ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Промышленные абсорбенты О статике абсорбционных процессов из "Очистка газов" Абсорбционная очистка вредных газовых выбросов промышленных предприятий применяется как для извлечения ценных компонентов из газового потока и возврата их снова в технологический процесс для повторного использования, так и для удаления из газового потока токсичных веществ с целью санитарной очистки газов. Целесообразно использовать абсорбционную очистку, когда концентрация целевого компонента в газовом потоке достаточно велика свыше 1 % (об.). [c.235] Абсорбция — процесс избирательного поглощения одного или нескольких компонентов из газовых смесей жидкими поглотителями. Газовую фазу, в которой находится компонент, подлежащий удалению, называют газом-носителем, поглощаемый компонент — адсорбтивом, а жидкий поглотитель — абсорбентом. [c.235] Различают физическую абсорбцию и химическую абсорбцию хемосорбцию). [c.235] При физической абсорбции молекулы абсорбтива не вступают с молекулами абсорбента в химическое взаимодействие, те. процесс поглощения целевого компонента жидким поглотителем не сопровождается химической реакцией. При этом над раствором существует определенное равновесное давление компонента, и до тех пор, пока парциальное давление компонента в газовой фазе выше равновесного давления над раствором, процесс поглощения продолжается достаточно полное извлечение компонента из газового потока возможно только при противотоке и подаче в многоступенчатый абсорбер чистого абсорбента. [c.235] При химической абсорбции молекулы абсорбтива вступают в химическое взаимодействие с молекулами активного компонента абсорбента, образуя новое химическое соединение. При этом равновесное давление компонента над раствором ничтожно мало по сравнению с физической абсорбцией и возможно полное его извлечение из газовой фазы. [c.235] Однако разделение процесса поглощения на физическую и химическую абсорбцию следует считать условным процесс поглощения, сопровождающийся относительно сильным физическим взаимодействием молекул абсорбтива с молекулами абсорбента, близок к процессу поглощения, сопровождающемуся слабой химической реакцией. [c.235] Сочетание абсорбции с десорбцией позволяет многократно использовать практически без потерь жидкий поглотитель в замкнутом контуре абсорбер - десорбер - абсорбер (круговой процесс) и выделять поглощаемый компонент в чистом виде. [c.235] Кроме того, в случае физической абсорбции абсорбент должен быть химически инертным по отношению к компонентам разделяемой смеси. [c.236] Первое требование приводит к уменьшению расхода абсорбента, а следовательно, к уменьшению расходов энергии на транспортировку жидкой фазы и на регенерацию абсорбента. [c.236] Второе требование обеспечивает возможность более полного разделения смеси газа. При осуществлении процесса абсорбции парциальное давление паров абсорбента должно быть невелико во избежание потерь поглотителя, в связи с чем необходимо выполнение третьего требования. [c.236] Выполнение четвертого требования приводит к снижению высоты абсорбера. [c.236] Пятое требование, при условии легкой регенерации абсорбента, приводит к сокращению времени регенерации и расходов теплоносителя. Абсорбент при этом должен иметь достаточно высокую температуру кипения, чтобы предотвратить потери его за счет испарения при проведении стадии регенерации. Температура кипения абсорбента должна быть выше 150 °С. В промышленной практике хорошо зарекомендовали себя абсорбенты, температура кипения которых равна 170-200 °С. [c.236] От выполнения шестого требования зависит продолжительность использования абсорбента в круговых процессах. Поэтому при выборе абсорбента необходимо учитывать даже медленно протекающие побочные реакции (взаимодействие с компонентами газового потока, гидролиз и др.) в условиях непрерывного чередования стадий абсорбции и регенерации абсорбента. [c.236] При прочих близких физико-химических свойствах предпочтение отдается абсорбенту с низкой вязкостью, которая оказывает влияние на интенсивность процессов массо- и теплообмена, а следовательно, и на габариты абсорбера и десорбера (регенератора). Кроме того, уменьшение вязкости приводит к снижению расхода энергии на перемещение жидкого поглотителя. [c.236] Необходимо отметить, что нет универсального абсорбента, который удовлетворял бы всем перечисленным выше требованиям. Поэтому в каждом конкретном случае выбирают абсорбент, наиболее полно удовлетворяющий ряду основных требований. Наиболее предпочтительны абсорбенты, с помощью которых процесс поглощения компонента из газовой фазы осуществляется путем физической абсорбции либо путем хемосорбции с обратимой реакцией в жидкой фазе. [c.236] При физической абсорбции обычно используют широко распространенный абсорбент — воду, а также органические растворители — неэлектролиты, не реагирующие с целевым компонентом, и их водные растворы. Применение воды особенно целесообразно для очистки больших объемов отходящих газов низкого давления, поскольку на крупных установках трудно избежать потерь жидкого поглотителя, а вода является дешевым и доступным абсорбентом. [c.236] При химической абсорбции в качестве абсорбентов используют водные растворы моноэтанола-мина, диэтаноламина, аммиака, растворы карбоната натрия и калия, трикалийфосфата и др. Молекулы целеюго компонента, растворенного в жидкости, вступают в реакцию с молекулами активного компонента абсорбента. Большинство реакций являются экзотермическими и обратимыми, благодаря чему при повышение температуры жидкости образующееся химическое соединение разлагается с выделением исходных компонентов. [c.236] Одним из критериев выбора абсорбента является растворимость поглощаемого компонента, которая определяется условием равновесия компонента в жидкой и газовой фазах. Содержание целевого компонента в жидкости зависит не только от физико-химических свойств компонента и жидкости, но также от температуры, давления и содержания целевого компонента в газовой фазе. [c.236] При взаимодействии двух фаз в соответствии со вторым законом термодинамики их состояние изменяется в направлении достижения равновесия, которое характеризуется равенством температур и давлений фаз, а также равенством химических потенциалов каждого компонента в сосуществующих фазах. Движущей силой процесса переноса какого-либо компонента из одной фазы в другую является разность химических потенциалов этого компонента во взаимодействующих фазах. Переход компонента происходит в направлении убывания химического потенциала. [c.236] Каждый из коэффициентов массоотдачи характеризует кинетику переноса в отдельной фазе и зависит от ее физических свойств и гидродинамической обстановки в этой фазе. Коэффициенты массопередачи характеризуют кинетику переноса рассматриваемого компонента из отдающей фазы в принимающую, т.е. во всей системе в целом. Величины, обратные коэффициентам массоотдачи, имеют смысл сопротивления переносу вещества в соответствующих фазах и называются фазовыми сопротивлениями массоотдачи. В отличие от процессов теплопередачи, для которых термические сопротивления суммируются, в процессах массопередачи подобное правило аддитивности не работает, и относительный вклад фазовых сопротивлений в общее сопротивление зависит от условий фазового равновесия. [c.237] Вернуться к основной статье