Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Физические основы и техника процессов сепарации пены

Сферы применения и оценка технико-экономической эффективности оборудования для сепарации пены

Области применения механических пеногасителей

Выбор областей применения различных классов, групп, видов и типов механических пеногасителей в основных технологических процессах биотехнологии, химических, пищевых и других производств и определение их эффективности во многом обусловливается [197] характерными для различных пеногасителей физическими явлениями и механизмами разделения пены, а также их конструктивными особенностями [107].

Класс механических осадительных пеноразделителей, основанный на ускорении процессов самопроизвольного гашения пены, где основное место занимает процесс сине- резиса (дренажа) жидкой фазы, целесообразно использовать для обработки пены с повышенным влагосодержанием, т. е. пены с низкой кратностью. Этот класс пеногасителей можно рассматривать как вспомогательный или дополнительный по отношению к классу деформационных пеноразрушителей. Поскольку на практике синерезис в пене осуществляется путем фильтрации жидкой фазы под действием перепада гидростатического давления, фильтрующие пепоразделители целесообразно использовать при осушении двухфазных пен, не содержащих твердых и волокнистых включений, которые могут повлечь за собой не только забивание пор фильтрующей поверхности, но и снизить скорость синере- зиса вследствие появления стесненности и уменьшения свободной площади истечения жидкой фазы по пленкам, каналам и узлам пенной структуры. Достоинства фильтрующих пеноразделителей заключаются в высоком качестве разделения двухфазной пены и простом конструктивном исполнении. Недостатками этих механических пеногасителей являются невысокая скорость осушения пены, особенно высокократной пены, что проявляется в малоинтенсивном громоздком оборудовании, чувствительность к наличию в пене твердых примесей, периодический режим работы и необходимость регенерации фильтрующей поверхности.

Исходя из анализа механизма деформационного разрушения пенной структуры (см. главу 4), можно сделать вывод, что класс деформационных пеноразрушителей целесообразно использовать для разделения пены с относительно низким влагосодержанием, т.е. с относительно высокой кратностью пены, состоящей из сравнительно крупнодисперсных ячеек-пузырьков.

Преимущественной областью применения гидромеханических пеногасителей является разрушение пены средней кратности (средней плотности), генерируемой в закрытых аппаратах и реакторах, работающих под некоторым избыточным давлением, или в открытых негерметичных аппаратах, когда за пеногасителем в герметичном исполнении на линии отвода газа создается и поддерживается разрежение. В гидромеханических пеногаси- телях можно обрабатывать пену с содержанием твердых и волокнистых включений, поскольку высокие скорости потока в устройствах соплового типа предотвращают их отложение на стенках сопла, а процессы дренажа и осаждения здесь играют роль только на стадии циклонирования газожидкостной эмульсии. Комбинированные циклонно-сопловые пеногасители могут применяться для обработки пены с объемным расходом от нескольких литров в минуту до несколько тысяч кубических метров пены или газа в час при секционировании сопловых насадков. При использовании циклонов в качестве самостоятельных центробежных пепоразделителей при осаждении жидкой фазы пены средней и высокой кратности их отличает невысокое качество разделения, вследствие чего их применяют преимущественно для сепарации неустойчивой низкократной пены и газожидкостной эмульсии.

Применение струйных пеногасителей определяется самой природой явления смешения пеногасящего агента с разрушаемой пеной (см. главу 6). Пеногасители с жидкой радиально-веерной струей могут использоваться в абсорционной колонной аппаратуре, где они играют роль ограничителя слоя образующейся пены и одновременно создают высокоразвитую поверхность контакта фаз. Пароструйные пеногасители вследствие достижения в зоне контакта струи с пеной высокого вакуума можно использовать для интенсивного разрушения высокоустойчивой мелкодисперсной флотационной пены, содержащей твердыеи волокнистые включения. Газоструйные пеногасители вследствие своей универсальности могут использоваться для разрушения достаточно устойчивой пены средней и высокой кратности. Достоинство пароконденсационных и газовых струйных пеногасителей состоит в простом конструктивном оформлении (особенно открытых пеногасителей с радиально-веерной струей), отсутствии движущихся частей, возможности работать в негерметичной технологической аппаратуре, высокой работоспособности и эффективности в широком диапазоне дисперсности и кратности пены, что особенно важно при обработке высокоустойчивой пены, а также в возможности интенсификации тепломассообменных процессов при работе в слое пены. Недостатки струйных пеногасителей заключаются в больших удельных расходах пеногасящего агента и высокой энергоемкости вследствие низкого коэффициента полезного действия струйных аппаратов.

