Введение

Абсорбцией называется процесс селективного извлечения какого-либо компонента из газовой смеси жидкостью. Области применения абсорбционных процессов в промышленности весьма обширны: получение готового продукта (производство кислот), путем поглощения газа жидкостью; разделение газовых смесей (получение бензола из коксового газа) на составляющие их компоненты; улавливание вредных (Н₂S, СО, влага) и ценных (рекуперация спиртов и др.) компонентов.

При абсорбции происходит контакт жидкости и газа; при этом масса одного из компонентов газовой фазы переносится в жидкую фазу или наоборот (десорбция). При наличии разности концентраций или парциальных давлений между фазами (движущая сила процесса) происходит процесс массопередачи, который прекращается при достижении состояния равновесия. Механизм процесса переноса массы сводится к молекулярной и турбулентной диффузии.

При переходе из газовой фазы в жидкую энергия молекул распределяемого компонента уменьшается. Поэтому процесс абсорбции сопровождается выделением тепла и повышением температуры системы. Кроме того, общий объем системы в процессе абсорбции уменьшается за счет уменьшения объема газовой фазы. Следовательно, согласно принципу Ле-Шателье, растворимость газа в жидкости увеличивается при повышении давления и уменьшении температуры процесса. На практике различают изотермическую абсорбцию, которая проводится при отводе тепла от жидкой фазы (абсорбента) в специальных теплообменных устройствах, вмонтированных в контактирующие элементы аппарата, и адиабатическую протекающую без теплообмена с окружающей средой, В последнем случае ухудшаются условия равновесия системы при значительном упрощении конструкции аппарата. Кроме того, изотермическим можно условно считать процесс поглощения абсорбтива при небольшой его начальной концентрации в газе или повышенных расходах абсорбента, когда изменение температуры жидкости незначительно. Статика процесса абсорбции описывается уравнением Генри, а кинетика - основными уравнениями массопередачи. При расчете процесса абсорбции удобнее выражать концентрацию распределяемого компонента в относительных массовых или мольных долях, так как в этом случае материальные потоки фаз характеризуются расходами инертных веществ, которые в любом сечении массообменного аппарата остаются постоянными.

Различают физическую абсорбцию и хемосорбцию. При физической абсорбции растворение газа в жидкости не сопровождается химической реакцией или влиянием этой реакции на скорость процесса можно пренебречь. Как правило, физическая абсорбция не сопровождается существенными тепловыми эффектами.

На рис.1 представлена технологическая схема абсорбционной установки. Нагретый газ на абсорбцию подается газодувкой 1 через холодильник 2 в нижнюю часть колонны 3, где равномерно распределяется перед поступлением на контактный элемент (тарелки).

Абсорбент из промежуточной емкости 9 насосом 10 подается в верхнюю часть колонны и равномерно распределяется по поперечному сечению абсорбера с помощью оросителя 4. В колонне осуществляется противоточное взаимодействие газа и жидкости. Газ после абсорбции, пройдя брызгоотбойник, выходит из колонны. Абсорбент стекает через гидрозатвор в промежуточную емкость 13, откуда насосом 12 направляется на регенерацию в десорбер 7 после предварительного подогрева в теплообменнике-рекуператоре 11. Исчерпывание поглощенного компонента из абсорбента производится в кубе 8, обогреваемом, как правило, насыщенным водяным паром. Перед подачей на орошение колонны абсорбент, пройдя теплообменник-рекуператор 11, дополнительно охлаждается в холодильнике 5.

Рис.1. Принципиальная схема абсорбционной установки: 1 - вентилятор (газодувка); 2,5 - холодильник; 3 - абсорбер; 4, 6 - оросители; 7 - десорбер; 8 - куб десорбера; 9, 13 - емкости для абсорбента; 10, 12 - насосы; 11 - теплообменник-рекуператор.

обечайка штуцер тарелка газодувной