Понимание планировки башни
Что такое внутреннее устройство башни?
Как выбрать внутренние компоненты башни в зависимости от давления и применения
Внутренние компоненты напрямую влияют на эффективность башни, а для различных приложений требуются специализированные внутренние компоненты. Используйте это руководство по внутреннему выбору башни, чтобы узнать больше о компонентах башни и о том, как выбрать лучшие из них для конкретных применений.
Понимание планировки башни
Хотя знание того, что делают внутренние устройства башни, важно для понимания ее работы, они составляют лишь небольшую часть башни. Понимание того, как внутренние компоненты вписываются в общую компоновку башни, может облегчить понимание системы.
Во-первых, работа башни заключается в смешивании жидкости и газа. Максимизируя площадь поверхности с помощью различных наполнителей и распределительных каналов, башня может увеличить площадь поверхности жидкости, контактирующей с газом. Хотя внутренние элементы играют решающую роль в равномерном распределении жидкости по газу, метод добавления жидкости сверху играет не менее важную роль в этом процессе, чем выбор внутренней набивки.
Внутри башни насадки или лотки, опоры и распределители обеспечивают равномерный поток жидкости и газа. Благодаря массопереносу между жидкостями и газами башни могут выполнять задачи абсорбции или дистилляции. Эти конструкции используются во многих отраслях промышленности, таких как очистка воды, обработка сточных вод, химическая обработка и очистка загрязнений от газовых выбросов предприятий.
Общая компоновка башни включает вход для жидкости вверху и вход для газа внизу. Газ движется вверх через распределитель и упаковочный материал и смешивается с жидкостью. Жидкость распыляется из распределителя сверху на упаковочный материал. Поддерживает каждый слой упаковочного материала. Перераспределитель жидкости посередине предотвращает скопление жидкости вдоль стенок башни.
Распределение этих масс обеспечивает эффективность башни. Очищенная жидкость вытекает из нижней части башни, а газ, вобравший в себя летучие органические соединения (ЛОС) из воды, выходит сверху.
На конструкцию башни влияют несколько факторов, таких как:
Тип, глубина и размер упаковочного материала
Скорость поверхностной нагрузки
Соотношение объёмов воздуха и воды
Сама башня должна иметь конструкцию, не вступающую в реакцию с материалами внутри. Поэтому к распространенным материалам относятся пластик со стеклянным армированием, сталь с резиновой прокладкой или полиэтилен. Башни имеют цилиндрическую форму, обеспечивающую равномерное распределение жидкости сверху.
Что такое внутреннее устройство башни?
Каждое внутреннее устройство башни помогает равномерно распределять жидкость и газ, обеспечивая максимальную массоперенос. Каждый компонент играет жизненно важную роль и должен соответствовать потребностям давления, жидкостей и газов, с которыми он работает. Неправильные детали могут привести к проблемам с башней, таким как вспенивание и загрязнение. Ниже приведены общие внутренние компоненты башни, необходимые для эффективной работы:
1. Распределитель жидкости
Распределитель критически важной жидкости должен равномерно распределять туман жидкости по упаковочному материалу. Засоры, неравномерное давление и другие проблемы, препятствующие наиболее широкому рассеиванию жидкости, повлияют на эффективность всей башни. Распределители жидкости бывают двух основных видов: работают под действием силы тяжести или давления. Сила жидкости указывает, к какой категории относится распределитель.
Гравитационные распределители используют силу гравитации для распределения равномерного слоя жидкости в башне. Хотя они могут обрабатывать большее количество жидкости, чем распределители жидкости под давлением, у них не так много точек выхода, как у распределителей жидкости под давлением.
Типы гравитационных распределителей включают желоб, капельную трубку и поддон. Чтобы использовать лотковый распределитель, сначала налейте жидкость в разделительную коробку. Из этой коробки жидкость будет равномерно поступать в желоба и наружу из нижней части распределителя. Эта модель хорошо работает с приложениями большого объема или с теми, которые требуют предотвращения загрязнения.
