Процессы и аппараты защиты атмосферы от газовых выбросов (стр. 8 )

Клапанные тарелки (рис. 16) применяют в аппаратах с целью увеличения диапазона нагрузок по газу. Принцип работы таких тарелок основан на том, что отверстия, через которые проходит газ, перекрыты клапанами, степень открытия которых зависит от нагрузки по газу.

При малых нагрузках по газу клапан открывается незначительно и сечение для прохода газа также мало. По мере увеличения нагрузки клапан открывается сильнее, увеличивая свободное сечение для прохода газа.

Таким образом, скорость газа при различных нагрузках остается одинаковой, что обеспечивает устойчивую работу тарелки в широком диапазоне нагрузок без провала жидкости. Уровень жидкости на тарелке определяется высотой сливного порога над ней. Отверстия для прохода газа могут иметь диаметр (8…35) мм, а диаметр клапанов - (12…50) мм, высота поднятия клапанов состав­ляет (6…8) мм и определяется высотой ограничителя.

Промышленность выпускает клапанные тарелки размером от 1 до 4 м, с установкой их по высоте аппарата на расстоянии 300…900 мм.

По степени очистки выбросов от газообразных загрязнителей все конструкции тарелок примерно равнозначны.

Тарельчатые колонны имеют стандартизированный ряд диаметров от 400 до 4000 мм. Технические характеристики тарелок приведены в приложениях 13-16.

Конструкция колонны с колпачковыми тарелками приведена на рис. 17, колонны с ситчатыми тарелками - на рис. 18, колонны с ситчато-клапанными тарелками - на рис. 19.

Рис. 16. Конструкция разборных однопоточных клапанных тарелок.

Рис. 17. Колонна с колпачковыми тарелками.

Рис. 18. Колонна с ситчатыми тарелками.

Рис. 19. Колонна с ситчато-клапанными тарелками.

7. Расчет тарельчатых абсорберов

Расчеты тарельчатых абсорберов могут выполняться в следующем порядке:

1. Определяют состав и расход отбросных газов, составляют материальный баланс.

2. Строят равновесную и рабочую линии процесса, определяют расход поглотительной жидкости.

3. Определяют движущую силу процесса.

В оценочных расчетах при низких концентрациях поглощаемых компонентов пренебрегают продольным перемешиванием жидкости и газа, уносом, ступенчатостью процесса и другими факторами. Для вычисления средней движущей силы процесса используют модель идеального вытеснения и те же соотношения, что и в предыдущем случае.

4. Вид уравнения для нахождения оптимальной скорости газового потока зависит от типа тарелки, конструкцию которой подбирают исходя из технико-экономических и других соображений.

Для провальных конструкций тарелок оптимальную скорость рекомендуется определять по соотношению:

,

где - свободное сечение тарелки, м2/м2; - коэффициент, равный 3 для нижнего и 10 для верхнего пределов нормальной работы тарелки.

В процессе эксплуатации возможны значительные колебания расхода газа. Поэтому рекомендуется принимать средние значения коэффициента .

Для ситчатых тарелок скорость газового потока определяют по уравнению:

Для колпачковых тарелок предельную скорость рекомендуется определять по уравнению:

где - диаметр колпачка, м; - расстояние между тарелками за вычетом высоты колпачка hк, м.

По скорости газа , м/с, и объемному расходу газовой смеси , м3/с, подсчитывают диаметр колонны абсорбера. Затем выбирают ближайший диаметр из нормализованного ряда колонн (приложение ) и определяют рабочую скорость . Для провальных тарелок по уточненной скорости пересчитывают принятое ранее значение :

.

5. Определение высоты светлого слоя жидкости .

Высоту светлого (неаэрированного) слоя жидкости на тарелке , м, можно найти из выражения:

,

где - газосодержание (“порозность”) слоя жидкости на тарелке, м3/ м3; - высота газожидкостного слоя (вспененной жидкости), м.

Для провальных тарелок высоту впененной жидкости определяют из выражения:

,

где - критерий Фруда; - скорость газового потока, вычисленная по свободному сечению тарелки, м/c.

Плотность орошения провальных тарелок без переливных устройств можно подсчитать по соотношению:

.

Газосодержание барботажного слоя провальных тарелок находят по выражению

.

Для барботажных тарелок других конструкций:

,

где критерий Фруда подсчитывается по рабочей скорости газового потока в колонне , м/с.

Высоту пены, т. е. газожидкостной смеси (м), образующейся на тарелке (колпачковой, клапанной и ситчатой), можно ориентировочно оценить по формуле

,

где – высота подпора жидкости над сливным порогом, м; – высота сливного порога на тарелке, м.

Значения входящих в это уравнение коэффициентов приведены в табл. 2.

Таблица 2.

Значения коэффициентов уравнения (7.)

Тип тарелки	k1.105	k2	k3.102	k4	n1
Колпачковая	23,0	0,23	4,4	4,6	1,16
Клапанная	5,5	0,17	5,9	2,2	1,38
Ситчатая	6,2	0,42	8,5	2,7	1,61

Высота подпора жидкости над сливным порогом (м):

,

где Vж – действительный расход жидкости, протекающей через переливное устройство, м3/с; ? – периметр слива (длина сливного порога), м.

С учетом жидкости, переносимой газом на вышележащую тарелку, действительный расход жидкости в переливном устройстве равен

,

где относительный унос жидкости на вышележащую тарелку можно рассчитать по уравнению

,

где значения k1 и n1 приведены в табл. 7.1.

Высота сливного порога на колпачковых тарелках

,

где hг. б – высота глубины барботажа, м; hпр – высота прорези в колпачке, м; hу = 0…10 мм – высота установки колпачка (расстояние от тарелки до нижнего торца колпачка).

При расчетном значении hпор < 45 мм следует принимать hпор = 45 мм.

Глубину барботажа (м) можно рассчитать по формуле

,

где Р – абсолютное давление в колонне, Па.