Шпаркалка по "Химии"

В соответствии с пленочной моделью интегрирование уравнения (15.14а) приводит к выражению

5.2 АБСОРБЦИЯ

Абсорбцией  называют процесс поглощения газов или паров из газовых или парогазовых смесей жидким поглотителем -абсорбентом. Если поглощаемый газ - абсорбтив - химически не взаимодействует с абсорбентом, то такую абсорбцию называю! физической (непоглощаемую составную часть газовой смеси называю! инертом, или инертным газом}. Если же абсорбтив образует  с абсорбентом химическое соединение, то такой процесс называют  хемосорбцией. В технике часто встречается сочетание обоих видов абсорбции.

Физическая  абсорбция  (или просто абсорбция) обычно обратима. На этом свойстве абсорбционных процессов основано выделение поглощенного газа из раствора -десорбция. Десорбцию газа проводят отгонкой его в токе инертного газа или водяного пара в условиях   подогрева   абсорбента   или   снижения   давления   над абсорбентом.    Отработанные    после    хемосорбции    абсорбенты обычно регенерируют химическими методами или нагреванием. Сочетание абсорбции и десорбции позволяет многократно применять поглотитель и выделять поглощенный газ в чистом виде,Часто десорбцию проводить не обязательно, так как полученный в результате абсорбции раствор является конечным продуктом, пригодным для дальнейшего использования.

  В промышленности абсорбцию применяют для решения следующих основных задач:

1)для получения готового продукта (например, абсорбция SO_{3  в} производстве серной кислоты, абсорбция НС1 с получением хло-роводородной кислоты, абсорбция оксидов азота водой в произ-водстве азотной кислоты и т.д.); при этом абсорбцию проводят без десорбции

2)для выделения ценных компонентов из газовых смесей (например-абсорбция бензола из коксового газа; абсорбция ацетилена из газов крекинга или пиролиза природного газа и т.д.); при этом абсорбцию проводят в сочетании с десорбцией;3)для очистки газовых выбросов от вредных примесей (на-пример очистка топочных газов от SO₂, очистка от фтористыхсоединений газов, выделяющихся при производстве минеральных удобрений и т.д.)  Очистку газов oт вредных примесей адсорбциейиспользуют также применительно к технологическим газам, когда присутствие примесей недопустимо для дальнейшей переработкигаза (например, очистка коксового и нефтяного газов от H₂S,очистка азотоводородной смеси для синтеза аммиака oт CО , и СОи т.д.).В этих случаях извлекаемые из газовых смесей компоненты обычно используют, поэтому их выделяют десорбцией;

  4) для осушки газов, когда в  абсорбционных процессах (абсорбция, десорбция) участвуют две фазы-жидкая и газовая-и происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую (при абсорбции) или наоборот, из жидкой фазы в газовую (при десорбции), причем инертный газ и поглотитель являются только носителями компонента соответственно в газовой и жидкой фазах и в этом смысле в массопереносе не участвуют.

Аппараты, в которых проводят процессы абсорбции, называют

абсорберами.

5.2.4. КИНЕТИКА АБСОРБЦИИ

Кинетика  физической абсорбции. Скорость процесса абсорбции может быть рассмотрена на основе материала, изложенного в гл. 15. Применительно к абсорбции уравнение массопередачи (15.36), если движущую силу выразить в концентрациях газовой фазы, принимает следующий вид:

   Если  движущую силу выразить в концентрациях  жидкой фазы, то уравнение массопередачи записывается следующим образом:

   Коэффициенты  массопередачи  и в уравнениях (16.17) и (16.17а) определяются в соответствии с уравнениями (15.35) и (15.38) так:

где  Р_г   коэффициент массоотдачи от  потока  газа   к   поверхности   контакта  фаз; (З_ж - коэффициент массоотдачи от поверхности контакта к потоку абсорбента.

   Для хорошо растворимых газов величина т незначительна и мало диффузионное сопротивление в жидкой фазе. Тогда , и можно принять, что Для плохо растворимых газов можно пренебречь диффузионным сопротивлением в газовой фазе, так как в этом случае значения т и велики. Toгда и можно считать, что

    Для процесса абсорбции в уравнении  массопередачи (16.14) молярные концентрации газовой фазы могут быть заменены парциальными давлениями газа, выраженными в долях общего давления.

.2.5. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП  ДЕЙСТВИЯ АБСОРБЕРОВ

Абсорбция, как и другие процессы массопередачи, протекает на поверхности раздела фаз. Поэтому абсорбционные аппараты - абсорберы - должны обеспечить развитую поверхность контакта между жидкой и газовой фазами. По способу образования этой поверхности, что непосредственно связано с конструктивными особенностями абсорберов, их можно подразделить на четыре основные группы: 1) пленочные; 2) насадочные; 3) тарельчатые; 4) распыливающие. 

5.2.5.1. Пленочные абсорберы

В пленочных абсорберах поверхностью контакта фаз является поверхность жидкости, текущей по твердой, обычно вертикальной стенке. К этому виду аппаратов относятся: 1) трубчатые абсорберы; 2) абсорберы с плоскопараллельной или листовой насадкой; 3) абсорберы с восходящим движением пленки жидкости.

Насадочные  абсорберы представляют собой колонны, заполненные насадкой, которую укладывают в один или несколько слоев. Жидкость стекает по насадке в виде пленки, газ движется противотоком. В качестве насадок используют кольца, седла, куски кокса или кварца, бруски дерева, полиэтиленовые розетки и др. Выбор насадки определяется как ее химической и механической стойкостью так и характеристиками насадки (удельной поверхностью f в м²м³ и свободным объемом Vc в м³м³). Обычно в промышленности используют колонны диаметром от 1000 до 3000 мм. 

5.3 ДЕСОРБЦИЯ

Этот  процесс, обратный абсорбции, применяют  для выделения поглощенного газа (абсорбтива) из абсорбента и получения его в чистом виде, а также для повторного использования абсорбента в процессе абсорбции. Для проведения десорбции газа из жидкости необходимо, чтобы концентрация этого газа в газовой фазе была ниже концентрации, соответствующей равновесной в системе газа жидкость.

   Для проведения процесса десорбции используют три следующих метода: 1) отгонку в токе инертного газа или водяного пара;

2) отгонку   под  действием   подводимой   к   абсорбенту   теплоты;

3) отгонку при снижении давления над абсорбентом.

   На  практике широко распространены комбинированные  методы десорбции (например, десорбция при снижении давления над адсорбентом и одновременном его нагреве).