Загальні відомості

Абсорбцією називається процес поглинання газу або пари рідким поглиначем (абсорбентом). Зворотній процес – виділення поглинутого газу з поглинача називається десорбцією.

В промисловості абсорбція з наступною десорбцією широко застосовується для виділення з газових сумішей цінних компонентів (наприклад, для вилучення з коксового газу аміаку, бензолу та ін.), для очищення технологічних і горючих газів від шкідливих домішок (наприклад, при очищенні їх від сірководню), для санітарного очищення газів (наприклад, відхідних газів від сірчастого ангідриду) та ін. В деяких випадках десорбцію не проводять, якщо компонент та поглинач є дешевими або відходами або якщо в результаті абсорбції отримують готовий продукт.

Рівновага між фазами

Розчинність газів в рідинах залежить від властивостей газів і рідини, від температури та парціального тиску газу в газовій суміші.

Залежність між розчинністю газу та його парціальним тиском характеризується законом Генрі, згідно якого рівноважний парціальний тиск p* пропорційний вмісту розчиненого газу в розчині Х (в кг/кг поглинача)

p*= Ψ X,

де Ψ – коефіцієнт пропорційності, що має розмірність тиску та залежність від властивостей розчиненого газу і поглинача та від температури.

Розчинність багатьох газів значно відхиляється від закону Генрі.

Матеріальний баланс

Матеріальний баланс абсорберу характеризується рівнянням:

M = G(У₁ - У₂) = L(X₁ - Х₂),

в якому G – кількість інертного газу, кг/сек.;

L – кількість поглинача, кг/сек.;

У – вміст компоненту в газовій фазі, кг/кг інертного газу (газу, який не абсорбується);

Х – вміст компоненту в рідкій фазі, кг/кг поглинача.

Тоді в рівнянні

кг/кг інертного газу

величина l являється питомим розходом поглинача. При повному вилученні компонента з газу його вміст в газовій фазі на виході з абсорберу був би У₂ = 0, а кількість поглинутого компоненту складала би GУ₁. Відношення кількості фактично поглинутого компоненту G(У₁-У₂) до кількості, яка поглинається при повному вилученні, називається ступеню вилучення:

Робоча лінія процесу абсорбції описується рівнянням:

На діаграмі У-Х вона розташована вище лінії рівноваги, так як при абсорбції вміст компоненту в газовій фазі вище рівноважного. При десорбції навпаки, робоча лінія лежить нижче лінії рівноваги. Щоб побудувати робочу лінію, потрібно знати склад фаз на вході в абсорбер (Х₂, У₁) та виході з нього (Х₁, У₂). За цими даними будують точки А та В.

Десорбція

Десорбцію, або відгонку, тобто виділення розчиненого газу з розчину, проводять одним з наступних засобів:

1) в тоці інертного газу;

2) випарювання розчину;

3) в вакуумі.

Застосовується також комбінування цих засобів.

Відгонка в тоці інертного газу (десорбція) є процесом, зворотнім абсорбції. При доторканні розчину з інертним газом розчинений газ переходить в газову фазу. В якості інертного газу застосовують найчастіше повітря. При цьому виділений з розчину газоподібний компонент отримується не в чистому вигляді, а в вигляді суміші з повітрям. Тому даний засіб, відгонки застосовується у тих випадках, коли вилучений з газів компонент не використовується.

Відгонка шляхом випарювання розчину відбувається завдяки обігріванню глухою парою. При цьому з розчину видаляється не лише виділяємий компонент, а випаровується також частина розчинника.

Відгонка в вакуумі зазвичай комбінується з відгонкою шляхом випарювання і застосовується в тих випадках, коли при атмосферному тиску неможливе достатньо повне виділення компоненту із поглинача.