Абсорбція

ОЧИЩЕННЯ ГАЗІВ ВІД АЕРОЗОЛІВ І ШКІДЛИВИХ КОМПОНЕНТІВ

Лабораторна робота № 14.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Що таке очищення стічних вод?

2. Які Ви знаєте способи очищення забруднених промислових вод?

Мета роботи – навчитися методам очищення газів від аерозолів і шкідливих компонентів.

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Абсорбцією називають процес поглинання газів або парів, з га­зових або паро-газових сумішей, рідкими поглиначами (абсорбен­тами). Газ, що поглинається називають абсорбтивом. Якщо абсорб­тив з абсорбентом не вступає в хімічну реакцію, а тільки розчиня­ється в ньому, таку абсорбцію називають фізичною. У більшості випадків фізична абсорбція оборотна. Зворотний процес називають десорбцією.

Якщо абсорбтив реагує з абсорбентом, такий процес називають хемосорбцією. При хемосорбції можливе утворення сполук, що мають практичне значення. Абсорбційні процеси мають широке застосування в різних галузях промисловості для очищення атмос­ферних газових викидів від SO₂, SO₃, H₂S, CO₂, NH₃, HF та інших компонентів. Деякі типові системи газ-рідина, що мають промислове значення представлені в табл. 13.

Таблиця 13 Системи газ-рідина, що використовуються в промисловості

Газові компоненти	Абсорбент
Карбон діоксид, дигідроген сульфід	Етаноламіни, калій і натрій карбонати, аміак, натрій і калій гідроксиди, калій фосфат
Гідроген   хлорид	Натрій гідроксид
Гідроген фторид	Аміак, диметиланілін, кальцій гідроксид
Аміак	Вода
Нітроген діоксид	Вода
Гідроген ціанід	Натрій гідроксид
Карбон (II) оксид	Тетраамінкупрат (II) гідроксид

Контакт між газом і рідиною здійснюється в абсорбційних колонах (абсорберах) наступними способами:

• пропусканням газу через колону з насадкою, яка зрошується
рідиною;

• пропусканням газу через колону, яка заповнена розпиленою
рідиною;

• барботуванням пузирків газу через шар рідини;

• пропусканням газу над шаром рідини.

Вибір типу абсорбера залежить від складу газової суміші, тем­ператури, тиску, розчинності газів у рідинах. Розчинність газів у рідинах збільшується з підвищенням тиску і зменшенням темпера­тури. В основі розрахунків лежить закон Генрі:

с_р=к._Р

де с_р - концентрація газу в розчині;

К- стала Генрі; р- парціальний тиск газу.

При постійній температурі, розчинність газу прямо пропорцій­на його парціальному тиску. У випадку хемосорбції і високому тиску спостерігається відхилення від закону Генрі. Числові значення сталої Генрі залежать від температури. Величина К- визначається експериментально. Розрахунки швидкості процесу, матеріального балансу, розмірів обладнання проводять на основі теорії масопередачі.

Цифрові значення розчинності газів у деяких рідинах представ­лені в довідковій літературі. Швидкість процесу абсорбції залежить від парціального тиску газу, площі контактування газу з абсорбен­том. У випадку хемосорбції швидкість процесу зростає.

На рис. 8 представлена схема протиточної абсорбційної установки з послідовним сполученням абсорберів.

Неочищений газ поступає в нижню частину колони абсорбера 1, що зрошується абсорбентом. Частково очищений газ поступає на подальше очищення в наступну колону.

Рис. 8 Схема протиточної абсорбційної установки

1 - абсорбери, 2 - ємкості для розчину, 3 - насоси, 4 - холодильники.

Кількість колон визначають розрахунково. Вихідною величи­ною для розрахунку є необхідна ступінь очищення.

Очищений газ викидається в атмосферу. Абсорбент подається за допомогою насосів у напрямку проти ходу газу, починаючи з останньої колони і проходячи поступово до першої. Насичений абсорбент направляється на регенерацію. Розчинення газу супрово­джується виділенням тепла, тому після кожної колони абсорбент охолоджується в холодильниках 4.

Для створення необхідної площі контакту газу з рідиною в аб­сорбційних колонах на решітках розміщують насаду самої різної форми. Типи насадок представлені на рис. 9.

Вибір насадки визначається гідравлічним опором системи і необ­хідною швидкістю процесу. Крім абсорбційних насадочних колон широко використовуються розпилюючі й барботажні абсорбери. Розпилюючі колони у верхній частині корпуса мають спеціальні пристрої, наприклад, форсунки, для розпилення абсорбенту. Газ подається в нижню частину колони і направляючись вверх, контак­тує зі зрошуючою рідиною.

Очищений газ видаляється у верхній частині колони. Розпилюючі колони є простими за конструкцією, мають малий гідравлічний опір, але малу ефективність (ступінь очищення).

Рис. 9. Типи насадок

а - кільця Рашіга, розміщені невпорядковано; б - кільця з перегородками, розміщені впорядковано; в-насадка Гудлос; г- кільця Паля; д - насадка «Спрейпак»; є - сідла Берля; ж - хордова насадка; з - сідла «Інталокс».

Більш ефективним є барботажні (тарілчаті) абсорбери. На рис. 10 показана схема такої колони.

Рідина поступає на верхню тарілку 1, зливається поступово з тарілки, через пристрій 2 видаляється з нижньої частини колони. Газ поступає в нижню частину колони і проходить поступово через отвори або ковпачки кожної тарілки, барботуючи через шар рідини. Очищений газ видаляється у верху колони. На рис. 11 показана схема роботи ковпачкової тарілки.

Рис. 10. Тарільчата колона зі

Дата добавления: 2014-10-23