PICT5532

R nUBTLYW W UKŁADACH WIBŁOTASOWYCH

14.3.3. Hydraulika kolumny rozpyłowej

Kolumna razpyłowa stanowi najprostsze rozwiązanie aparaturowe, w którym jest realizowany równoczesny przepływ dwóch faz ciekłych. W przypadku fazy zwartej jest to przepływ wymuszony. Siłą napędową przepływu kropel cieczy jest różnica gęstośći obu faz, przy czym każda z faz może być dyspergowana. Decyzja ta uzależniona jest od stosunku ich strumieni oraz od zwilżalności materiału konstrukcyjnego aparatu. Zaleca się dyspergowanie tej fazy, której strumień jest większy oraz która gorzej zwilża materiał konstrukcyjny kolumny.

Schemat kolumny rozpyłowej z dyspergowaną fazą lżejszą przedstawiono na rys. 14.22. Wyróżnia się w niej trzy strefy o różnym składzie cieczy.

Strefa I. między dnem kolumny a dystrybutorem fazy lżejszej, zawiera tytko fazę cięższą, która jest wyprowadzana z tej przestrzeni na zewnątrz kolumny.

Strefa II, między dystrybutorem fazy rozdrobnionej a tzw. warstwą po-działową, w której następuje koalescencja kropel, stanowi zasadniczą część kolumny. Jest ona wypełniona układem kroplowym, który przepływa w przcciwprądzic do fazy zwartej, doprowadzonej do obszaru poniżej warstwy podziałowej. W innych, bardziej złożonych, rozwiązaniach aparaturowych strefa ta jest zabudowana elementami statycznymi lub dynamicznymi.

Strefa III między warstwą podziałową a szczytem kolumny wypełnioną jest fazą lżejszą, która po oddzieleniu się od pozostałości fazy cięższej jest z tej przestrzeni wyprowadzona na zewnątrz aparatu. Położenie warstwy podziałowej jest regulowane syfonem lub zaworem dławiącym. W przypadku dyspergowania fazy cięższej położenie poszczególnych stref jest odwrotne.

Prawidłowy przepływ obu faz w II strefie kolumny występuje wówczas, gdy prędkość fazy zwartej jest mniejsza od wartości prędkości swobodnie przepływających kropił fazy rozdrobnionej. Przy zbyt dużej prędkości fazy zwartej przeciw-prądowy przepływ fazy rozdrobnionej przez kolumnę staje się niemożliwy — jest

rozpyłowej

Rys. 14.23. Schemat zalewania kolumny ekstrakcyjnej

_ona porywana i wyprowadzana » strumieniem fazy ciągfej (rys. 14.23*). Zbyt duia z kolei prędkość razy rozproszonej powoduje przyspieszoną jq koaleseengę, utworzenie z niej fazy ciągłej, której pęd nie dopuszcza drugiej fazy do przepływu przez, kolumnę, wyprowadzając ją z aparatu (rys. 14J3b).

Oba te przypadki powodują tzw. zalewanie kolumny. Ilościową interpretację zjawisk wywołujących zalewanie przedstawi! Tbomton. określając warunki zalewania jako

3<

£;

-o

(14.11)

(14.82)

gdzie indeks • dotyczy parametrów zalewania.

Ogólne równanie przepływu faz - równanie (14.77) - dla warunków zalewania będzie miało postać

"»/(«•)

(14-83)

Mokną z niego wyprowadzić następujące równania dotyczące prędkości poszczególnych faz:

^1 “*H	(14.84)
--.o-0/(0-^4	(14J5)
Po zróżniczkowaniu względem stopnia zera - zgodnie z równaniem (14.81) i (14.82) -równań:	zawieszenia i przyrównaniu do uzyskuje się następujący układ
=«k(l-0^J(«d/'(0+/(0]	(14.86)
»d*=u.oi/to-o-onoi	(14.87)

którego rozwiązaniem jest zależność

«J-*(«,.-£)    (14.88)

Stosunek prędkości faz równy stosunkowi strumieni obu faz

4- = — =    - "i    (1499)

<    * V.

jest wielkością wyjściową do obliczania hydrauliki kolumny. Chcąc wyznaczyć parametry zalewania metodą Thomtona należy

1)    oznaczyć prędkość charakterystyczną

2)    obliczyć stopień zawieszenia dla warunków zalewania z równania (14.88),

3)    obliczyć prędkości obu faz z równania (14.84) i (14.85).