Вопрос № 1. Абсорбция и аппараты для проведения процесса абсорбции

Абсорбция – избирательный процесс поглощения газов (или паров) из газовых (или паровых) смесей жидким поглотителем (абсорбентом).

Абсорбция весьма широко применяется в химической и смежных отраслях промышленности. При этом преследуются две главные цели: извлечение ценных (целевых) компонентов из газовой смеси; очистка газовых смесей от примесей перед их использованием в технологических процессах или перед ах выбросом в атмосферу.

Некоторые конкретные области применения процессов абсорбции:

- получение готовых продуктов в виде насыщенных абсорбентов. Это, например, абсорбция хлороводорода водой с получением соляной кислоты;

- разделение газовых смесей при помощи селективных поглотителей. Например, извлечение бензола из коксовьих газов, ацетилена – из газов крекинга;

- очистка газов от нежелательных примесей. Например, очистка нефтяных и коксовьх газов от сероводорода.

- обезвреживание производственных газовых выбросов. Сюда относятся очистка топочных газов от сернистого ангидрида, улавливание хлора и т.д.

Основные проблемы при осуществлении абсорбции связаны с подбором абсорбента и созданием рациональных условий контактирования газа и жидкости. Подходы к решению этих проблем рассматриваются в настоящей главе.

При выборе абсорбента к нему предъявляется ряд требований:

- селективность, т.е. способность избирательного поглощения извлекаемого (целевого) компонента;

- большая поглотительная способность;

- возможно более низкая летучесть (в идеале – нулевая), т.е. малая упругость паров абсорбента при рабочей температуре во избежание его потерь с уходящим газом и связанных с этим трудностей при его отделении от газа–носителя;

- устойчивость в работе, т.е. абсорбент не должен подвергаться изменениям – разложению, окислению, осмолению и т.п.;

- удобство в работе – нетоксичность, негорючесть, малое коррозионное воздействие на аппаратуру;

- доступность и дешевизна;

- легкая регенерируемость при десорбции или каком–либо другом процессе регенерации.

В подавляющем большинстве случаев промышленные абсорбенты не удовлетворяют в полной мере одновременно всем перечисленным требованиям. Поэтому на практике приходится идти на компромисс, определяя при выборе абсорбента для каждого конкретного случая основные требования в зависимости от условий проведения процесса (свойств и состава газовой смеси, температуры и давления газа, требуемой степени очистки и т.д.).

Процессу абсорбции способствует:

- Повышенное давление среды.

- Высокая концентрация поглощаемого компонента.

- Пониженная температура (поэтому процесс требует отвода тепла).

Аппараты, в которых протекают процессы поглощения газа и пара жидкостью называются абсорберами и скрубберами.

Абсорберы должны иметь развитую поверхность соприкосновения между жидкостью и газом.

По способу образования этой поверхности различают:

- Поверхностные и пленочные

- Насадочные

- Барботажные (тарельчатые)

- Распыливающие

Пленочные и насадочные абсорберы

Пленочные абсорберы подразделяют на аппараты:

- с организованным течением пленки: свободное стекание пленки по внутренней или наружной поверхности труб вниз или течение при взаимодействии с газовым потоком вверх или вниз (в обоих случаях по вертикальным или наклонным поверхностям);

- с неорганизованным течением жидкостных пленок в насадочных абсорберах.

Типичным пленочным аппаратом с организованным течением пленки является трубчатый абсорбер (Рисунок 4.2.2), устроенный аналогично кожухотрубному теплообменнику. Абсорбент III поступает на верхнюю трубную решетку 3, распределяется по трубам 2 и стекает по их внутренней поверхности в виде пленки. При большом числе труб для равномерного распределения жидкости по трубам применяют специальные распределительные устройства. Газ двигается по трубам снизу вверх противотоком к стекающей жидкостной пленке. Для отвода теплоты абсорбции (когда она существенна) в межтрубное пространство абсорбера подают охлаждающий агент V (чаще всего – воду).

Рисунок 4.2.2 – Пленочный абсорбер:

а – полочный каскадный: 1 – корпус, 2 – горизонтальная полка;

I – загрязненный газ, II – очищенный газ, III – свежий абсорбент, IV – отработанный абсорбент

Рисунок 4.2.3 – Трубчатый абсорбер:

а – противоточный одноступенчатый;

1 – корпус, 2 – трубы, 3 – трубньте решетки;

I – загрязненный газ, II – очищенный газ, III – свежий абсорбент,

IV – отработанный абсорбент, V – охдаждающкй агент.

Узел: А – ввод жидкости в трубу при ее течении вниз.

Недостатки:

- Малоэффективны;

- Имеют ограниченное применение (для абсорбции небольших количеств хорошо растворимых газов, например для поглощения хлористого водорода водой).

Дата добавления: 2014-01-11