Капельная трубка и поддон являются тесно связанными типами гравитационных распределителей. Оба имеют конструкцию, позволяющую газу двигаться вверх через распределитель через ступенчатые отверстия различной высоты. Отверстия или капельные трубки позволяют жидкости проходить через себя. Для загрязнений конструкции с капельными трубками работают лучше, чем поддонные распределители.
Распределители жидкости под давлением более экономичны, чем гравитационные модели, и используют давление для проталкивания жидкости через отверстия. Это позволяет большему количеству пара поступать в распределитель. Однако они могут подвергаться коррозии сильнее, чем гравитационные модели.
Распределители жидкости под давлением включают в себя лестничные и распылительные насадки. Распределители лестничного типа имеют ответвленные трубы, расположенные под углом 90- градусов от источника. Отверстия в ответвлениях позволяют жидкости вытекать. Хотя трубы лестничного типа пропускают большие или средние объемы жидкости, их отверстия могут засоряться в системах загрязнения или когда в жидкостях растворены твердые вещества. Распределители с распылительными форсунками лучше всего направляют меньшие объемы жидкости через короткие слои для теплопередачи или нефтеперерабатывающих заводов. Эти дистрибьюторы не подходят для дистилляции.
2. Поддержка сети
Опорная решетка может обрабатывать как случайные, так и структурированные упаковочные материалы. Эти решетки должны удерживать компоненты набивки, не допуская их падения, и в то же время обеспечивать достаточный поток газа и жидкости через них. При использовании опорных решеток с произвольной насадкой на них должны быть закреплены стержни для крепления к опорным кольцам.
Хорошо изготовленные опорные решетки обеспечат максимальную открытую площадь, обеспечат адекватную поддержку насадочных слоев любой высоты и обеспечат высокую производительность башни. Опорные решетки изготавливаются из различных материалов, в том числе из армированного стекловолокном пластика (FRP), металла или пластика.
В приложениях с низким или средним потоком газа опорные решетки набивки могут также использоваться в качестве прижимных решеток.
3. Прижимная сетка
Прижимная решетка, также известная как ограничитель слоя, располагается поверх упаковочного материала и удерживает его на ровном месте. В случае структурированной насадки перемещение башни или затопление могут сместить насадку. Однако ограничитель слоя наверху насадки предотвращает перемещение материала.
При случайной упаковке прижимная решетка выполняет еще более важную задачу по предотвращению псевдоожижения верхней части слоя в случае затопления башни. Прижимная решетка обеспечивает больший контроль над системой, даже если произойдет наводнение. Эта решетка более равномерно распределяет давление по пласту, уменьшая воздействие случайных наводнений или других происшествий.
Эти решетки будут либо располагаться на материале насадочного слоя, либо устанавливаться на стенках башни.
4. Перераспределитель жидкости
Не все башни требуют использования перераспределителей жидкости. Однако для применений, в которых используется несколько источников жидкости, требуется боковой отбор жидкости или требуется лучшее смешивание разнородных веществ, перераспределитель жидкости поможет. Эти устройства располагаются под кроватью, собирают жидкость и равномерно распределяют ее в нижнюю часть башни. Основными типами являются коллекторы для отбора жидкости и диафрагменные перераспределители жидкости.
Коллекторы для отвода включают паровые стояки и трубы, которые могут отводить жидкость в отстойники. Распределители жидкости с отверстиями улавливают жидкость из верхнего слоя, смешивают ее и равномерно распределяют через отверстия в нижнюю часть башни. Для оптимального распределения жидкости по башне и смешивания различных жидкостей перераспределители жидкости должны работать в паре с распределителями. Эта пара улучшает равномерность распределения жидкости и эффективность башни.
