Comprensione della disposizione delle torri
Cosa sono gli interni della torre?
Come selezionare i componenti interni della torre in base alla pressione e alle applicazioni
I componenti interni influiscono direttamente sull'efficienza di una torre e diverse applicazioni richiedono interni specializzati. Utilizza questa guida alla selezione interna della torre per saperne di più sui componenti di una torre e su come scegliere quelli migliori per applicazioni specifiche.
Comprensione della disposizione delle torri
Anche se sapere cosa fanno gli interni della torre è importante per comprenderne il funzionamento, essi costituiscono solo una piccola parte della torre. Vedere come gli interni si inseriscono nel layout complessivo della torre può facilitare la comprensione del sistema.
Innanzitutto, il funzionamento della torre consiste nel mescolare liquido e gas. Massimizzando la superficie attraverso una varietà di mezzi di riempimento e canali di distribuzione, la torre può aumentare la superficie del liquido che entra in contatto con il gas. Mentre le parti interne svolgono un ruolo fondamentale nella distribuzione uniforme del liquido nel gas, il metodo di aggiunta del liquido in superficie gioca un ruolo altrettanto importante nel processo quanto la scelta dell'imballaggio interno.
All'interno della torre, imballaggi o vassoi, supporti e distributori assicurano il flusso uniforme di liquidi e gas. Attraverso il trasferimento di massa tra liquidi e gas, le torri possono svolgere attività di assorbimento o distillazione. Molteplici industrie utilizzano queste strutture, come il trattamento delle acque, il trattamento delle acque reflue, il trattamento chimico e la rimozione dell'inquinamento derivante dai gas in uscita dagli impianti.
La disposizione generale di una torre prevede un ingresso in alto per il liquido ed un ingresso in basso per il gas. Il gas sale attraverso un distributore e il materiale di imballaggio per mescolarsi con il liquido. Il liquido spruzza da un distributore posto nella parte superiore sopra il materiale di imballaggio. I supporti sostengono ogni strato di supporto di imballaggio. Un ridistributore di liquidi al centro impedisce la raccolta di liquidi lungo le pareti della torre.
La distribuzione di queste masse garantisce l'efficienza della torre. Il liquido trattato esce dal fondo della torre e il gas che ha assorbito i composti organici volatili (COV) dall'acqua scarica dalla parte superiore.
Diversi fattori influenzano la progettazione della torre, come ad esempio:
Tipo, profondità e dimensione dei mezzi di imballaggio
Tasso di carico superficiale
Il rapporto tra il volume di aria e acqua
La torre stessa dovrebbe avere una costruzione che non reagisca con i materiali all'interno. Pertanto, i materiali comuni includono plastica con rinforzo in vetro, acciaio con rivestimento in gomma o polietilene. Le torri hanno una forma cilindrica per consentire la distribuzione uniforme del liquido dall'alto.
Cosa sono gli interni della torre?
Ciascuno degli interni della torre funziona per aiutare a distribuire uniformemente liquido e gas per consentire il massimo trasferimento di massa. Ogni componente svolge un ruolo vitale e deve soddisfare le esigenze della pressione, dei liquidi e dei gas con cui funziona. Le parti sbagliate potrebbero contribuire a problemi alla torre, come formazione di schiuma e incrostazioni. Di seguito sono riportati gli interni comuni delle torri necessari per un funzionamento efficiente:
1. Distributore di liquidi
Il distributore di liquido critico deve distribuire una nebbia uniforme di liquido sul mezzo di imballaggio. Intasamenti, pressioni irregolari ed altri problemi che impediscono la più capillare dispersione del liquido incideranno sull'efficienza dell'intera torre. I distributori di liquidi sono disponibili in due forme principali azionate per gravità o pressione. La forza dietro il liquido indica in quale categoria rientra il distributore.
I distributori a gravità sfruttano la forza di gravità per distribuire uno strato uniforme di liquido nella torre. Sebbene possano gestire quantità maggiori di liquido rispetto ai tipi a pressione, non hanno tanti punti di uscita quanto i distributori di liquidi a pressione.
I tipi di distributori a gravità includono vaschetta, tubo di gocciolamento e vaschetta. Per utilizzare un distributore a vasca, versare innanzitutto il liquido in una scatola di separazione. Da questa scatola il liquido scorrerà uniformemente nelle vasche e fuori dal fondo del distributore. Questo modello funziona bene con applicazioni ad alto volume o con quelle che richiedono la prevenzione delle incrostazioni.
