Comprendre la disposition des tours
Que sont les éléments internes de la tour ?
Comment sélectionner les composants internes de la tour en fonction de la pression et des applications
Les composants internes ont un impact direct sur l'efficacité d'une tour, et différentes applications nécessitent des composants internes spécialisés. Utilisez ce guide de sélection interne de tour pour en savoir plus sur les composants d'une tour et sur la manière de choisir les meilleurs pour des applications spécifiques.
Comprendre la disposition des tours
Bien qu’il soit important de savoir ce que font les composants internes de la tour pour comprendre son fonctionnement, ils ne constituent qu’une petite partie de la tour. Voir comment les éléments internes s'intègrent dans la disposition globale de la tour peut faciliter la compréhension du système.
Premièrement, le fonctionnement de la tour consiste à mélanger du liquide et du gaz. En maximisant la surface grâce à une variété de supports de conditionnement et de canaux de distribution, la tour peut augmenter la surface du liquide en contact avec le gaz. Alors que les composants internes jouent un rôle essentiel dans la répartition uniforme du liquide dans le gaz, la méthode d'ajout du liquide vers le haut joue un rôle tout aussi important dans le processus que le choix du remplissage interne.
À l'intérieur de la tour, des garnitures ou plateaux, des supports et des distributeurs assurent un flux homogène de liquide et de gaz. Grâce au transfert de masse entre les liquides et les gaz, les tours peuvent effectuer des tâches d'absorption ou de distillation. De nombreuses industries utilisent ces structures, telles que le traitement de l’eau, le traitement des eaux usées, le traitement chimique et l’épuration de la pollution provenant des rejets gazeux des usines.
La disposition générale d'une tour comprend une entrée en haut pour le liquide et une entrée en bas pour le gaz. Le gaz monte à travers un distributeur et le matériau d'emballage pour se mélanger au liquide. Le liquide est pulvérisé depuis un distributeur situé sur le dessus sur le matériau d'emballage. Des supports soutiennent chaque couche de support d’emballage. Un redistributeur de liquide au milieu empêche tout liquide de s'accumuler le long des parois de la tour.
La répartition de ces masses assure l'efficacité de la tour. Le liquide traité s'écoule par le bas de la tour et le gaz qui a capté les composés organiques volatils (COV) de l'eau s'écoule par le haut.
Plusieurs facteurs influencent la conception de la tour, tels que :
Type, profondeur et taille du support d'emballage
Taux de chargement superficiel
Le rapport du volume d'air à l'eau
La tour elle-même doit avoir une construction qui ne réagit pas avec les matériaux à l'intérieur. Par conséquent, les matériaux courants incluent le plastique renforcé de verre, l’acier avec un revêtement en caoutchouc ou le polyéthylène. Les tours ont une forme cylindrique pour permettre une répartition uniforme du liquide par le haut.
Que sont les éléments internes de la tour ?
Chacun des composants internes de la tour contribue à répartir uniformément le liquide et le gaz afin de permettre un transfert de masse maximal. Chaque composant joue un rôle essentiel et doit répondre aux besoins de pression, de liquides et de gaz avec lesquels il fonctionne. Des pièces incorrectes pourraient contribuer à des problèmes dans la tour, tels que la formation de mousse et l'encrassement. Les éléments suivants sont les éléments internes courants de la tour nécessaires à un fonctionnement efficace :
1. Distributeur de liquide
Le distributeur de liquide critique doit répartir un brouillard uniforme de liquide sur le support de conditionnement. Les obstructions, les pressions inégales et autres problèmes qui empêchent la dispersion la plus large du liquide auront un impact sur l'efficacité de l'ensemble de la tour. Les distributeurs de liquide se présentent sous deux formes principales, actionnés par gravité ou par pression. La force derrière le liquide indique à quelle catégorie appartient le distributeur.
Les distributeurs gravitaires utilisent la force de gravité pour répandre une couche uniforme de liquide dans la tour. Bien que ceux-ci puissent gérer de plus grandes quantités de liquide que les types à pression, ils n'ont pas autant de points de sortie que les distributeurs de liquide sous pression.
Les types de distributeurs par gravité comprennent l'auge, le tube d'égouttage et le bac. Pour utiliser un distributeur en auge, versez d’abord le liquide dans une boîte de séparation. A partir de cette boîte, le liquide s'écoulera uniformément dans les auges et hors du fond du distributeur. Ce modèle fonctionne bien avec les applications à volume élevé ou celles qui nécessitent une prévention de l'encrassement.
