4.2.3. Принципиальные схемы абсорбции

В химической технологии используют следующие принципиальные схемы абсорбционных процессов: прямоточные, противоточные, одноступенчатые с рециркуляцией и многоступенчатые с рециркуляцией.

Прямоточная ипротивоточнаясхемы взаимодействия фаз в процессе приведены на рис. 4.13.

Рис. 4.13. Прямоточная (а) и противоточная (б) схемы абсорбции

В прямоточной схеме потоки газа и жидкости движутся параллельно друг другу. Газ с большей концентрацией распределяемого вещества контактируется с жидкостью, имеющей меньшую концентрацию распределяемого компонента, а газ с меньшей концентрацией взаимодействует на выходе аппарата с жидкостью, имеющей большую концентрацию распределяемого вещества.

В противоточной схеме в одном конце аппарата приводятся в контакт газ и жидкость, имеющие большие концентрации распределяемого вещества, а в противоположном конце – меньшие.

Схемы с рециркуляцией предусматривают многократный возврат в аппарат либо жидкости, либо газа. Схемы с рециркуляцией жидкости и газа показаны на рис. 4.14.

Рис. 4.14. Противоточные схемы абсорбции с рециркуляцией

жидкости (а) и газа (б)

Газ проходит через аппарат снизу вверх, и концентрация распределяемого вещества в нем изменяется от до. Абсорбент подводится к верхней части аппарата при концентрации распределяемого вещества, затем смешивается с выходящей из аппарата жидкостью, в результате чего концентрация повышается до. Значениенесложно вычислить из уравнения материального баланса.

Введя обозначение кратности рециркуляции , представляющей собой отношение количества абсорбента на входе в аппарат к количеству свежей жидкости, получим

;

.

Кратность рециркуляции по газу . Ординатав этом случае определяется из материального баланса

;

.

Одноступенчатые схемы с рециркуляцией могут быть противоточными и прямоточными.

Многоступенчатые схемы с рециркуляцией могут включать прямой ток, противоток, рециркуляцию жидкости и рециркуляцию газа. Большое практическое значение имеет многоступенчатая противоточная схема с рециркуляцией жидкости в каждой ступени (рис. 4.15).

Рис. 4.15. Многоступенчатая противоточная схема абсорбции

с рециркуляцией жидкости

Рабочие линии наносят на диаграмму отдельно для каждой ступени, как и в случае нескольких одноступенчатых аппаратов.

Применение схем с рециркуляцией абсорбента целесообразно в следующих случаях: когда сопротивление массопередаче сосредоточено в жидкой фазе; при необходимости охлаждать абсорбент в процессе абсорбции; для улучшения смачивания насадки (при малых плотностях орошения). Однако рециркуляция жидкости ведет к усложнению абсорбционных установок и дополнительным расходам энергии на перекачивание рециркулирующей жидкости.

Схемы установок, приведенные на рис. 4.134.15, относятся к насадочным абсорберам, в которых затруднительна организация внутреннего отвода тепла в процессе абсорбции. В тарельчатых абсорберах охлаждающие устройства (например, змеевики) устанавливают на тарелках.