РАЗДЕЛ 2.
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА МАССОПЕРЕДАЧИ ПРИ
КАРБОНИЗАЦИИ РАСТВОРА СУЛЬФИДА БАРИЯ
2.1. Выбор конструкции лабораторного абсорбера
Достаточно подробный анализ конструкций лабораторных абсорберов и обоснование
выбора лабораторной модели выполнены в [[lvi]]. Вкратце выводы этого анализа
сводятся к следующему. Лабораторные аппараты для исследования процессов
абсорбции обычно делят на две большие группы.
Абсорберы, в которых абсорбент не перемешивается (или его можно считать не
перемешиваемым).
Лабораторные модели, в которых абсорбция осуществляется перемешиваемой
жидкостью.
В устройствах первой группы точно известна межфазная поверхность и время
контакта газа и жидкости. Кроме того, жидкость вблизи межфазной поверхности
можно считать не перемешиваемой. В реальных аппаратах жидкость интенсивно
перемешивается и величина межфазной поверхности неизвестна. Поэтому для того,
чтобы применить экспериментальные данные, полученные на абсорбере с не
перемешиваемым абсорбентом, к проектированию промышленного аппарата необходимо
большое количество дополнительных достаточно сложных и трудоемких
экспериментов, а результат расчета оказывается достаточно неточным.
Для исследований, целью которых является получение данных для проектирования
конкретных аппаратов, рекомендуют лабораторные установки с перемешиваемым
абсорбентом. Основное преимущество таких установок заключается в том, что за
счет регулируемого перемешивания коэффициенты массоотдачи в жидкости и газе
можно менять произвольным образом. Чтобы получить достоверные данные для
расчета барботажных аппаратов надежней использовать их лабораторные модели.
В наших экспериментах использовалось несколько лабораторных моделей.
Предварительные эксперименты выполнялись на барботажном аппарате, эскиз
которого приведен на рис. 2.1. Он представлял собой цилиндрический сосуд с
рубашкой высотой 800 мм. Внутренний диаметр сосуда 43 мм. Аппарат был снабжен
ниппелями для подвода (поз. 5) и отвода (поз. 1) газа, а также ниппелями для
подвода (поз. 3) и отвода (поз. 2) греющей воды и отбора проб (поз. 4).
В дальнейшем исследования проводили на моделях противоточной дырчатой, ситчатой
и колпачковой тарелок. Эскиз лабораторного аппарата, в который устанавливались
эти тарелки, представлен на рис. 2.2. Основными элементами этого аппарата были
два цилиндрических стеклянных сосуда (поз. 4 и 11), снабженных рубашками. Для
подвода и отвода горячей воды из термостата в рубашках имелись ниппели поз. 3,
5, 9 и 10. Сосуд поз. 4 создавал надтарелочное пространство. Его внутренний
диаметр – 60 мм, а высота 600 мм. Сверху он закрывался резиновой крышкой поз.
2, в которую был установлен ниппель для отвода газа поз.1. Сосуд поз. 11
являлся приемником жидкости в экспериментах с провальной тарелкой и
газораспределителем в опытах с ситчатой тарелкой. Его внутренний диаметр
составлял 60 мм, а высота – 70 мм. Для обеспечения своих функций в нем имелись
ниппели поз. 12 для отвода жидкости и поз. 13 для подачи газа.
Сосуды поз. 4 и 11 устанавливались во фланцевый разъем поз. 6, в котором
уплотнялись резиновыми кольцами. Между фланцами устанавливали исследуемую
тарелку поз. 8. В опытах с колпачковой тарелкой сосуд поз. 11 не использовался.
Верхний фланец разъема был снабжен ниппелями для подвода и отвода жидкости
(поз. 14 и 7, соответственно).
Исследовавшиеся тарелки имели следующие характеристики. Провальная тарелка
представляла собой диск из нержавеющей стали толщиной 1 мм, в котором были
выполнены 7 отверстий диаметром 10 мм расположенных по углам и в центре
шестигранника. Свободное сечение тарелки составляло 19,4 %. Ситчатая тарелка
имела такую же конструкцию, но в ней было выполнено 4 отверстия, расположенные
по углам квадрата. Ее свободное сечение составляло 11 %.
Конструкция колпачковой тарелки представлена на рис. 2.3. Она представляла
собой модель пассетной тарелки, используемой в содовом производстве для
карбонизации аммонизированного рассола с целью получения гидрокарбоната натрия.
Особенностью этой тарелки является наличие конусной крышки колпака поз.1 и
днища поз. 3, которые не дают застаиваться и накапливаться осадкам. Конусность
этих элементов, найденная в предварительных опытах с осадком карбоната бария,
составляла 2:1. Это соответствует углу в 63о между осью конуса и образующей.
Наружный диаметр цилиндрической части колпака (поз. 2) составлял 30 мм. В ней
равномерно по периметру были вырезаны 9 щелей шириной 5 и высотой 10 мм.
Продолжение горловины колпака поз.5 под днищем было снабжено рубашкой поз. 4
для обогрева и ниппелем поз. 6 для подключения к газовой линии. Отвод жидкости
поз. 7 был выполнен в нижней части конусного днища тарелки.
Несколько слов о конструкции регулируемого перелива. Дело в том, что из-за
относительно небольших размеров модели не представилось возможным разместить
внутренний перелив. Внешний регулируемый перелив, аналогичный примененному в
[56], быстро забивался осадком. После поисков подходящего решения, остановились
на конструкции представленной на рис. 2.4. Перелив состоял из стеклянного
корпуса поз.2, снабженного ниппелями для подвода жидкости (поз. 4) и слива
осадка (поз. 3). Сверху в корпус вставлялся патрубок 1, который можно было
перемещать в пробке и тем самым регулировать высоту перелива. Отличие от
аналогичного устройства, примененного в [56], заключалось в том, что корпус
перелива (поз. 2) через ниппель поз. 3 соединялся с закрытой конической колбой
(на рис. 2.4. не показана), заполненной раствором, полученным при карбонизации
раствора сульфида бария. В процессе опыта осадок через н
- Київ+380960830922