Le tube d'égouttement et le bac sont deux types de distributeurs par gravité étroitement liés. Les deux ont une conception qui permet au gaz de remonter à travers le distributeur via des ouvertures étagées de différentes hauteurs. Des orifices ou des tubes goutte à goutte permettent au liquide de passer. Pour les applications d'encrassement, les modèles de tubes goutte à goutte fonctionnent mieux que les distributeurs à casseroles.
Les distributeurs de liquide sous pression sont plus économiques que les modèles à gravité et utilisent la pression pour forcer le liquide à travers les ouvertures. Ceux-ci permettent à plus de vapeur de s’écouler dans le distributeur. Cependant, ils peuvent se corroder davantage que les modèles gravitationnels.
Les distributeurs de liquide sous pression comprennent une buse de type échelle et une buse de pulvérisation. Les distributeurs de type échelle comportent des tuyaux de dérivation disposés à des angles de 90- degrés par rapport à la source. Des ouvertures dans les branches permettent au liquide de s'écouler. Alors que les tuyaux de type échelle peuvent contenir des volumes de liquide importants ou moyens, leurs ouvertures peuvent se boucher en cas d'encrassement des systèmes ou lorsque les liquides contiennent des solides dissous. Les distributeurs à buses de pulvérisation envoient mieux de plus petits volumes de liquide sur des lits courts pour le transfert de chaleur ou les raffineries. Ces distributeurs ne fonctionnent pas bien pour une utilisation en distillation.
2. Grille de support
La grille de support peut gérer des matériaux d'emballage aléatoires ou structurés. Ces grilles doivent retenir les composants de l'emballage sans en laisser tomber tout en permettant un écoulement adéquat de gaz et de liquide à travers elles. Lorsque vous utilisez des grilles de support avec un emballage aléatoire, les grilles nécessitent des barres pour être fixées aux anneaux de support.
Des grilles de support bien conçues garantiront une zone ouverte maximisée, offriront un support adéquat pour les lits d'emballage de n'importe quelle hauteur et garantiront des performances élevées de la tour. Les grilles de support sont fabriquées à partir de divers matériaux de construction, notamment des plastiques renforcés de fibre de verre (FRP), du métal ou du plastique.
Dans les applications avec un débit de gaz faible ou moyen, les grilles de support de garniture peuvent également servir de grilles de maintien.
3. Grille de maintien
Une grille de maintien, également connue sous le nom de limiteur de lit, se trouve au sommet du matériau d'emballage pour le maintenir de niveau et en place. Pour les garnissages structurés, un mouvement de la tour ou une inondation pourrait déplacer le garnissage. Cependant, un limiteur de lit au sommet de la garniture empêche le matériau de bouger.
Pour un conditionnement aléatoire, une grille de maintien remplit une tâche encore plus critique consistant à empêcher la fluidisation du haut du lit en cas d'inondation dans la tour. La grille de maintien assure un meilleur contrôle sur le système, même en cas d'inondation. Cette grille répartit la pression plus uniformément sur le lit, réduisant ainsi l'impact des inondations aléatoires de compactage ou d'autres incidents.
Ces grilles seront soit placées au sommet du matériau du lit de garnissage, soit installées sur les murs de la tour.
4. Redistributeur de liquide
Toutes les tours ne nécessitent pas l'utilisation de redistributeurs de liquide. Cependant, pour les applications qui nécessitent plusieurs alimentations liquides, nécessitent des prélèvements latéraux de liquide ou nécessitent un meilleur mélange de substances différentes, un redistributeur de liquide sera utile. Ces appareils sont placés sous un lit et collectent le liquide et le redistribuent uniformément dans la partie inférieure de la tour. Les principaux types sont les collecteurs de liquide pour le soutirage et les redistributeurs de liquide à orifice.
Les collecteurs pour le soutirage comprennent des colonnes montantes de vapeur et des tuyaux qui peuvent détourner le liquide vers des puisards. Les distributeurs de liquide à orifice récupèrent le liquide du lit supérieur, le mélangent et le redistribuent de manière uniforme à travers des orifices jusqu'au bas de la tour. Pour une distribution optimale du liquide dans toute la tour et un mélange de différents fluides, les redistributeurs de liquide doivent être associés aux distributeurs. Ce couple améliore l'uniformité de la répartition du liquide et l'efficacité de la tour.