Область применения лопастных пеногасителей - это разрушение высокократной малоустойчивой пены в технологических процессах и аппаратуре с низкой интенсивностью пенообразования. Применение лопастных пеногасителей в других условиях эксплуатации ограничивается механизмом образования спутного потока за лопастями, высокой вязкостью пенной структуры, малой величиной рабочей зоны их воздействия на обрабатываемую среду (пену), возможностью генерирования вторичной пены, резким возрастанием затрачиваемой мощности при повышении скорости вращения лопастей.

Дисковые пенорегуляторы обладают универсальным действием, они (особенно диски с гладкой поверхностью) имеют самое простое конструктивное оформление и низкие энергозатраты, сфера их применения охватывает сравнительно широкий диапазон кратности пены, но вместе с тем для них характерна малая величина объемной производительности вследствие ограничения рабочей зоны их действия непосредственно вблизи диска и ограничение области эффективной работы с крупнодисперсной пеной.

Барабанные пеноразрушители (см. главу 7) являются одними из самых эффективных механических роторных пеногасителей как с точки зрения качества разделения высокоустойчивой пены и обеспечения высокой объемной производительности, гак и низких удельных энергетических затрат. Область их применения охватывает большой диапазон дисперсности и кратности пены, начиная от ячеистой пены средней кратности и до высокократной полиэдрической пенной структуры. При специальном конструктивном оформлении рабочих поверхностей барабанных пеноразрушителей они вполне применимы и для обработки пены с твердыми и волокнистыми включениями, что особенно важно при работе с флотационными пенами в биотехнологических процессах и очистке сточных вод. К недостаткам этих устройств можно отнести необходимость уплотнения вращающегося ротора в герметичных технологических аппаратах и реакторах, а также необходимость дополнительной сепарации отходящего газа от капельной влаги.

В центробежных роторно-тарельчатых пеногасителях могут проявляться различные механизмы гашения пены в зависимости от конструктивного оформления, особенностей и требований проведения основного технологического процесса (см. главу 8). Так, в центробежных тарельчатых пеногасителях с осевым подводом исходной пены в пакет тарелок в основном проявляется механизм осушения пены и их целесообразно использовать для разделения низкократной пены, т.е. пены с высоким влагосодержанием. Такие же тарельчатые пеногасители с периферийной подачей пены в открытый пакет тарелок могут эффективно использоваться для разделения пены средней и низкой кратности, поскольку для них характерно проявление как деформационного механизма разрушения пены, так и явления синерезиса (дренажа) жидкой фазы пены. Центробежные роторнотарельчатые пеногасители с периферийной подачей пены применимы также в случаях, когда по условиям основного технологического процесса требуется интенсивное перемешивание в верхней застойной зоне технологического аппарата для ускорения процессов мас- сообмена, что характерно для ферментационных аппаратов и биореакторов. Центробежные роторные пеногасители, действие которых частично основано на явлении синерезиса в пене, по сравнению с осадительными фильтрующими пеноразделителями не так чувствительны к наличию в пене твердых включений вследствие больших величин движущей силы процесса осаждения и отсутствия пористой фильтрующей перегородки, хотя и здесь скорость синерезиса может снижаться из-за стесненности площади истечения. Поэтому, эти универсальные устройства имеют обширную область применения в различных технологических процессах биотехнологии, в химико-фармацевтической, пищевой, химической промышленности. Центробежные роторно-тарельчатые пеногасители обеспечивают высокое качество разделения в широком диапазоне кратности и дисперсности пены при минимальном уносе капельной влаги с отработанным газом, интенсифицируют массообменные процессы. Их недостатки заключаются в сложном конструктивном оформлении, необходимости квалифицированного технического обслуживания при эксплуатации, сравнительно высоких энергетических затратах.

Выбор того или иного метода и способа пеногашения в основном обусловлен требованиями проведения основного технологического процесса в части длительности сохранения эффективности, обеспечения термической, химической и коррозионной инертности к рабочим средам, отсутствия загрязнения получаемых биологических продуктов и их интоксикации. Основополагающими требованиями к выбираемым методам, способам и устройствам пеногашения являются эффективность их действия и экономичность применения.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы