 |
Аппаратурное оформление абсорбционных процессов
|
|
|
|
При абсорбции определяющей характеристикой является меж- фазная поверхность, от состояния которой во многом зависит скорость переноса целевого компонента из газовой фазы в жидкую. Поэтому ин- тенсификация абсорбционных процессов проводится по пути создания аппаратов с наиболее развитой поверхностью контакта фаз, способных работать при высоких скоростях газового потока, рассчитанных на полное поперечное сечение, т.е. по пути создания аппаратов большой единичной мощности.
В современных абсорбционных аппаратах применяются самые разнообразные конструкции контактных устройств. Можно выделить следующие направления, по которым ведутся эти разработки:
· создание аппаратов с контактными элементами, работающими в условиях повышенных нагрузок взаимодействующих фаз;
· разработка аппаратов с контактными элементами, эффективно работающими в широком диапазоне изменения расходов фаз;
· создание аппаратов с контактными элементами, обладающими малым гидравлическим сопротивлением.
По общепринятой классификации абсорберы подразделяются на следующие группы:
· поверхностные;
· барботажные;
· распыливающие.
Регенерация абсорбентов
Десорбцию можно проводить путем пропускания десорбирующе- го агента (инертного газа или водяного пара) через слой отработанного абсорбента. Десорбируемый компонент переходит из жидкой фазы в газовую вследствие того, что равновесное давление его над жидкостью выше, чем в десорбирующем агенте.
Для осуществления более полной десорбции при наименьшем расходе десорбирующего агента процесс обычно проводят при проти-
воточном взаимодействии отработанного абсорбента и десорбирующе- го агента в аппаратах (десорберах или регенераторах) колонного типа с непрерывным или ступенчатым контактом.
|
|
|
В качестве инертного газа обычно используется воздух.
Если температура воздуха и поступающего на десорбцию отрабо- танного абсорбента одинаковы и теплотой десорбции можно пренеб- речь, то процесс десорбции протекает в изотермических условиях. В этом случае процесс аналогичен процессу изотермической абсорбции. Однако при таких условиях для достаточно полного выделения целево- го компонента из жидкости требуется большой расход инертного газа, в результате чего десорбирующий агент на выходе из десорбера имеет низкую концентрацию целевого компонента, что затрудняет дальней- шее использование десорбированного компонента.
Поэтому применение нагретого инертного газа позволяет снизить расход его на процесс десорбции. Если абсорбент летуч, то выделен- ный из него целевой компонент выходит из десорбера в смеси с парами абсорбента в токе инертного газа. В этом случае проводят частичную конденсацию парогазовой смеси в конденсаторе, установленном над десорбером, с целью максимально сконденсировать пары абсорбента и вернуть их в десорбер, а целевой компонент с десорбирующим газом выводится из системы. Дальнейшее их разделение затруднено, поэтому такую газовую смесь (с более высоким содержанием целевого компо- нента в инертном газе) направляют на переработку, например сконцен- трированный сернистый ангидрид из десорбера направляют в цех про- изводства серной кислоты.
Часто в качестве десорбирующего агента используют острый пар
- в основном для выделения из абсорбента веществ, нерастворимых в воде. Если целевой компонент при температуре и давлении в конденса- торе - дефлегматоре не конденсируется, а конденсируются только пары воды, то целевой компонент в состоянии пара (газа) выводится из сис- темы в чистом виде. Компонент, находящийся в состоянии пара, затем может быть сконденсирован в дополнительном конденсаторе. Если же целевой компонент при температуре и давлении в дефлегматоре кон- денсируется, то конденсат, состоящий из воды и целевого компонента, отводят в отстойник для их разделения.
|
|
|
При использовании острого водяного пара температура десорб- ции значительно выше температуры абсорбции, и, следовательно, ли- нии равновесия для прямого и обратного процессов не совпадают.
Иногда десорбцию осуществляют за счет подвода теплоты к от- работанному абсорбенту через стенку (например, с помощью глухого водяного пара), за счет снижения давления в десорбере (если абсорб-
ция проводится под повышенным давлением) или за счет комбиниро- вания того или другого методов одновременно.
АДСОРБЦИОННАЯ ОЧИСТКА ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ
Виды адсорбции
Адсорбционный метод является одним из самых распространен- ных средств защиты воздушного бассейна от загрязнений.
Адсорбция - это поглощение вещества поверхностью твердого поглотителя - адсорбента. Поглощающая способность поверхности объясняется особым состоянием молекул на границе раздела фаз в ре- зультате неуравновешенности сил, действующих на пограничные мо- лекулы. Если результирующая сил притяжения направлена внутрь данной фазы, то особое состояние на поверхности проявляется в спо- собности притягивать молекулы другой фазы, находящейся в контакте с этим слоем. Молекулы поглощаемого вещества, сорбируясь, частич- но насыщают поверхность сорбента и уменьшают ее свободную энер- гию.
Адсорбция, сопровождаемая химической реакцией, называется хемосорбцией. Это обычная химическая реакция, происходящая на по- верхности поглотителя, который покрывается пленкой продуктов ре- акции.
Адсорбция, не сопровождающаяся химической реакцией, в свою очередь, делится на физическую и активированную. Физическая ад- сорбция обуславливается силами взаимного притяжения молекул. Процесс физической адсорбции протекает очень быстро, с выделением тепла, теплота физической адсорбции невелика и имеет тот же поря- док, что и теплота конденсации. Физическая адсорбция не избиратель- ная или неспецифична, т.е. индивидуальные свойства поглощаемого вещества и поглотителя не имеют значения. Физическая адсорбция полностью обратима.
|
|
|
Активированная адсорбция обуславливается взаимодействием между молекулами поглощенного вещества и поглотителя с образова- нием поверхностного соединения, в котором молекулы поглотителя, вступившие в соединение с адсорбированными молекулами, остаются в кристаллической решетке поглотителя. При этом молекулы погло- щенного вещества образуют на поверхности поглотителя только один слой (мономолекулярная адсорбция). Активированная адсорбция про- текает медленно, для достижения равновесия требуется продолжитель- ное время, необходима активация процесса путем повешения темпера-
туры, действия света и пр. Теплота активированной адсорбции выше теплоты физической. Активированная адсорбция избирательна, обрат- ное выделение поглощенного вещества затруднено.
Хемосорбция происходит практически мгновенно и ведет к обра- зованию обычных химических соединений, теплота хемосорбции выше теплоты активированной адсорбции, выделение поглощенного вещест- ва практически невозможно.
В некоторых случаях пар поглощается вследствие его конденса- ции в порах поглотителя. Это явление называется капиллярной кон- денсацией.
На практике отдельные виды адсорбции протекают одновремен- но. Так, весьма часто совмещаются физическая адсорбция и капилляр- ная конденсация в поглотителях, имеющих поры различных размеров. Также часто совмещаются физическая и активированная адсорбция, причем при низких температурах преимущественно протекает первая, а при высоких - вторая.
|
|
|
