II Аппараты со ступенчатым контактом фаз

Взаимодействие происходит только на тарелках.

Тарелки (на тарелках слой жидкости, через которую пропускается газ)

Рабочую высоту аппарата Н_тар. находят через число действительных ступеней или расстояние между тарелками h_тар., учитывая количество тарелок n.

Н_тар.= h_тар *(n–1) (44)

где h_тар – расстояние между ступенями (тарелками), которое принимают или определяют расчетом.

Лекция №9

Абсорбция. Общие сведения.

Материальный баланс абсорбции

Уравнения рабочих линий

Кинетика процесса абсорбции Промышленные схемы абсорбции

Абсорбция – это процесс избирательного поглощения растворимого компонента газовой или паровой смеси (абсорбтив) жидкостным поглотителем – абсорбентом;

Это процесс обратимый (десорбция), селективный.

Применяют для получения готового продута, разделения газовых смесей (получение бензола из коксового газа), улавливание вредных (Н₂S, СО, влага) и ценных компонентов.

Различают два вида абсорбции:

1. Не происходит химического взаимодействия между поглотителем и поглощаемым веществом; упругость компонента над раствором; при Р,Т = const полностью определяется содержание компонента в жидкости; скорость зависит от диффузии; это процесс физической абсорбции.

2. Когда происходит химическое взаимодействие, парциальное давление над поглотителем определяется константами химических взаимодействий; скорость определяется химической абсорбцией. Этот процесс называют хемосорбцией.

Требования к абсорбентам

1. Селективность;

2. Максимальная растворимость поглощаемого компонента (это приведет к уменьшению расхода обсорбента);

3. Низкая летучесть;

4. Пожаро-, взрывобезопасные, дешевые, доступные, нетоксичные.

Материальный баланс абсорбции

G - расход инертного газа Ф_у;

L - расход абсорбента Ф_х;

М – Расход поглощаемого компонента (абсорбтива)

(Y_н, Y_к ), (Х_н, Х_к) – начальные и конечные концентрации абсорбтива в газовой смеси и в жидкой фазах, соответственно.

Обычно из уравнения материального баланса определяют общий расход абсорбента:

Из этого уравнения следует, что увеличение конечной концентрации абсорбтива в поглотителе приведет к уменьшению расхода последнего, что в свою очередь снизит эксплуатационные затраты. Однако уменьшение расхода абсорбента вызовет уменьшение его скорости в аппарате, что приведет к увеличению пограничного слоя, а следовательно к снижению коэффициентов массоотдачи и массопередачи. Чтобы этого избежать придется увеличивать высоту аппарата, что приведет к повышению капитальных затрат.

Тогда оптимальный расход абсорбента будет соответствовать минимуму на кривой суммарных затрат

В реальных массообменных аппаратах равновесие не достигается и, следовательно Х_к < Х*, а значит действительный расход абсорбента всегда должен быть больше минимального. Минимальный расход абсорбента определятся по формуле:

.

Действительный расход поглотителя можно найти по формуле:

,

где α – коэффициент избытка поглотителя.