Расчет и проектирование установки для очистки газовоздушной смеси от аммиака для предотвращения вредного выброса в атмосферу, страница 2

При физической абсорбции растворение газа не сопровождается химической реакцией или эта реакция не оказывает заметного влияния на процесс. В этом случае над раствором существует значительное равновесное давление компонента и поглощение последнего происходит до тех пор, пока его парциальное давление в газовой фазе выше равновесного давления над раствором. Для полного извлечения компонента необходимо осуществлять противоток и подавать в абсорбер чистый поглотитель, который не содержит компонента.

При хемосорбции растворение газа сопровождается химической реакцией, то есть абсорбируемый компонент связывается в жидкой фазе в виде химического соединения. В случае необратимой реакции равновесное давление компонента над раствором ничтожно мало и возможно полное его поглощение. При обратимой реакции над раствором существует заметное давление компонента, хотя и меньшее, чем при физической абсорбции.

Протекание абсорбционных процессов характеризуется их статикой и кинетикой.

Статика абсорбции – это равновесие между жидкой и газовой фазами. Она определяет состояние, которое устанавливается при продолжительном соприкосновении фаз. Равновесие между фазами определяется термодинамическими свойствами компонента и поглотителя и зависит от состава одной из фаз, температуры и давления.

Кинетика абсорбции (то есть скорость процесса массообмена) определяется движущей силой процесса (степенью отклонения системы от равновесного состояния), свойствами поглотителя, компонента и инертного газа, а также способом соприкосновения фаз (устройством абсорбера и его гидродинамическим режимом работы). В абсорбционных аппаратах движущая сила, как правило, изменяется по их длине и зависит от характера взаимного движения фаз (например, прямоток, противоток, перекрестный ток). Возможно осуществление непрерывного и ступенчатого контакта. В абсорберах с непрерывным контактом характер движения фаз не меняется по длине аппарата и изменение движущей силы происходит непрерывно. Абсорберы со ступенчатым контактом состоят из нескольких ступеней, последовательно соединенных по газу и жидкости, причем при переходе из ступени в ступень происходит скачкообразное изменение движений силы.

Промышленное проведение абсорбции может сочетаться или не сочетаться с десорбцией. Если десорбцию не производят, поглотитель используется однократно. В этом случае в результате проведения процесса абсорбции получают готовый продукт, полупродукт или отбросный раствор (в случае санитарной очистки газов), сливаемый после обезвреживания в канализацию. Проведение десорбции позволяет многократно использовать поглотитель и выделять абсорбированный компонент в чистом виде. При этом поглотитель не расходуется, если не считать его некоторых потерь, и все время циркулирует через систему абсорбер – десорбер – абсорбер. При наличии малоценного поглотителя возможен отказ от его многократного применения. В этом случае регенерированный в десорбере поглотитель сбрасывают в канализацию, а в абсорбер подают свежий поглотитель.

Условия, благоприятные для десорбции, противоположны условиям, способствующим абсорбции. Для осуществления процесса десорбции над раствором должно быть заметное давление компонента, чтобы он мог выделяться в газовую фазу. Если абсорбция сопровождается необратимой химической реакцией, то поглотители не поддаются регенерации путем десорбции. Регенерировать такие поглотители можно химическим методом.

Области применения абсорбционных процессов в химической и смежных отраслях промышленности весьма обширны:

а) получение готового продукта путем поглощения газа жидкостью; при этом абсорбция проводится без последующей десорбции;

б) разделение газовых смесей для выделения одного или нескольких ценных компонентов смеси; в этом случае поглотитель должен обладать возможно большей поглотительной способностью по отношению к извлекаемому компоненту и возможно меньшей по отношению к другим составляющим газовой смеси;

в) очистка газов от примесей вредных компонентов; при этом извлекаемый компонент обычно используют, поэтому поглотитель направляют на десорбцию или соответствующую переработку;