Pacchi Strutturati con riempimento strutturato helier

I corpi di riempimento helier hanno differenti diametri (1” – 1,5” – 4” – 12″). Da un punto di vista geometrico, sfruttano la sinergia geometrica dovuta all’applicazione in contemporanea di due “superfici semplici”:

  • il cilindro
  • l’elica

in esso contenuta. Grazie alla loro geometria e allo specifico rapporto Diametro/Elica che li caratterizza, i riempimenti “helier – Structured Packing” – hSP – vantano

  • Elevate Aree Specifiche di Scambio  (dagli 80 m2/m3 ai 320 m2/m3)
  • le più basse Perdite di Carico per Unità di Trasferimento  h = DP*Hog [mmH2O]
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Proprietà Principali dei Pacchi Strutturati con riempimento helier

A seguito della geometria e delle proprietà del moto fluido-dinamico delle fasi che ne attraversano le forme ed i volumi, i riempimenti helier – Structured Packing sono caratterizzati da

  • nessuna velocità di ingolfamento
  • il più alto rapporto area bagnata/area specifica
  • le più basse perdite di carico Delta P                   (mm H2O/m)
  • le più basse perdite di carico specifiche DP*HOG (mm H2O)
  • alti coefficienti di Scambio di Massa
    – sia con resistenza in fase gas (SO2)  – sia con resistenza in fase liquida                      (CO2, NH3)

se paragonati ad altri sistemi.  Queste proprietà sono state documentate dalla Sperimentazione Industriale condotta su questi riempimenti dall’Università di Pisa e dalla bibliografia scientifica pubblicata, quale

  1. A) “ An Economic Analysis on Packed Columns for Absorption ”
    B) “ Performance of Absorption Columns Equipped with Low Pressure Drops Structured Packing ”
    C) “ Absorption of Nitrogen Oxides in Columns Equipped with Low Pressure Drop Structured Packing ”
  2. D) “ Studio Teorico Sperimentale sui Riempimenti Tipo Jet-Helix ”

pubblicati da riviste e istituzioni di primaria importanza quali:

A) La Chimica e L’Industria
B) Industrial Engineering & Chemical Research
C) Chem. Biochem. Eng
D) Dipartimento di Ingegneria Chimica – Università di Pisa.

Il risultato di questi giudizi inidpendenti ad opera degli esperti universalmente conosciuti del settore è che i riempimenti helier – Structured Packing presentano

►     <<  le più basse peridtedi carico per unità di trasferimento >>
►     <<  i più bassi costi operativi di funzionamento colonna >>

quando vengono paragonati ad altri sistemi.

Le Più Basse Perdite di Carico Specifiche

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Pacco Strutturato : la Costruzione del Pacco Strutturato Richiesto

La costruzione dei pacchi strutturati viene fatta utilizzando i riempimenti ‘senza finestra‘ (chiusi) che vantano

  • un area specifica di scambio tra gli 80 e i 320 m2/m3
  • un’alta area bagnata disponibile
  • il più alto rapporto area bagnata/area specifica

Dopo aver opportunamento scelto il riempimento ( 1” – 1,5″ – 4″ ) e dopo aver opportunamente dimensionato il Pacco Strutturato ( Diametro Ø e Altezza Z ) in modo da rispettare le specifiche dell’applicazione si procede alla costruzione del Pacco Strutturato Richiesto. Il Pacco Strutturato Richiesto viene costruito e pre-assemblato in officina sulla base delle specifiche tecniche definite  per l’applicazione per la quale viene costruito.

Tra le specifiche tecniche di costruzione rientrano:

  1. il diametro del riempimento     (Dhelier)
  2.  il Numero di Colonne               (N°COL)
  3. il Numero di Elementi               (N°EL)
  4. la Geometria di Distribuzione
  5. Materiali

Diversi Riempimenti per costruire il Pacco Strutturato più Idoneo

DIAMETRI DISPONIBILI :
Disponibili in differenti diametri (1” – 1,5” – 4” – 12”) i riempimenti “helier – Structured Packing

  • sono caratterizzati da modularità di assemblaggio
  • consentono la costruzione di pacchi strutturatidirettamente inseribili in colonna (anche in quelle già esistenti)

MATERIALI DISPONIBILI :
I riempimenti hSP sono costruiti in materiale plastico ed è possibile averli in differenti materiali quali
– HDPP      :  Polipropilene ad Alta Densità
– PS          :  Poli-Sulfonato
– PPS        :  Poli-Fenil-Sulfito
– MOPLEN :  varie tipologie

La scelta del materiale viene fatta in funzione dei parametri operativi di funzionamento e della resistenze a – Agenti Chimici/Temperatura.

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Progettazione e Design dei Pacchi Strutturati con helier

Il riempimento strutturato helier – hSP – e i relativi Pacchi Strutturati sono stati oggetto di un sperimentazione industriale e sono stati il soggetto di una tesi di laurea, come precedentemente ripostato.   L’analisi sperimentale è stata condotta in due differenti fasi :

Fase 1 : Caratterizzazione sperimentale della geometria e delle proprietà fluidodinamiche dei riempimenti helier : Giugno 1997 ÷ Settembre 1998

Fase 2 : Analisi dei Dati Sperimentali e identificazione di un modello computazionale per la resistenza in fase gas ed in fase liquida : Settembre 1998 ÷ Febbraio 1999

I risultati ottenuti , ed , in particolare , l’identificazione di un modelo matematico di valutazione per la resistenza allo scambio di massa sia in fase gas che in fase liquida erano degli obbiettivi non pianificati, quando abbiamo iniziato la Ricerca Sperimentale.  L’identificazione del modello matematico di valutazione ha reso possibile lo sviluppo del sistema software per il
= > il design ,
=> il dimensionamento
=> la simulazione dei Pacchi Strutturati con riempimento helier – Structured Packing
da inserire nelle colonne per le Operazioni a Scambio di Massa , quali Assorbimento , Desorbimento e Stripping.

Oggi abbiamo ed utilizziamo i sistemi software di simulazione ( SSS – simulation software system ) ottenuti dal modelo matematico ricavato a seguito dell’Attività Sperimentale svolta.
Quando dobbiamo dimensionare le applicazioni in cui utilizzare i riempimenti strutturati helier – hSP e costruire , quindi , i relativi Pacchi Strutturati ci avvaliamo dei seguenti software:
► helier – Assorbimento 3.0
► helier – Desorbimento 2.5

In Colonna : un Facile Inserimento del Pacco Strutturato

I riempimenti strutturati helier Structured Packing– hSP – vengono preparati e pre-assemblati in officina in accordo con il design richiesto dall’applicazioneOgni Pacco Strutturato con riempimento strutturato helier hSP viene , quindi , assemblato in modo da formare il Pacco Strutturato richiesto che, dopo la spedizione, è pronto per essere facilmente inserito nella colonna

= > dove verrà utilizzato
= > per la quale è stato opportunamente progettato.

Alcuni particolari meccanici utilizzati per acccelerare e facilitare l’inserimento in colonna del Pacco Strutturato possono variare da applicazione ad applicazione , in coerenza con
= = > le specifiche
= = > i materiali utilizzati

Di solito, il Pacco Strutturato viene inserito dalla Testa della Colonna, come evidenziato dalla figura accanto. Il modo di come inserire propriamente nella colonna il Pacco Strutturato precedentemente preassemblato in officina può essere , ovviamente, influenzato dalla tipologia dell’applicazione per il quale è stato progettato.

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Il Campo di Applicazione dei Pacchi Strutturati con riempimento helier

Applicabile in tutte le Operazioni di Scambio di Massa (Assorbimento, Desorbimento, Stripping, Lavaggio) il “riempimento Strutturato helier” – hSP – garantisce alta efficienza . In particolare, i Pacchi Strutturati costruiti con il Riempimento Strutturato helier – hSP – sono impegati con successo nelle seguenti Operazioni di Scambio di Massa :

  • Operazioni Liquido/Liquido
  • Operazioni Gas/Liquido
  •  Assorbimento di NOx
  • Stripping
  • Lavaggio
  • Distillazione
  • Distillazione con Solvente