Глава XV

Абсорбция и десорбция

1. Сущность процессов абсорбции и десорбции

Абсорбция — процесс избирательного поглощения компонен­тов газовой смеси жидким поглотителем (абсорбентом). Процесс выделения из абсорбента поглощенных компонентов газа назы­вается десорбцией.

В отличие от ректификации процесс абсорбции происходит в основном однонаправленно, т. е. из газа извлекаются соответ­ствующие компоненты, а из абсорбента в газовую фазу они прак­тически не переходят. Аналогичное замечание относится и к де­сорбции.

В нефте- и газоперерабатывающей промышленности процесс абсорбции применяют для разделения, осушки и очистки углево­дородных газов. Из природных и попутных газов извлекают зтан, пропан, бутан и компоненты бензина, сероводород (хемо- сорбция *), разделяют газы пиролиза и каталитического крекинга и т. п.

Схематически процесс абсорбции (десорбции) представлен на рис. XV-1.

Для осуществления процесса абсорбции необходимо, чтобы парциальное давление извлекаемого компонента в газовой фазе р_г было больше, чем в абсорбенте р_ж. Разность этих давлений Ар = р_г — р_ж определяет движущую силу процесса абсорбции. При АР > 0 происходит процесс абсорбции, при АР < 0 — про­цесс десорбции. Процесс абсорбции (десорбции) прекращается, когда система достигает состояния равновесия, т. е. р_г = Рг = Рж-

Поскольку парциальное давление компонента пропорционально его концентрации, движущую силу при абсорбции (десорб­ции) можно измерять также разностью концентраций в газо­вой и жидкой фазах: Аг/' = у' — у'* или Ах' = х'* — х' (см. ГЛ. XII).

* Сорбция, сопровождаемая химическими реакциями.

Процессы абсорбции и десорбции обычно осуществляют на одной установке, включающей абсорбер и десорбер (рис. XV-2). Регенерированный абсорбент возвращают в абсорбер.

__ ^un+i

Gi L₀

(XV,3)

Xi

J^iYi _e jjq

KiGi G_n+1

Входящий в это выражение комплекс величин

LiiKfit = Ai (XV,4)

называется фактором абсорбции, а

Lo/G_n+i = l (XV,4а)

удельным расходом абсорбента.

Таким образом уравнение равновесия примет следующий вид:

AiYi^lXi (XV,5)

Материальный баланс абсорбера в приведенных концентрациях запишется так:

(Уп₊1 - Ki) = (Х_я - х₀) (XV,6)

или

Уп₊1-У_г=ЦХп-Х₀) (XV,7)

Откуда удельный расход абсорбента

Gi

или

цесс абсорбции, рассмотрим работу однотарельчатого абсорбера (i = 1). Тогда из уравнения (XV, 10) следует, что

Y₂ + A₀Y_q 1 + А_г

(XV, 11)

Рис. XV-3. Схема потоков для нижней части абсорбера.

или

Yi

Lo

X,