Инверсия, сопровождаемая интенсивным взаимным
проникновением вихрей, приводит к эмульгированию жидкости паровым потоком, к
резкому увеличению поверхности контакта, а следовательно, и массообмена. Режим
работы насадочных колонн при скоростях выше точки инверсии фаз назван
эмульгационным [2]. При дальнейшем значительном повышении скорости может
наступить «захлебывание» колонны и выброс жидкости [5].
Роль насадки в режиме эмульгирования состоит в
раздроблении паровых вихрей на большее число мелких вихрей, пронизывающих
жидкость, в распределении их по всему сечению колонны, а также в удлинении пути
и продолжительности контакта фаз.
Важное значение для правильной работы насадочной колонны
имеет равномерное распределение стекающей флегмы по поперечному сечению колонны.
Практика показала, что достигнутое вначале равномерное распределение флегмы в
пленочном режиме нарушается по мере ее стекания, так как пар всегда стремится
оттеснить жидкость к периферии и занять центральную зону насадки. Это приводит
к неравномерной эффективности обмена по высоте насадки. С увеличением плотности
орошения насадки и скорости парового потока условия распределения жидкости по
насадке улучшаются [1, 5, 6].
Рис. 1. - Схема эмульгационной насадочной колонны
В режиме эмульгирования распределение жидкости по насадке,
а, следовательно, и разделяющая способность насадки по всей высоте одинаковы
[2]. В режиме эмульгирования, в отличие от пленочного, нет надобности в
установке дополнительных устройств для равномерного распределения флегмы в верхней
части колонны и приспособлений по высоте колонны для перераспределения парового
и жидкостного потоков. Насадочные колонны в эмульгационном режиме работают на
предельных скоростях, в то время как в пленочном режиме они эксплуатируются при
скоростях на 35—40% нижепредельных [2, 7].
Гидродинамический режим, соответствующий режиму
эмульгирования, является устойчивым в очень узком интервале изменения скоростей
пара в колонне. В. В. Кафаров и Л. И. Бляхман [3, 4] разработали конструкцию
эмульгационной насадочной колонны (рис. 1), которая позволяет изменять ее
нагрузку в широком интервале скоростей. Характерной особенностью колонны
является наличие П-образного гидравлического затвора и малое живое сечение
опорной решетки (~10% от живого сечения насадки). При такой конструкции
поступающий в колонну пар не позволяет жидкости вытекать через отверстие
опорной решетки. В колонне принудительно создается парожидкостный слой, высота
которого определяется положением рабочего переточного крана, физическими
свойствами парад и жидкости и, лишь в незначительной степени, изменением
скоростей потоков, что обеспечивает устойчивость работы колонны.
Таким образом, в предложенной Кафаровым и Бляхманом
колонне режим эмульгирования вызывается принудительно и характеризуется повышенным
содержанием жидкой фазы в эмульсии, в то время как
в
колонне обычной конструкции возникает свободное эмульгирование жидкости за счет
свободной турбулентности при скоростях, близких к предельным.
Рис. 2. Опытная бражная колонна. |
