Практическая работа 13 - Процессы и аппараты пищевых производств

# Процессы и аппараты перерабатывающих производств

5В073200- Стандартизация и сертификация __ст.преводаватель__ Саидов А.М.

## Практическая работа 13

АБСОРБЕРЫ И АДСОРБЕРЫ

Цель: сформировать представление об устройстве и принципах работы абсорберов и адсорберов

План

1 Насадочные абсорберы.

2 Барботажные абсорберы.

3 Колонна с ситчатыми тарелками.

4 Колонный адсорбер

5 Фильтр-адсорбер

6 Адсорбер с «кипящим» слоем мелкозернистого адсорбента

1 Насадочные абсорберы. Одним из наиболее распространенных абсорберов поверхностного типа является насадочный абсорбер. Он отличается простотой устройства и пригодностью к работе с агрессивными средами. Эти абсорберы представляют собой колонны, загруженные насадкой — твердыми телами различной формы; при наличии насадки увеличивается поверхность соприкосновения газа и жидкости. Чаще других широко применяются кольца Рашига (рис. 5.9), имеющие высоту, равную диаметру, который колеблется в пределах 15... 150 мм. Кольца с крестообразными перегородками и кольца со спиралями изготовляют только больших размеров (не менее 75 мм).

Насадочные тела должны быть механически прочными и устойчивыми к коррозии и к колебаниям температуры. Кольца размером более 75 мм укладываются регулярно (один слой на другой) так, чтобы их вертикальные оси не совпадали. Правильно уложенные кольца хорошо распределяют жидкость и оказывают меньшее гидравлическое сопротивление. Укладку начинают производить от стенки, следя за тем, чтобы кольца плотно прилегали к ней. Диаметр колец для укладки следует выбирать не более 1/8 диаметра аппарата.

Кольца изготовляют из антикоррозионных материалов (керамика, фарфор), реже — из стали.

Широко применяют хордовую насадку, которая представляет собой ряд решеток и досок, поставленных на ребро, причем решетки сдвинуты друг относительно друга на 45 или 90°. Деревянная насадка устойчива к действию очень слабых щелочей и кислот при температурах менее 80 °С. При ее использовании нужны сложные оросительные устройства для равномерного распределения жидкости по сечению насадки.

В качестве насадок применяют также кокс и дробленый кварц, которые засыпают в аппарат в виде кусков размером 25... 100 мм. Обычно подбирают насадку таким образом, чтобы размер наименьших кусков был примерно в V2 раз меньше наибольших кусков. Кусковая насадка не рекомендуется в тех случаях, когда нежелательно загрязнение системы осадком. Гидравлическое сопротивление такой насадки больше, чем деревянной решетчатой или колец. Она отличается низкой стоимостью и химической стойкостью.

В последнее время получают применение абсорберы с шаровой насадкой из полых полиэтиленовых шаров диаметром 25...35 мм, засыпанных слоем на '/3 высоты пространства между решетками (тарелками). Такой слой подвижной насадки значительно увеличивает поверхность контакта фаз и, следовательно, повышает эффективность работы абсорбера.

Схема насадочного абсорбера приведена на рис. 5.10. Насадка может заполнять объем аппарата полностью или слоями по 1,5...3 м. Во избежание растекания жидкости к стенкам кожуха после каждого слоя (кроме нижнего) устанавливают распределительный конус, корректирующий равномерность распределения жидкости в насадке.

2 Барботажные абсорберы. Барботажные абсорберы обычно представляют собой тарельчатые колонны с колпачками. На тарелке поддерживается слой жидкости, через который барботирует восходящий поток газа, распределяясь в жидкости пузырьками и струйками. Такое движение газа называется барботажем.

Газ последовательно проходит через слои жидкости на тарелках, расположенных в колонне на определенном расстоянии. Жидкость непрерывно перетекает с верхних на расположенные ниже тарелки. В межтарелочном пространстве газ отделяется от унесенных капель и брызг. Контакт между поднимающимся газом и стекающей жидкостью осуществляется непрерывно. Тарелки в абсорберах могут быть самых различных видов и конструкций.

В колоннах с колпачковыми тарелками газ барботирует через жидкость, выходя из прорезей колпачков, расположенных на каждой тарелке. В прорезях газ дробится на мелкие струйки, которые по выходе из прорези почти сразу поднимаются вверх и, проходя через слой жидкости на тарелке, сливаются друг с другом.

Колонны с колпачковыми тарелками (рис. 5.11) имеют тарелки 1 с патрубками 2, закрытые сверху колпачками 3. Нижние края колпачков снабжены зубцами или прорезями в виде узких вертикальных щелей. Жидкость перетекает с тарелки на тарелку через переливные трубы 4. Уровень жидкости на тарелке соответствует высоте, на которую верхние концы переливных труб выступают над тарелкой. Чтобы жидкость перетекала только по переливным трубам, а не через патрубки, верхние концы патрубков должны быть выше уровня жидкости. Нижние края колпачков погружены в жидкость так, чтобы уровень жидкости был выше верха прорезей.

Газ проходит по патрубкам в пространство под колпачками и, выходя через отверстия между зубцами или через прорези в колпачках, барботирует через слой жидкости.