5. Распределитель газа
Газораспределительный барботер подает в башню равномерный пар. Чтобы максимизировать высоту башни, установите один из них в нижней части башни. Другой вариант для башен с несколькими слоями – установка барботера между слоями. Поэтому свежий пар лучше смешивается с жидкостью и паром снизу башни.
Размер барботеров газораспределителя зависит от давления воздуха, расхода газа, температуры, мощности компрессора и скорости выхода пара.
Как выбрать внутренние компоненты башни в зависимости от давления и применения
Внутренние характеристики башни во многом зависят от давления в системе и типа наполнителя. Однако эти факторы — лишь некоторые из многих факторов, которые следует учитывать при покупке внутренних компонентов башни. Скорость потока пара и жидкости также играет роль при выборе внутренних устройств.
Типы давления внутри башни
Колебания давления в башнях могут быть высокими, низкими или значительными. Внутренние устройства внутри башни должны соответствовать требованиям давления потока пара или жидкости, чтобы не снижать производительность:
Низкое давление:Нанесение жидкостей под низким давлением через распылительную насадку может лучше работать с лотками, поскольку это одно из двух основных применений лотков. Структурированная насадка работает лучше всего, когда давление в системе ниже 2 атмосфер (атм) и при низких расходах жидкости.
Высокое давление:При дистилляции под высоким давлением лучше всего использовать среду, которая лучше работает с более высокими потоками жидкости, например тарелки или случайные насадки. Чрезмерно высокое давление может повредить некоторые случайные набивки. Консультации с инженером-конструктором, использующим конкретные параметры системы высокого давления, могут помочь в поиске идеального упаковочного материала.
Вакуум или падение давления:В тех случаях, когда требуется минимизировать падение давления, используйте структурированную насадку, чтобы уменьшить этот эффект. Если структурированной насадки недостаточно, используйте случайную насадку, которая имеет меньшие перепады давления, чем лотки.
Факторы, влияющие на выбор внутреннего оборудования башни
Типы материалов, используемых для набивки внутри башни, также имеют значение. Содержание жидкостей, проходящих через среду, и высота слоя будут влиять на окончательный выбор:
Твердые вещества в жидкости:Для любой ситуации, когда твердые частицы проходят через колонну вместе с обрабатываемыми жидкостями, идеально подходят распределители жидкости с диафрагмами и желобные распределители. Они позволяют твердым частицам оседать, пропуская жидкости.
Потоки тяжелого газа или жидкости:Лотковые распределители идеально подходят для применений, требующих массообмена с тяжелыми потоками газа или жидкости. Благодаря конструкции с коническим вырезом динамические характеристики хорошие.
Очистка сточных вод:При очистке сточных вод упаковочный материал, способствующий росту полезных бактерий, улучшит обработку сточных вод. Например, случайные насадки MACH Engineering Bio-Media имеют конструкцию и материал, которые способствуют размножению простейших и грибков, разлагающих органические вещества в сточных водах. Набивки MACH Cascade Bio-Media имеют форму, которая пропускает твердые частицы, уменьшая засорение.
Коррозионные материалы:Кислоты и другие агрессивные вещества в жидкости или паре требуют устойчивых материалов, которые не разрушаются. Керамические материалы инертны и устойчивы к воздействию кислот. Однако некоторых металлов, таких как нержавеющая сталь, может быть достаточно для некоторых операций с высоким содержанием солей, щелочей или кислот.
Высота кровати:Для насадочных башен, которым для достижения тех же результатов требуется меньшая высота слоя, распределители с диафрагмами и капельными трубками могут обеспечить более высокие коэффициенты регулирования без увеличения высоты стояка.
Несколько фидов и продуктов:В перераспределителях жидкости можно разместить башни, которые должны обеспечивать смешивание разнородных жидкостей или нескольких подаваемых материалов. При перекрестном смешивании жидкостей неправильное распределение материала значительно возрастает, если не использовать перераспределители жидкости.
