Статьи >> Ректификационная колонна / Спирально-призматическая насадка ASPN для ректификационной колонны

Спирально-призматическая насадка ASPN для ректификационной колонны

Спирально-призматическая насадка (ASPN) для ректификационной колонны представляет собой отрезки скрученной по спирали трехгранной призмы из проволоки с гранями призмы А и длиной отрезка В. Обычно изготавливаются элементы с А примерно равным В (мм) из проволоки диаметром С (мм).

Материал, используемый для изготовления насадки - нержавеющая сталь (SS), нихром (NC), медь (Cu), латунь (La), бронза (Br), тантал (Та), ниобий (Nb) и другие проволочные материалы, обладающие достаточной мягкостью (отожженные).

После изготовления поверхность насадки тщательно обезжиривается и подвергается специальной обработке для развития поверхности, т.е. увеличения эффективности массообмена на ней. Способы обработки:

  • для нержавеющей стали, нихрома - травление концентрированной царской водкой (Cc), травление разбавленным раствором царской водки (Cs), термообработка водяным паром при 850 - 900 С (Ht)
  • для меди, латуни - холодное чернение (Cd).

Обозначение насадок: ASPN АхВхС индекс материала, индекс обработки. Например, ASPN 3х3х0,2 CuCd - спирально-призматическая насадка с размером грани призмы 3 мм, длиной 3 мм из медной проволоки, обработанной холодным чернением.

Насадка ASPN изготавливается из проволоки с размерами А и В от 1 до 6 мм и диаметром С от 0,15 до 0,3 мм.


Внешний вид насадок ASPN представлен на рис. 1, 2. (фото увеличиваются при нажатии)

Насадки ASPN
Рис. 1. Фотография насадок
для колонны:
1. ASPN 3х3х0,2 CuCd (1)
2. ASPN 4х4х0,23 SS, Ht (2)
3. ASPN 2х2х0,2 SS (3)
4. ASPN 1х1х0,2 CuCd (4)
 Фотография смоченной насадки СПН 3х3х0,2 CuCd в стеклянной колонне диаметром 35 мм
Рис. 2. Фотография смоченной насадки для колонны СПН 3х3х0,2 CuCd
в стеклянной колонне
диаметром 35 мм"
ASPN 3х3х0,2 нержавеющая сталь
Рис. 3. Насадка для колонн ASPN 3х3х0,2 нержавеющая сталь
ASPN 2х2х0,2 нержавеющая сталь, обработка раствором царской водки
Рис. 4. Насадка для колонн ASPN 2х2х0,2 нержавеющая сталь, обработка раствором
царской водки

Поверхность проволоки после обработки становится шероховатой, что видно из рис. 5а-в. Развитие поверхности насадки позволяет существенно увеличить ее эффективность. Так при ректификации воды с целью концентрирования тяжелых изотопов водорода и кислорода эффективность обработанной насадки ASPN, характеризуемая высотой теоретической ступени разделения (HTSS), возрастает в 3-5 раз по сравнению с исходной.

Фотографии поверхности обработанной различными способами насадки SS
а.
Фотографии поверхности обработанной различными способами насадки SSCs
б.
Фотографии поверхности обработанной различными способами насадки CuCd
в.
Рис.5. Фотографии поверхности обработанной различными способами насадки
а) SS; б) SSCs; в) CuCd

ASPN используются для заполнения массообменных (ректификационных, абсорбционных и др.) колонн небольшого диаметра - от 15 до 200 мм. Для диаметров колонн свыше 50 мм в верхней части колонн целесообразно устанавливать распределители орошения, а при большой высоте колонн - перераспределители орошения не реже, чем через 2-4 м высоты.

Представленная насадка ASPN использовалась при создании производств тяжелокислородной воды и бора-10 в г. Сарове, разделения изотопов неона криогенной ректификацией в г. Одессе (Украина), опытного производства легкой воды в г. Москве, опытной минивоздухоразделительной установки в г. Екатеринбурге, установки криогенного разделения криптон-ксеноновой смеси в г.Мариуполе (Украина), различных установок очистки растворителей - ацетона, изопропилового и этилового спиртов, диметилформамида и др.

Данные по пропускной способности насадок для колонн ASPN, полученные при ректификации воды при различном давлении представлены ниже (графики увеличиваются при нажатии):

Зависимость максимальной рабочей пропускной способности ASPN 1,5x1,5x0,2 из нержавеющей стали от давления
Рис. 6. Зависимость максимальной рабочей пропускной способности ASPN 1,5x1,5x0,2 из нержавеющей стали от давления

Зависимость максимальной рабочей пропускной способности ASPN 2x2x0,2 из нержавеющей стали от давления
Рис. 7. Зависимость максимальной рабочей пропускной способности ASPN 2x2x0,2 из нержавеющей стали от давления
Зависимость максимальной рабочей пропускной способности ASPN 3x3x0,2 из нержавеющей стали от давления
Рис. 8. Зависимость максимальной рабочей пропускной способности ASPN 3x3x0,2 из нержавеющей стали от давления
Зависимость максимальной рабочей пропускной способности ASPN 4x4x0,2 из нержавеющей стали от давления
Рис. 9. Зависимость максимальной рабочей пропускной способности ASPN 4x4x0,2 из нержавеющей стали от давления

Пропускная способность при ректификации растворителей существенно (в 2-4 раза) выше, чем по воде.

Удерживающая способность насадок зависит от нагрузки и колеблется от 0,05 до 0,2 м3ж/м3 насадки.

HTSS при ректификации воды (на модельной изотопной смеси протий-дейтерий) также зависит от нагрузки и колеблется от 0,7 см для насадки ASPN 1х1х0,2 CuCd (при низкой удельной нагрузке) до 4 см для ASPN 4х4х0,2 SSCs (при максимальной удельной нагрузке. Данные по HTSS получены при диаметре экспериментальной колонны 60 мм.

Гидравлическое сопротивление насадок ASPN при максимальной нагрузке составляет 300-400 мм вод. ст/ м насадки.

Насыпной вес насадок ASPN, в зависимости от материала и размера составляет от 800 кг/м3 (ASPN 4х4х0,2 SS) до 2000 кг/м3 (ASPN 1х1х0,2). Удельная поверхность, рассчитанная по площади проволоки меняется от 2000 м23 до 5000 м23.



С этой статьёй также смотрят:
Ёмкости (реакторы) металлические
К началу

 
Ректификационные колонны Химические реакторы Центрифуги Сушильное оборудование