Чтобы газ не попадал в переливные трубы и не препятствовал таким образом нормальному перетоку жидкости с тарелки на тарелку, нижние концы переливных труб опущены под уровень жидкости. Благодаря этому создается гидрозатвор, предотвращающий прохождение газа через переливные трубы.

3 Колонна с ситчатыми тарелками. В колоннах ситчатые тарелки (рис. 5.12) имеют отверстия 7 диаметром 2...5 мм; газ проходит через отверстия и барботирует через слой жидкости на тарелке. При нормальной работе колонны жидкость не протекает через отверстия, так как она поддерживается снизу давлением газа. Высота слоя жидкости на тарелке составляет 25...30 мм и определяется положением верхних концов переливных труб 2.

Рис. 5.12. Колонна с ситчатыми тарелками:1 — отверстия; 2 — переливная труба

Ситчатые колонны отличаются простотой устройства и высокой эффективностью. Основной их недостаток заключается в том, что они удовлетворительно работают лишь в ограниченном диапазоне нагрузок. При низких нагрузках, когда скорость газа мала, жидкость протекает через отверстия и работа колонны нарушается. При больших нагрузках гидравлическое сопротивление тарелки сильно возрастает, причем наблюдается значительный унос жидкости (хотя на ситчатых тарелках унос меньше, чем на колпачковых тарелках). Другой недостаток ситчатых колонн состоит в том, что отверстия в тарелках быстро забиваются.

Кроме указанных тарельчатых абсорберов применяют колонны с провальными, клапанными и струйными тарелками.

Для проведения процессов адсорбции используют адсорберы следующих типов: с неподвижным зернистым адсорбентом.

4 Колонный адсорбер. Его применяют для обесцвечивания сахарных сиропов. Адсобенотом являеься активированный уголь.

Колонный адсорбер

1-цилиндрнический копус, 2-горловина, 3-тканевой фильтр, 4-решетка, 5-разгрузочный люк

Колонный адсорбер представляет собой цилиндрический корпус 1 с диаметром до 1,2 м и высотой до 10 м, оборудованный решеткой 4 и разгрузочным люком 5для угля.

На решетку помещают металлическое сито, затем ткань и засыпают уголь, после чего горловину 2 закрывают крышкой.

Сироп перемещается в адсорбере сверху вниз, выходит из аппарата, после чего обесцвеченный сироп проходит через контрольный тканевый фильтр 3, в котором задерживаются частицы угля, увлеченные потоком.

Иногда адсорбент вводят непосредственно в осветляемый раствор, затем эту смесь в течение 5... 10 мин перемешивают, и осветленный раствор выделяют на фильтре, а адсорбент после регенерации снова возвращают в производство.

5 Фильтр-адсорбер. Для фильтрования и осветления, например пива, в качестве адсорбента используют целлюлозную массу, которую помещают в раму.

Каждая рама 1 (рис. 5.17) имеет два входа (прилива) с отверстиями: 3 — для подачи нефильтрованного пива и 2 — для отвода осветленного пива. При сборке отверстия в приливах образуют каналы, по которым к каждой раме подводится неосветленное пиво и отводится уже осветленное пиво.

6 Адсорбер с «кипящим» слоем мелкозернистого адсорбента. П ри проведении адсорбции в «кипящем» слое адсорбента гидравлическое сопротивление слоя является весьма малым, поэтому можно создавать скорости газового потока в несколько раз больше, чем в неподвижном слое адсорбента. Благодаря сочетанию высоких скоростей газа с очень развитой поверхностью фазового контакта, можно значительно интенсифицировать процесс адсорбции. При интенсивном перемешивании частиц в «кипящем» слое происходит быстрое выравнивание температуры и предотвращается опасность перегрева адсорбента.

Следует, однако, отметить, что при соприкосновении газового потока на выходе из «кипящего» слоя с отработанными насыщенными частицами адсорбента может происходить частичная десорбция поглощенного из адсорбента вещества. При интенсивном перемешивании в «кипящем» слое происходит сильное истирание твердых частиц адсорбента, в связи с чем для проведения описанного процесса необходимо применять адсорбенты, обладающие достаточной механической прочностью.

Рис. 5.18. Одноступенчатый адсорбер с «кипящим» слоем адсорбента:

1 — корпус; 2 — труба; 3 — распределительная решетка; 4 — «кипящий» слой

Адсорберы с «кипящим» слоем мелкозернистого адсорбента могут быть одноступенчатые или многоступенчатые.

В корпусе 1 одноступенчатого адсорбера (рис. 5.18) имеется распределительная решетка 3, через которую снизу подается газ, приводящий мелкозернистый адсорбент в состояние «кипящего» слоя 4.

Газ отводится через верхний штуцер. Адсорбент поступает сверху и удаляется через трубу 2. В аппарате поддерживается определенный уровень «стационарного» «кипящего» слоя адсорбента.

Контрольные вопросы

1 Какие существуют адсорберы?

2 В чем суть псевдоожижения?

3 Принцип работы фильтра адсорбера?

4 Аппараты для абсорбции7