5. Distributeur de gaz
Un distributeur de gaz distribue une vapeur uniforme dans la tour. Pour maximiser la hauteur de la tour, installez-en un au bas de la tour. Une autre option pour les tours à plusieurs lits consiste à installer un répartiteur entre les lits. Ainsi, la vapeur fraîche se mélange mieux au liquide et à la vapeur provenant du bas de la tour.
Le dimensionnement des distributeurs de gaz dépend de la pression de l'air, du débit de gaz, de la température, de la puissance du compresseur et de la vitesse de sortie de la vapeur.
Comment sélectionner les composants internes de la tour en fonction de la pression et des applications
Les composants internes de la tour dépendent fortement de la pression du système et des types de supports de conditionnement. Cependant, ces facteurs ne représentent que quelques-uns des nombreux facteurs à prendre en compte lors de l’achat de composants internes de tour. Les débits de vapeur et de liquide jouent également un rôle dans le choix des composants internes.
Types de pression des composants internes de la tour
Les variations de pression dans les tours peuvent être élevées, faibles ou même une baisse significative. Les dispositifs internes à l'intérieur de la tour doivent répondre aux besoins de pression du flux de vapeur ou de liquide pour ne pas entraver les performances :
Basse pression :L'application de liquides à basse pression via une buse de pulvérisation peut mieux fonctionner avec des plateaux, car il s'agit de l'une des deux principales utilisations des plateaux. La garniture structurée fonctionne mieux lorsque la pression du système est inférieure à 2 atmosphères (atm) et à de faibles débits de liquide.
Haute pression :Dans les applications de distillation à haute pression, il est préférable d'utiliser des supports qui fonctionnent mieux avec des débits de liquide plus élevés, tels que des plateaux ou des garnissages aléatoires. Des pressions trop élevées peuvent endommager certaines garnitures aléatoires. Consulter un ingénieur de conception utilisant les paramètres spécifiques d'un système haute pression peut aider à trouver le matériau d'emballage idéal.
Vide ou chute de pression :Dans les applications qui nécessitent de minimiser la chute de pression, utilisez une garniture structurée pour réduire l'effet. Si le garnissage structuré ne suffit pas, utilisez un garnissage aléatoire, qui présente des pertes de charge inférieures à celles des plateaux.
Facteurs qui influencent la sélection des composants internes de la tour
Les types de supports utilisés pour les emballages à l’intérieur d’une tour sont également importants. Le contenu des liquides traversant le média et la hauteur du lit seront tous deux pris en compte dans la sélection finale :
Solides dans le liquide :Pour toute situation impliquant des solides passant à travers la tour dans les liquides traités, les distributeurs de liquide à bac à orifices et les distributeurs en auge sont idéaux. Ils permettent aux solides de se déposer tout en laissant passer les liquides.
Flux de gaz ou de liquides lourds :Les distributeurs en auge sont idéaux pour les applications nécessitant un transfert de masse avec des flux lourds de gaz ou de liquide. Grâce à la conception à encoche conique, les caractéristiques de retournement sont bonnes.
Traitement des eaux usées :Pour le traitement des eaux usées, un matériau d’emballage qui favorise la croissance de bactéries bénéfiques améliorera le traitement des eaux usées. Par exemple, les emballages aléatoires MACH Engineering Bio-Media ont une conception et un matériau qui encouragent les protozoaires et les champignons qui décomposeront la matière organique dans les eaux usées. Les emballages MACH Cascade Bio-Media ont une forme qui laisse passer les solides, réduisant ainsi l'encrassement.
Matières corrosives :Les acides et autres matières corrosives présentes dans le liquide ou la vapeur nécessitent des matériaux résistants qui ne se décomposent pas. Les matériaux céramiques sont inertes et peuvent résister aux dommages causés par les acides. Cependant, certains métaux, comme l'acier inoxydable, peuvent suffire pour certaines opérations à forte teneur en sel, alcalines ou acides.
Hauteurs de lit :Pour les tours à garnissage qui nécessitent des hauteurs de lit inférieures pour obtenir les mêmes résultats, les distributeurs à bac à orifices avec tubes d'égouttement peuvent fournir des taux de régulation plus élevés sans augmenter la hauteur de la colonne montante.
Plusieurs flux et produits :Les redistributeurs de liquides peuvent accueillir des tours qui doivent gérer le mélange de liquides différents ou de plusieurs aliments. Pour le mélange croisé de liquides, une mauvaise répartition du matériau augmente considérablement lorsqu'on n'utilise pas de redistributeurs de liquide.
