя

Оросительное устройство, предназначенное для распределения жидкости по поверхности каждого из элементов, должно отвечать следующим основным требованиям: обеспечивать достаточную равномерность распределения жидкости по периметру орошаемой поверхности элемента; оказывать минимальное гидравлическое сопротивление проходящему потоку газа; иметь максимальные размеры пленкообразующих зазоров (каналов), способных длительно работать без засорения.

Основной характеристикой оросительного устройства является коэффициент неравномерности плотности орошения который определяет исходное распределение локальной плотности орошения по периметру орошаемого элемента. Локальная плотность орошения

средняя (расчетная) плотность орошения, т. е. объемный расход жидкости, отнесенной к периметру трубы или ширине пластины; амплитуда гармоники; — угол сдвига по фазе гармоники.

Коэффициент неравномерности плотности орошения по гармонике есть отношение

Рис. 69. Типы оросительных устройств: переливные; щелевые; струйный; капиллярно-щелевой

Таким образом, совокупность значений дает полную характеристику работоспособности оросительного устройства. При практической оценке ее, как правило, достаточно знать значения

По способу образования пленки оросительные устройства можно подразделить на следующие виды: переливные, щелевые, разбрызгивающие, капиллярные и струйные.

Образование пленки в переливных устройствах происходит при сливе жидкости через верхние кромки труб (рис. 69, а) или через прорези различной конфигурации (рис. 69, б). Такие устройства работают при высоте уровня жидкости над переливом Поскольку расход жидкости через перелив

для обеспечения равномерной ее раздачи по элементам требуется, чтобы значения над всеми оросителями были одинаковыми, для чего необходима установка в аппарате специальных перераспределительных тарелок (см. рис. 67, а).

К щелевым оросителям относятся устройства, в которых пленка образуется при истечении жидкости через затопленные щели или каналы различного профиля. Устройства с кольцевой щелью по условиям истечения могут иметь ширину щелевого зазора не более . В связи с этим они требуют точной обработки деталей и концов труб и могут быть применены только при работе на чистых жидкостях без механических примесей.

Применение щелевых оросительных устройств позволяет удерживать на трубной доске слой жидкости высотой и более. В этом случае достаточно иметь в аппарате распределительное устройство с периферийным коллектором (см. рис. 67, б).

Удовлетворительное распределение жидкости достигается при применении оросителей с тангенциальной ее подачей на поверхность труб при помощи одного или двух винтовых каналов (рис. 69, г) или отверстий (рис. 69, в). Характеристики некоторых оросителей, представленных на рис. 69, в, показаны на рис. 70.

К разбрызгивающим относятся оросительные устройства, в которых жидкостная пленка формируется из капель, образующихся при дроблении жидкости форсунками (гидравлическими, пневматическими, механическими). В промышленной практике они еще не получили широкого применения, но могут быть использованы в аппаратах, работающих по схеме нисходящего прямотока (чаще всего в аппаратах с закрученным двухфазным потоком).

Струйные оросители — это устройства, в которых жидкость подается на орошаемую поверхность в виде струй. Такие оросители (см. рис. 69, д) весьма надежны при больших плотностях орошения и пригодны как для трубчатых реакторов, так и для аппаратов с плоскопараллельной насадкой.

При небольшой плотности орошения, когда динамический напор струи мал, для транспортирования жидкости вдоль периметра орошаемой поверхности можно применять капиллярный распределительный канал (рис. 69, е). Такой канал, выполненный на поверхности трубы, позволяет улучшить характеристику оросителя при малых плотностях орошения (рис. 70).

Рис. 70. Зависимость степени неравномерности исходного распределения их от высоты слоя жидкости над отверстием оросителя:

Сепараторы в РПС предназначены для выделения капель жидкости из отходящих газов. Применяются два типа сепараторов: центробежные и жалюзийные. Они устанавливаются или внутри аппарата, или за его пределами, что упрощает обслуживание аппарата в целом.

Распределительное устройство для газа в реакторе со стекающей пленкой необходимо только при противоточном движении фаз. Для трубчатых аппаратов оно выполняется в виде тарелки с короткими трубками, введенными в нижние концы труб (см. рис. 6). Равномерное распределение газа по всем трубам достигается в том случае, если сопротивление патрубка будет несколько выше сопротивления трубы в рабочих условиях. Это основное требование, предъявляемое к газораспределителям.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление