Абсорбция

Абсорбцией называется процесс поглощения газа или пара жидким поглотителем (абсорбентом). Обратный процесс — вы­деление поглощенного газа из поглотителя — называется десорб­цией.

В промышленности абсорбция с последующей десорбцией ши­роко применяется для выделения из газовых смесей ценных ком­понентов (например, для извлечения из коксового газа аммиака, бензола и др.), для очистки технологических и горючих газов от вредных примесей (например, при очистке их от сероводо­рода), для санитарной очистки газов (например, отходящих га­зов от сернистого ангидрида) и т. д.

Равновесие при абсорбции

Подобно тому как передача тепла протекает лишь при от­клонении от состояния равновесия, т. е. при наличии разности температур между теплоносителями, так и переход вещества из одной фазы в другую происходит при отсутствии равновесия между фазами.

Пусть имеются две фазы G и L, причем распределяемое ве­щество вначале находится только в первой фазе G и имеет кон­центрацию У. Если привести фазы в соприкосновение, то распре­деляемое вещество начнет переходить в фазу L. С момента появления распределяемого вещества в фазе L начнется и обратный переход его в фазу G.

Скорость обратного перехода будет увеличиваться по мере повышения концентрации распределяемого вещества в фазе L. В некоторый момент скорости перехода вещества из фазы и обратно станут одинаковыми. При этом установится состояние равновесия между фазами, при котором явного переноса вещества из одной фазы в другую происходить не будет. В состоянии равновесия существует определенная зависи­мость между концентрациями распределяемого вещества в этих фазах. Т. е. при Р-const и t-const,

x*=f(y) y*=f(x)

x* и y* - равновесные концентрации распределенного вещества соответственно в жидкой и газовой фазе.

Существует следующая зависимость:

y*=m_x m=

Однако чаще всего: y*=m'xⁿ

m'= , где

m и m' – коэффициенты распределения

y m'x_n - кривые распределения

x

Порциальное давление компонента подчиняется закону Дальтона:

Р=Р_общ - закон Дальтона

Растворимость газов в жидкостях зависит от свойств и жидкости, от температуры и парциального давления раство­ряющегося газа (компонента) в газовой смеси.

Зависимость между растворимостью газа и его парциальным давлением характеризуется законом Генри, согласно кото­рому равновесное парциальное давление р* пропорционально содержанию растворенного газа в растворе X (в кг/кг поглотителя):

,

где Ψ - коэффициент пропорциональности, имеющий размерность давления и зависящей от свойств растворенного газа и поглотителя и от температуры (Приложение XVI).

х- концентрация компонента, кг/кг поглотителя

В усложненных условиях (хемосорбция, хорошая растворимость газов) растворимость многих газов значительно отклоняется от закона Генри и приходится пользоваться экспериментальными данными.

Для протекания процесса необходима движущая сила:

ΔР=Р_г-Р_ж

Р_г>Р_ж – абсорбция

Р_г<Р_ж – десорбция