Н.А. Галактионова
Промышленная экология
Учебное пособие для студентов заочного отделения / Москва: Международный независимый эколого-политологический университет, 2002
Тема 4. Основные технологические процессы
4.6. Массообменные процессы
4.6.1. Абсорбция
Абсорбция — поглощение
газов или паров из газовых или паровых смесей жидкими
поглотителями, называемыми абсорбентами. Этот процесс является
избирательным и обратимым, что дает возможность применять его не
только с целью получения растворов газов в жидкостях, но также и для разделения газовых
или паровых смесей.
В последнем случае после избирательной
абсорбции одного или нескольких компонентов из газовой или паровой смеси проводят десорбцию — выделение этих компонентов из жидкости — и таким образом осуществляют разделение. Регенерированный
абсорбент вновь возвращается на
абсорбцию (круговой процесс).
К факторам, улучшающим условия абсорбции, относятся
повышенное давление и пониженная температура, а к факторам способствующим
десорбции, пониженное давление и повышенная температура и прибавление к
абсорбенту добавок, уменьшающих растворимость газов в жидкостях.
Различают физическую абсорбцию и
хемосорбцию. При физической абсорбции растворение газа
не сопровождается химической реакцией. При хемосорбции
абсорбируемый компонент вступает в химическую реакцию в жидкой
фазе.
Примерами использования
процессов абсорбции в технике могут служить разделение углеводородных газов на
нефтеперерабатывающих установках, получение соляной кислоты,
получение аммиачной воды, очистка отходящих газов с целью улавливания ценных продуктов или обезвреживание газосбросов и
другие.
Аппаратурно-технологическое
оформление процессов сравнительно просто, поэтому процессы абсорбции широко используются
в технике.
ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ
АБСОРБЦИИ
В химической технике используют
следующие принципиальные семы абсорбционных процессов: прямоточные,
противоточные, одноступенчатые с рециркуляцией и многоступенчатые
с рециркуляцией.
Прямоточная схема взаимодействия
веществ в процессе абсорбции показана рис. 4.28, а. В
этом случае
потоки газа и абсорбента движутся параллельно
друг другу; при этом газ с большей концентрацией
распределяемого вещества приводится в контакт с жидкостью, имеющей меньшую концентрацию распределяемого
вещества, а газ с меньшей концентрацией взаимодействует на выходе из аппарата с
жидкостью, имеющей большую концентрацию распределяемого вещества.
Рис. 4.28. Прямоточная и
противоточная схемы абсорбции
Противоточная схема показана на рис.
4.28, б. По этой схеме в одном конце аппарата приводятся в контакт газ и
жидкость, имеющие большие концентрации распределенного вещества, а в
противоположном конце – меньшие.
Схемы с рециркуляцией предусматривают многократный
возврат либо жидкости, либо газа.
Многоступенчатые схемы с рециркуляцией могут
включать прямой ток, противоток, рециркуляцию жидкости и рециркуляцию газа.
Большое практическое значение имеет многоступенчатая противоточная схема с
рециркуляцией жидкости в каждой ступени.
Сопоставим рассмотренные схемы абсорбции, имея в
виду следующие показатели процесса: удельный расход абсорбента и движущую силу
процесса.
Принимая без
доказательств, которые приведены в различной специальной литературе [1, 3],
отметим, что противоточный процесс обеспечивает большую конечную концентрацию поглощаемого газа в
абсорбенте, а вместе с этим и меньший
расход абсорбента; движущая сила при противотоке меньше, поэтому при прочих равных условиях необходимы большие
размеры аппарата. Указанное соотношение носит общий характер и его можно
формулировать так: изменение рабочих концентраций,
приводящее к уменьшению расхода абсорбента, требует увеличения габаритов аппарата, и наоборот.
|