1 − Сідло Берля; 2 − кільце Рашига; 3 − кільце Палля; 4 − розетка Теллера; 5 − сідло “Інталокс”

До основних характеристик насадки відносять її питому поверхню а (м²/м³) і вільний об’єм ε (м³/м³). Зазвичай величину ε визначають шляхом заповнення об’єму насадки водою. Відношення об’єму води до об’єму, займаного насадкою, дає величину ε. Ще однією характеристикою насадки є її вільний перетин s (м²/м²). Приймають, що вільний перетин насадки s рівний по величині її вільному об’єму, тобто s = ε.

Оскільки в насадочних колонах поверхнею контакту фаз є змочена поверхня насадки, тому насадка повинна мати якомога більшу поверхню в одиниці об’єму. Разом з тим для того, щоб насадка працювала ефективно, вона повинна задовольняти наступним вимогам: 1) добре змочуватися зрошуючою рідиною, тобто матеріал насадки по відношенню до зрошуючої рідини повинен бути ліофільним; 2) чинити малий гідравлічний опір газовому потоку, тобто мати якомога більше значення вільного об’єму або перетину насадки; 3) створювати можливість для високих навантажень апарату по рідині і газу; для цього насадка повинна також мати великі значення ε або d_е; 4) мати малу щільність; 5) рівномірно розподіляти зрошуючу рідину; 6) бути стійкою до агресивних середовищ; 7) володіти високою механічною міцністю; 8) мати невисоку вартість.

Таблиця 7.3

Характеристика насадок

Максимальну поверхню контакту на одиницю об’єму утворюють сідлоподібні насадки “Інталокс” і Берля. Вони мають і мінімальний гідравлічний опір, але вартість їх вища, ніж кілець. З кільцевих насадок якнайкращий контакт створюють кільця Палля, але вони складні у виготовленні і дорожче за кільця Рашига.

Як насадка найширше застосовують тонкостінні кільця Рашига, що мають висоту рівну діаметру, який змінюється в межах 15…150 мм. Кільця малих розмірів засипають в колону навалом. Великі кільця (від 50 на 50 мм і вище) укладають правильними рядами, зсунутими по відношенню один до одного. Такий спосіб заповнення апарату насадкою називають завантаженням в укладку, а завантажену у такий спосіб насадку − регулярною. Регулярна насадка має ряд переваг перед нерегулярною, навалом засипаною в колону: володіє меншим гідравлічним опором, допускає великі швидкості газу. Проте регулярна насадка вимагає складніші за устроєм зрошувачі, ніж насадка, засипана навалом.

При виборі розмірів насадки необхідно враховувати, що із збільшенням розмірів її елементів збільшується допустима швидкість газу, а гідравлічний опір абсорбера насадки знижується. Загальна вартість колони з крупною насадкою буде нижча за рахунок зниження діаметру абсорбера, не дивлячись на те, що висота насадки дещо збільшиться в порівнянні з такою в абсорбері, заповненому насадкою менших розмірів. Це особливо стосується абсорбції добре розчинних газів. При абсорбції погано розчинних газів більш відповідною може бути і порівняно дрібна насадка.

Якщо необхідно провести глибокий розподіл газової суміші, що вимагає великого числа одиниць перенесення, то в цьому випадку раціональніше використовувати дрібну насадку. Перевагу надають дрібній насадці при проведенні абсорбції під підвищеним тиском, оскільки при цьому втрата напору в абсорбері складе малу частку від загального тиску газової суміші.

Насадочні абсорбери повинні працювати з максимально можливими швидкостями газового потоку, при яких насадка не захлинається. Зазвичай ця швидкість перевищує половину швидкості захлинання. Для кілець Рашига її можна приймати до 60...80%, для сідлоподібних насадок − до 60...85%, для насадок Теллера − до 75...90% від швидкості захлинання. Параметри початку захлинання визначають за емпіричними співвідношеннями.

У випадку забруднених середовищ доцільно застосовувати регулярні насадки, зокрема при роботі під підвищеним тиском. Для цих середовищ можна використовувати також так звані абсорбери з плаваючою насадкою. Як насадка в таких абсорберах зазвичай застосовують легкі порожнисті кулі з пластмаси, які при достатньо високих швидкостях газу переходять в зважений стан. Внаслідок їх інтенсивної взаємодії така насадка практично не забруднюється.

У абсорберах з плаваючою насадкою можливе створення більш вищих швидкостей, ніж в колонах з нерухомою насадкою. При цьому збільшення швидкості газу призводить до розширення шару куль, що сприяє зниженню швидкості газу в шарі насадки. Тому істотне збільшення швидкості газового потоку в таких апаратах (до 3….5 м/с) не призводить до значного зростання їх гідравлічного опору.

До основних переваг насадочних колон слід перш за все віднести простоту пристрою і низький гідравлічний опір, а до недоліків − складність відведення теплоти, погану змочуваність насадки при низькій густині зрошування, великі об’єми насадки внаслідок недостатньо високої її ефективності (в порівнянні з тарілчастими апаратами).