1.1. Процесс абсорбции

Области применения абсорбционных процессов в промышленности весьма обширны: получение готового продукта путем поглощения газа жидкостью; разделение газовых смесей на составляющие их компоненты; очистка газов от вредных примесей; улавливание ценных компонентов из газовых выбросов.

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. Если при этом начальные потоки газа и жидкости незначительно различаются по температуре, такую абсорбцию можно рассматривать как изотермическую. С этого наиболее простого случая начнем рассмотрение расчета процесса абсорбции.

Основная сложность при проектировании абсорберов заключается в правильном выборе расчетных закономерностей для определения кинетических коэффициентов из большого числа различных, порой противоречивых зависимостей, представленных в технической литературе.

Расчеты по этим уравнениям, обычно справедливым для частных случаев, приводят зачастую к различающимся, а иногда к заведомо неверным результатам. Рекомендуемые здесь уравнения выбраны после тщательного анализа и сравнительных расчетов в широком интервале переменных, проверки адекватности расчетных данных опытным путем, полученным в реальных системах. В данной главе приведены примеры расчетов насадочного и тарельчатого абсорберов по основному кинетическому уравнению массопередачи.

Рис. 1.1. Принципиальная схема абсорбционной установки:

1 – вентилятор (газодувка); 2 – абсорбер; 3 – брызгоотбойник; 4, 6 – оросители;

5 – холодильник; 7 – десорбер; 8 – куб десорбера; 9, 13 – емкости для абсорбента;

10, 12 – насосы; 11 – теплообменник-рекуператор

На рисунке 1.1 дана схема абсорбционной установки. Газ на абсорбцию подается газодувкой (1) в нижнюю часть колонны (2), где равномерно распределяется перед поступлением на контактный элемент (насадку или 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 (3), 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 И, дополнительно охлаждается в холодильнике (5). Регенерация может осуществляться также другими методами, например отгонкой поглощенного компонента потоком инертного газа или острого пара, понижением давления, повышением температуры. Выбор метода регенерации существенно сказывается на технико-экономических показателях абсорбционной установки в целом.