Il tubo gocciolante e la vaschetta sono entrambi tipi di distributori a gravità strettamente correlati. Entrambi hanno un design che consente al gas di salire attraverso il distributore tramite aperture a gradini di altezze variabili. Orifizi o tubi gocciolatori consentono il passaggio del liquido. Per le applicazioni incrostate, i design dei tubi gocciolanti funzionano meglio dei distributori a vaschetta.
I distributori di liquidi a pressione sono più economici rispetto ai modelli a gravità e utilizzano la pressione per forzare il liquido attraverso le aperture. Questi consentono a più vapore di fluire nel distributore. Tuttavia, potrebbero corrodersi più dei modelli gravitazionali.
I distributori di liquidi in pressione includono ugelli a scala e a spruzzo. I distributori di tipo a scala sono dotati di tubi di diramazione disposti ad angoli di 90-gradi rispetto alla sorgente. Le aperture nei rami permettono al liquido di fuoriuscire. Sebbene i tubi a scala accolgano volumi di liquidi grandi o medi, le loro aperture possono ostruirsi nei sistemi di incrostazione o quando nei liquidi sono disciolti solidi. I distributori con ugelli spruzzatori inviano meglio volumi più piccoli di liquido su letti corti per il trasferimento di calore o le raffinerie. Questi distributori non funzionano bene per l'uso nella distillazione.
2. Griglia di supporto
La griglia di supporto può gestire materiali di imballaggio casuali o strutturati. Tali griglie devono sorreggere i componenti dell'imballaggio senza lasciarne cadere alcuno e consentendo al tempo stesso un adeguato flusso di gas e liquidi al loro interno. Quando si utilizzano griglie di supporto con imballaggio casuale, le griglie necessitano di barre da fissare agli anelli di supporto.
Griglie di supporto ben realizzate garantiranno un'area aperta massimizzata, offriranno un supporto adeguato per l'imballaggio di letti di qualsiasi altezza e garantiranno elevate prestazioni della torre. Le griglie di supporto hanno una varietà di materiali per la costruzione, tra cui plastica rinforzata con fibra di vetro (FRP), metallo o plastica.
Nelle applicazioni con flusso di gas basso o medio, le griglie di supporto del pacco possono fungere anche da griglie di contenimento.
3. Griglia di tenuta
Una griglia di fissaggio, nota anche come limitatore del letto, si trova sopra il materiale di imballaggio per mantenerlo in piano e in posizione. Per l'imballaggio strutturato, il movimento della torre o l'allagamento potrebbero spostare l'imballaggio. Tuttavia, un limitatore del letto sopra l'imballaggio impedisce al materiale di spostarsi.
Per l'impaccamento casuale, una griglia di fissaggio svolge un compito ancora più critico, impedendo la fluidificazione della parte superiore del letto in caso di allagamento nella torre. La griglia di contenimento garantisce un maggiore controllo sul sistema, anche in caso di allagamento. Questa griglia distribuisce la pressione in modo più uniforme sul letto, riducendo l'impatto di inondazioni casuali o altri incidenti.
Queste griglie verranno posizionate sopra il materiale del letto di imballaggio o installate sulle pareti della torre.
4. Ridistributore di liquidi
Non tutte le torri richiedono l'uso di ridistributori di liquidi. Tuttavia, per le applicazioni che hanno più alimentazioni liquide, che necessitano di aspirazioni laterali di liquido o che richiedono una migliore miscelazione di sostanze diverse, un ridistributore di liquidi sarà d'aiuto. Questi dispositivi si trovano sotto un letto e raccolgono il liquido e lo ridistribuiscono uniformemente nella parte inferiore della torre. I tipi principali sono i collettori di liquido per il prelievo e i ridistributori di liquido con orifizio.
I collettori per il prelievo includono colonne montanti del vapore e tubi che possono deviare il liquido verso i pozzetti. I distributori di liquido con orifizio catturano il liquido dal letto sovrastante, lo mescolano e lo ridistribuiscono in uno schema uniforme attraverso gli orifizi sul fondo della torre. Per una distribuzione ottimale del liquido in tutta la torre e la miscelazione di fluidi diversi, i ridistributori di liquidi dovrebbero essere accoppiati con i distributori. Questa coppia migliora l'uniformità della diffusione del liquido e l'efficienza della torre.
