Абсорбцией называют процесс поглощения газа
или пара жидким поглотителем (абсорбентом). Поглощение газа может происходить
либо за счет его растворения в абсорбенте, либо в результате его химического
взаимодействия с абсорбентом. В первом случае процесс называют физической
абсорбцией, а во втором случае – хемосорбцией. Возможно также сочетание обоих
механизмов процесса.
В промышленности абсорбция широко применяется
для выделения из газовых смесей ценных компонентов, для очистки технологических
и горючих газов от вредных примесей, для санитарной очистки газов и т.д.
При переходе из газовой фазы в жидкую,
энергия молекул распределяемого компонента уменьшается. Поэтому процесс
абсорбции сопровождается выделением тепла и повышением температуры системы.
Кроме того, 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. Статика процесса абсорбции описывается уравнением Генри,
а кинетика – основными уравнениями
массопередачи.
При абсорбции процесс массопередачи протекает
на поверхности соприкосновения фаз. Поэтому в аппаратах для поглощения газов
жидкостями (абсорберах) должна быть создана развитая поверхность
соприкосновения между газом и жидкостью. По способу образования этой
поверхности абсорбционные аппараты можно разделить на поверхностные, барботажные
и распыливающие.
В абсорберах поверхностного типа поверхностью
соприкосновения фаз является зеркало жидкости или поверхность стекающей пленки.
Насадочные колонны представляют собой
колонны, загруженные насадкой - твердыми телами различной формы; при наличии
насадки увеличивается поверхности соприкосновения газа и жидкости.
Эффективность работы насадочного абсорбера во
многом зависит не только от гидродинамического режима, но и от типа выбранной
насадки. Разнообразие применяемых насадок объясняется множеством предъявляемых
к ним требований: большая удельная поверхность и свободный объем, малое
гидравлическое сопротивление газовому потоку, равномерное распределение
абсорбента, хорошая смачиваемость, коррозионная стойкость, малая насыпная
плотность и низкая стоимость.
В барботажных абсорберах поверхность
соприкосновения фаз развивается потоками газа, распределяющегося в жидкости в
виде пузырьков и струек. Такое движение газа, называемое барботажем,
осуществляется в тарельчатых колоннах с колпачкаовыми, ситчатыми или
провальными тарелками. Особенностью тарельчатых колонн является ступенчатый
характер проводимого в них процесса (в отличие от непрерывного процесса в
наса-дочных колоннах) газ и жидкость последовательно соприкасаются на отдельных
ступенях (тарелках) аппарата
В распыливающих абсорберах поверхность
соприкосновения создается путем распыления жидкости в массе газа на мелкие
капли. Такие абсорберы изготовляются обычно в виде колонн, в которых
распыление жидкости производится сверху, а газ движется снизу вверх.
|