Физические методы переработки и использования газа: Учебное пособие, страница 29

ГлаваIV

РЕКТИФИКАЦИОННЫЕИАБСОРБЦИОННЫЕ МЕТОДЫПЕРЕРАБОТКИГАЗОВ

§ 1. ФИЗИЧЕСКИЕОСНОВЫПРОЦЕССОВ.

СКОРОСТИПРОЦЕССОВ.

РАВНОВЕСИЕПРИРЕКТИФИКАЦИИИАБСОРБЦИИ

При подготовке газа к транспортированию и при переработке газа широко используют процессы ректи­фикации и абсорбции.

Абсорбция — это поглощение газа жидкостью. Этот процесс применяют для извлечения из газовой смеси компонентов. Следовательно, для осуществления процесса абсорбции необходимо иметь абсорбент, в ко­тором должны практически отсутствовать выделяемые из газа компоненты. Избирательное поглощение из газа компонентов абсорбентом обусловлено различной лету­честью и скоростью их диффузии. Характерная особен­ность процесса абсорбции — независимое от газа фор­мирование потока абсорбента, содержащего в основном высоколетучие компоненты и обеспечивающего тем са­мым одностороннюю диффузию (переход) компонентов из газа в жидкость.

Десорбцией называется процесс извлечения из жидких смесей легколетучих компонентов их диффузией в неравновесном потоке газа. Характерная особенность процесса десорбции — независимое от жидкости форми­рование десорбирующего потока газа. Следовательно, как по своей физической сущности, так и по способу осуществления процесс десорбции — противоположен процессу абсорбции.

Ректификацией называется процесс разделе­ния паровых (газовых) или жидких смесей или фрак­ций, обогащенных легко- и тяжелолетучими компонен­тами, осуществляемый двухсторонним тепломассообме­ном между неравновесными потоками пара и жидкости.

Характерные особенности процесса ректификации — условия, при которых образуются неравновесные потоки пара и жидкости. Неравновесный поток жидкости или

3   Зак. 307                                                                                                                          65

жидкостное орошение при разделении паровых смесей образуется в результате частичной конденсации уходя­щего после контакта парового потока или при полной конденсации его — путем возврата в процесс части сконденсированной жидкости. Аналогичным образом не­равновесный поток пара или паровое орошение при разделении жидких смесей образуется в результате ча­стичного испарения уходящей после контакта жидкости или при полном испарении ее путем возврата в процесс части испаренной жидкости.

В связи с этим в процессе ректификации в отличие от процесса абсорбции исходный поток жидкости (жид­костное орошение) содержит больше легколетучих ком­понентов, нежели неравновесный к нему поток пара; потоки пара и жидкости находятся в состоянии, близком к насыщению, и перераспределение компонентов между паром и жидкостью происходит в результате более сложного двухстороннего процесса тепломассопереноса. Однако, так же как и при абсорбции, разделение ком­понентов смеси здесь происходит вследствие различия их теплофизических свойств: летучестей, коэффициентов диффузии, скрытых теплот испарения, теплоемкостей и т. д.

Из перечисленных факторов наиболее существенное влияние на перераспределение компонентов между фа­зами оказывают различия в относительных летучестях компонентов, т. е. термодинамические условия разделе­ния, определяющие движущие силы процесса массопе-реноса и характер взаимодействия друг с другом.

Движущие силы массопередачи рассматриваемого компонента определяются разностью рабочих и равно­весных концентраций этого компонента в потоке, а ха­рактер взаимодействия компонентов — соотношением движущих сил всех компонентов.