5. Distributore di gas
Un distributore di gas eroga un vapore uniforme nella torre. Per massimizzare l'altezza della torre, installarne uno nella parte inferiore della torre. Un'altra opzione per le torri con più letti è quella di installare uno sparger tra i letti. Pertanto, il vapore fresco si mescola meglio con il liquido e il vapore dal fondo della torre.
Il dimensionamento degli sparger del distributore di gas dipende dalla pressione dell'aria, dal flusso di gas, dalla temperatura, dalla forza del compressore e dalla velocità di uscita del vapore.
Come selezionare i componenti interni della torre in base alla pressione e alle applicazioni
Gli interni della torre dipendono fortemente dalla pressione del sistema e dai tipi di mezzi di imballaggio. Tuttavia, questi fattori sono solo alcune delle numerose considerazioni da tenere in considerazione quando si acquistano componenti interni per torri. Anche le portate del vapore e del liquido giocano un ruolo nella scelta dei componenti interni.
Tipi di pressione dei componenti interni della torre
Le variazioni di pressione nelle torri possono essere elevate, basse o un calo significativo. I dispositivi interni alla torre devono soddisfare le esigenze di pressione del flusso di vapore o liquido per evitare di ostacolare le prestazioni:
Bassa pressione:L'applicazione di liquidi a bassa pressione tramite un ugello spruzzatore può funzionare meglio con i vassoi, poiché questo è uno dei due usi principali dei vassoi. L'imballaggio strutturato funziona meglio quando la pressione del sistema è inferiore a 2 atmosfere (atm) e con portate di liquido basse.
Alta pressione:Nelle applicazioni di distillazione ad alta pressione, è meglio utilizzare mezzi che funzionano meglio con flussi di liquido più elevati, come vassoi o imballaggi casuali. Pressioni eccessivamente elevate possono danneggiare alcune guarnizioni casuali. Consultare un ingegnere progettista che utilizza parametri specifici di un sistema ad alta pressione può aiutare a trovare il materiale di imballaggio ideale.
Vuoto o caduta di pressione:Nelle applicazioni che richiedono di ridurre al minimo la caduta di pressione, utilizzare una baderna strutturata per ridurre l'effetto. Se l'imballaggio strutturato non è sufficiente, utilizzare l'imballaggio casuale, che presenta perdite di carico inferiori rispetto ai vassoi.
Fattori che influenzano la scelta dei componenti interni della torre
Anche i tipi di mezzi utilizzati per gli imballaggi all'interno di una torre sono importanti. Il contenuto dei liquidi che passano attraverso il mezzo e l'altezza del letto influiranno entrambi sulla selezione finale:
Solidi nel liquido:Per qualsiasi situazione che prevede il passaggio di solidi attraverso la torre nei liquidi trattati, i distributori di liquidi a vaschetta con orifizio e i distributori a valle sono l'ideale. Consentono ai solidi di depositarsi consentendo il passaggio dei liquidi.
Flussi di gas o liquidi pesanti:I distributori a valle sono ideali per applicazioni che richiedono il trasferimento di massa con flussi di gas o liquidi pesanti. Grazie al design con tacca rastremata, le caratteristiche di turndown sono buone.
Trattamento delle acque reflue:Per il trattamento delle acque reflue, il materiale di imballaggio che favorisce la crescita di batteri benefici migliorerà il trattamento delle acque reflue. Ad esempio, gli imballaggi casuali MACH Engineering Bio-Media hanno un design e un materiale che incoraggiano protozoi e funghi a decomporre la materia organica nelle acque reflue. Le baderne MACH Cascade Bio-Media hanno una forma che consente il passaggio dei solidi, riducendo le incrostazioni.
Materiali corrosivi:Gli acidi e altri materiali corrosivi presenti nel liquido o nel vapore richiedono materiali resistenti che non si decompongono. I materiali ceramici sono inerti e possono resistere ai danni degli acidi. Tuttavia, alcuni metalli, come l'acciaio inossidabile, possono essere sufficienti per alcune operazioni ad alto contenuto di sale, alcaline o acide.
Altezze del letto:Per le torri piene che necessitano di altezze del letto inferiori per ottenere gli stessi risultati, i distributori a vaschetta con orifizio con tubi di gocciolamento possono fornire rapporti di turndown più elevati senza aumentare l'altezza del montante.
Feed e prodotti multipli:I ridistributori di liquidi possono ospitare torri che devono gestire la miscelazione di liquidi diversi o alimentazioni multiple. Per la miscelazione incrociata di liquidi, la distribuzione impropria del materiale aumenta notevolmente quando non si utilizzano ridistributori di liquidi.
