الموزعين السائل الحوض: التصميم والوظيفة في الأعمدة المعبأة

موزعات السوائل الحوض الصغير: التصميم والوظيفة في الأعمدة المعبأة

تعتبر موزعات السوائل من النوع الحوضي مكونًا داخليًا مهمًا في الأعمدة المعبأة، وهي مصممة لضمان التوزيع الأولي الموحد للسائل على طبقة التعبئة. يعد التوزيع المناسب شرطًا أساسيًا لتحقيق كفاءة نقل الكتلة المثلى في عمليات مثل التقطير والامتصاص والتجريد. توضح هذه المقالة المبدأ التشغيلي وميزات التصميم الرئيسية واعتبارات التطبيق لموزعي الحوض الصغير، مع الإشارة إلى القدرات الهندسية لشركة Wangdu (Hebei) Chemical Engineering Co., LTD.

1. المبدأ التشغيلي والأهمية

تتمثل الوظيفة الأساسية لموزع الحوض في جمع السائل الوارد وإعادة توزيعه بالتساوي عبر كامل مساحة المقطع العرضي للعمود. وهي تعمل على مبدأ تدفق السد. يتم تغذية السائل في قناة مركزية أو مجموعة من الأحواض الجانبية. يرتفع مستوى السائل في هذه الأحواض حتى يفيض بالتساوي من الشقوق على شكل حرف V أو الثقوب الموجودة في الجزء السفلي من الأحواض، ويسقط على الحشو الموجود أدناه.

يعد التوزيع الموحد أمرًا بالغ الأهمية لأن سوء التوزيع يمكن أن يؤدي إلى تكوين تيارات سائلة، مما يتسبب في بقاء جزء كبير من التعبئة جافًا. وهذا يقلل من المساحة البينية الفعالة لنقل الكتلة، مما يقلل بشكل مباشر من كفاءة العمود. أشارت الدراسات إلى أن سوء التوزيع الشديد يمكن أن يقلل من كفاءة السرير المعبأ بنسبة 20% إلى 50% أو أكثر (كيستر، 2008).

2. خصائص التصميم الرئيسية

يعتمد أداء الموزع الحوضي على عدة معايير تصميم:

• تخطيط الحوض الصغير: يمكن أن تتميز التصميمات بترتيب شعاعي للأحواض أو نمط شبكي مستطيل، يتم تحديده بناءً على قطر العمود ومتطلبات الخدمة.

• فتحات التنقيط مقابل السدود: فتحات التنقيط بسيطة ولكنها قد تكون عرضة للانسداد. تعتبر السدود ذات الشق V أو السدود المستطيلة أكثر شيوعًا لأنها أقل عرضة للتلوث وتوفر معدل تدفق أكثر اتساقًا عبر مجموعة من الأحمال السائلة.

• نطاق تحميل السائل: تعتبر موزعات الحوض مناسبة بشكل خاص لأحمال السوائل المتوسطة إلى العالية، والتي تزيد عادةً عن 5 متر مكعب/م² في الساعة. تصميمها يسمح لهم بالتعامل مع التدفقات العالية بفعالية. بالنسبة لمعدلات سائلة منخفضة للغاية، قد تكون أنواع الموزعات الأخرى، مثل موزعات وعاء الفتحة، أكثر ملاءمة.

• الاستواء والتركيب: يعتمد الأداء بشكل كبير على التثبيت الدقيق. يجب تسوية الموزع إلى حدود ±1.5 مم لضمان تدفق السائل بشكل متساوٍ من جميع السدود.

3. اعتبارات التطبيق

يتضمن اختيار الموزع الحوضي تقييم شروط العملية:

• ميل القاذورات: إن تصميم القناة المفتوحة لموزعات الحوض الصغير يجعلها أقل عرضة للانسداد مقارنة بالموزعات ذات الفتحات، مما يجعلها مناسبة للخدمات التي تحتوي على مواد صلبة أو سوائل معلقة قد تتبلمر.

• مقاومة تدفق الغاز: توفر موزعات الأحواض مقاومة منخفضة جدًا لتدفق البخار، حيث يمر البخار بحرية عبر المناطق المفتوحة الكبيرة فوق الأحواض. وهذا مفيد في التقطير الفراغي حيث يكون انخفاض الضغط مصدر قلق بالغ.

• مواد البناء: يتم اختيار المواد على أساس متطلبات التآكل. تشمل المواد الشائعة الفولاذ المقاوم للصدأ (304، 316، 316L)، والفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج، وسبائك النيكل.

تقوم شركة Wangdu (Hebei) Chemical Engineering Co., LTD بتصميم وتصنيع موزعات السوائل كجزء من مجموعتها الشاملة من الأجزاء الداخلية للنقل الجماعي. تستخدم الشركة حسابات هندسية لتحديد العدد الأمثل لنقاط التنقيط (عادةً 50 إلى 150 لكل متر مربع) وتكوين الحوض لتلبية متطلبات العملية المحددة لكل عمود، مما يضمن سلامة التصميم للتطبيقات في الصناعات الكيميائية والبتروكيماوية والتكرير.

باختصار، تعتبر موزعات السوائل من خلال الحوض حلاً قويًا وفعالاً لتحقيق توزيع موحد للسائل في الأعمدة المعبأة، خاصة في ظل أحمال السوائل المتوسطة إلى العالية. ويعطي تصميمها الأولوية للموثوقية وانخفاض الضغط، مما يساهم بشكل مباشر في الأداء العام لعمليات الفصل.

مرجع

1. كيستر، هرتز (2008). تصميم التقطير . ماكجرو هيل.

2. ستيشلمير، جي جي، وفير، جي آر (1998). التقطير: المبادئ والممارسات . وايلي-VCH.

3. بيري، RH، & Green، DW (محرران). (2019). دليل بيري للمهندسين الكيميائيين (الطبعة التاسعة). تعليم ماكجرو هيل.