ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Абсорбция жидкостью из "Очистка газа" Рассматриваемые в настоящей книге процессы очистки основаны на удалении из газовых потоков газообразных примесей. Разработанные схемы очистки газа включают как простые процессы промывки, так и сложные многоступенчатые процессы с рециркуляцией потоков. Нередко сложность процесса вызывается необходимостью выделения примесей в качестве товарного продукта или регенерации материалов, используемых для удаления примесей. Для очистки газа обычно применяют три технологических процесса 1) абсорбцию жидкостью 2) адсорбцию твердым веществом 3) химическое превращение в другое соединение. [c.8] Поэтому проектировщик должен быть хорошо знаком с основами расчета абсорберов, адсорбционных установок и реакторов. Кроме того, в схеме процесса очистки могут встретиться такие технологические процессы, как перегонка, кристаллизация и фильтрация. Основные принципы проектирования аппаратуры для различных технологических процессов подробно освещены в технической литературе, но в ней не всегда имеются необходимые данные по применению этих принципов для особых случаев. При промышленном использовании ряда процессов очистки газа часто возникают непредвиденные осложнения коррозия, побочные реакции, вспенивание, потеря активности катализатора и т. п. Поэтому фактические показатели работы промышленных (или опытных) установок являются ценным дополнением для теоретических расчетов. Вследствие этого в последующих главах в описание процессов включены также расчетные и эксплуатационные показатели. Перед описанием конкретных способов очистки ниже кратко рассматриваются три основных процесса очистки газа. [c.8] Абсорбция является, по-видимому, наиболее важным процессом очистки газа и применяется в весьма многих процессах. В основе абсорбции лежит массообмен, т. е. переход вещества из газообразной в жидкую фазу через поверхность раздела обеих фаз. Абсорбированное вещество физически растворяется в жидкости или вступает с ней в химическую реакцию. Десорбция (или отпарка) представляет собой обратный процесс выделения поглощенного вещества из жидкой фазы. [c.8] В качестве абсорберов в большинстве процессов очистки газа применяют колонны — насадочные, тарельчатые или с механическим распыливанием. Эти абсорберы в значительной степени взаимозаменяемы, хотя некоторые особые условия того или иного процесса могут обусловливать предпочтительность одного из них перед другими. [c.8] Обычно насадочные абсорберы предпочтительнее для небольших уста повок, при работе в условиях коррозии, при наличии жидкостей, склонных к вспениванию, при высоких соотношениях жидкость газ, а также в тех случаях, когда желательно небольшое гидравлическое сопротивление системы. В промышленных условиях чаш е всего применяют насадки следу-юш,их типов кольца Рашига (керамические, графитовые или стальные), керамическую седловидную и деревянную хордовую (если требуется особенно малое сопротивление). [c.9] Абсорберы с механическим распыливанием применяются в основном в тех случаях, когда решающее значение имеет гидравлическое сопротивление и когда в газе содержатся твердые частицы. В главе шестой рассматривается ряд абсорберов с механическим распыливанием, включая скрубберы типа Вентури и эжекторного типа, применяемые для абсорбции фтористоводородной кислоты и четырехфтористого кремния. [c.9] Проведены [35] обширные лабораторные и полузаводские испытания по применению абсорбционных аппаратов инжекторного типа в процессах очистки газовых смесей от двуокиси углерода и сероводорода. Такой абсорбер представляет собой безнасадочную колонну, оборудованную внизу и вверху инжекторами для подачи обрабатываемого газа и поглотительного раствора. Выведены основные уравнения для расчета абсорберов этого типа. Показаны преимущества их по сравнению с малоинтенсивными и громоздкими насадочными скрубберами. [c.9] Методика расчета процессов абсорбции подробно описана в литературе [6—8], поэтому ниже приводится только краткий обзор основных расчетных уравнений. [c.9] Применение общих коэффициентов абсорбции строго оправдано только в тех случаях, когда равновесная линия является прямой во всем рабочем интервале. Однако вследствие удобства метод общих коэффициентов абсорбции широко применяется в литературе по исследовательским работам, в материалах по обследованию, особенно промышленных установок, и поэтому имеет важное значение при расчете процессов абсорбции. [c.10] Приведенные выше уравнения можно проинтегрировать графю 1ескн по методу, описанному в литературе [7, 10], Выведены также упрощенные уравнения, облегчающие большинство проектных расчетов и обеспечивающие достаточную точность их. Ниже приводятся два таких уравнения, особенно пригодные при низких концентрациях газа и жидкости, часто встречающихся в процессах очистки газа. Эти уравнения выведены с учетом следующих допущений. [c.11] В уравнениях (1.6) и (1.7) г/ и а — соответственно молярная доля абсорбируемого компонента в потоке газа и жидкости — молярный расход жидкости в кмолъ1м -ч — молярная плотность жидкости в кмоль1м . Индексы 1 и 2 относятся соответственно к параметрам в низу и в верху колонны, индекс е — к составу данной фазы, равновесному с основным ядром второй фазы. Остальные условные обозначения те же, что в предыдущих уравнениях. Если основное сопротивление абсорбции создается за счет газовой пленки, предпочтительнее использовать общий коэффициент для газовой пленки, и наоборот, если преобладает сопротивление жидкой фазы, — общий коэффициент для жидкостной пленки. [c.11] Предлон ены многочисленные графические методы и уравнения [13, 14] для вычисления из других данных и при других условиях. Опубликован обзор [15] уравнений для определения числа ступеней массообмена. [c.13] Концепцию ВЕСМ можно использовать для изучения раздельного влияния сопротивлений газовой и жидкостной пленок на процесс абсорбции, хотя в основных расчетных исследованиях обычно применяют частные коэффициенты абсорбции. Значения особенно важны для характеристики работы колонн, объем которых не имеет решающего значения. Например, эффективность работы колони с механическим распыливанием (см. гл. шестую) зависит в большей степени от расхода жидкости и давления распыли-вающего сопла, чем от объема колонны. Применение для таких аппаратов объемного коэффициента абсорбции совершенно не имеет смысла. [c.13] В основе расчета тарельчатых колонн лен ит концепция теоретической тарелки . Этот метод основывается на предположении, что на теоретически идеальной тарелке газ и жидкость находятся в состоянии равновесия. Хотя это предположение и не вполне точно для любой из реально осуществленных тарелок (на которой значительная часть газа даже не вступает в контакт с уходящей жидкостью), оно значительно упрощает расчеты отклонение работы реальных тарелок от идеальных условий можно удобно учитывать, введя понятие коэффициента полезного действия тарелки . [c.13] В случае протекания в жидкой фазе химической реакции, сопровождающей абсорбцию, общий козффициент абсорбции, отнесенный к жидкостной пленке, обычно будет больше, чем достигаемый при простой физической абсорбции. Однако при очень медленно протекающих реакциях (например, реакция двуокиси углерода с водой) растворенные молекулы успевают, по-видимому, продиффундировать в основное ядро жидкости до начала химической реакции, и общий коэффициент массопередачи увеличится лишь незначительно. В этом случае определяющим фактором является сопротивление жидкостной кленки можно предположить, что на поверхности раздела фаз жидкост . находится в равновесии с газом и коэффициент массопередачи зависит от разности молярных концентраций СО 2 на поверхности раздела фаз и в основном ядре жидкости. [c.15] Другим предельным случаем является весьма быстрое протекание химических реакций (например, взаимодействие аммиака с сильными кислотами), когда растворенные молекулы до протекания реакции успевают продиффундировать лишь на очень небольшое расстояние. Положение реакционной зоны (и значение коэффициента абсорбции) зависит в основном от скорости диффузии реагирующих веществ и продуктов реакции в реакционную зону и из нее, от концентрации абсорбируемого компонента на поверхности раздела фаз и от концентрации реагирующих веществ в основном ядре жидкости. Поскольку, однако, расстояние, которое должен пройти абсорбируемый компонент при диффузии его и жидкость, исключительно мало по сравнению с тем путем, который он мог бы пройти при простой физической абсорбции, коэффициент абсорбции, отнесенный к жидкостной пленке, оказывается довольно высоким, и во многих случаях определяющим фактором становится сопротивление газовой пленки. [c.15] Рядом исследователей выведены уравнения, отражающие влияние различных реакций, протекающих в жидкой фазе, на процесс абсорбции [19— 22] опубликован подробный обзор предполагаемых механизмов этих реакций [7]. [c.15] А — поверхность насадки на единицу объема абсорбера в jw2/jw= i — пористость слоя (между частицами) в долях единицы G — нагрузка по газу в кз/ч Z. — нагрузка по жидкости в кг/ч g — постоянная сила тяжести (g 9,81 м/сек ), U — линейная скорость таза, вычисленная для полного сечения колонны, в м/сек, Pq — плотность газа в кг/м pi, — плотность жидкости в кг/м , Ц, — вязкость жидкости в СПЗ. [c.15] Вернуться к основной статье