35. Аппараты физико-химической очистки газа. Абсорбция. Десорбция. Хемосорбция. Физико-химическая сущность процессов.

В зависимости от физико-химических свойств загрязняющих веществ и от условий, при которых осуществляется их отделение, наиболее часто применяют процессы абсорбции, адсорбции, окисления и восстановления, а также каталитическое (обычно гетерогенные, главным образом гетерогенное каталитическое окисление или восстановление). Важными критериями являются канцерогены загрязняющего вещества в газе, объем газа, температура и содержание твердых частиц. Важно также решить такие вопросы, как:

 будет аппарат работать непрерывно или с перерывами;

 циклично, с регенерацией активного вещества, или нециклично и т.д.

Кроме того, на результат выбора влияют местные условия: например, можно ли использовать отделяемые вещества для других целей, а также будет ли выбрасываемый продукт негативно влиять на окружающую среду.

Наибольшее распространение получили абсорбционные методы.

Абсорбцией называют процесс поглощения газов или паров из газовых или парогазовых смесей жидким поглотителем – абсорбентом. Если поглощаемый газ – абсорбтив – химически не взаимодействует с абсорбентом, то такую абсорбцию называют физической (непоглощаемую составную часть газовой смеси называют инертом, или инертным газом). Если же абсорбтив образует с абсорбентом химическое соединение, то такой процесс называют хемосорбцией. В технике часто встречается сочетание обоих видов абсорбции.

Физическая абсорбция (или просто абсорбция) обычно обратима. На этом свойстве абсорбционных процессов основано выделение поглощенного газа из раствора -–десорбция. Десорбцию газа проводят отгонкой его в токе инертного газа или водяного пара в условиях подогрева абсорбента или снижения давления над абсорбентом. Отработанные после хемосорбции абсорбенты обычно регенерируют химическими методами или нагреванием.

Сочетание абсорбции и десорбции позволяет многократно применять поглотитель и выделять поглощенный газ в чистом виде. Часто десорбцию проводить не обязательно, так как полученный в результате абсорбции раствор является конечным продуктом, пригодным для дальнейшего использования.

В промышленности абсорбцию применяют для решения следующих основных задач:

1. для получения готового продукта (например, абсорбция SO₃ в производстве серной кислоты, абсорбция HCl с получением хлороводородной кислоты, абсорбция оксидов азота водой в производстве азотной кислоты и т.д.); при этом абсорбцию проводят без десорбции;

2. для выделения ценных компонентов из газовых смесей (например, абсорбция бензола из кокосового газа; абсорбция ацетилена из газов крекинга или пиролиза природного газа и т.д.); при этом абсорбцию проводят в сочетании с десорбцией;

3. для очистки газовых выбросов от вредных примесей (например, очистка топочных газов от SO₂, очистка от фтористых соединений газов, выделяющихся при производстве минеральных удобрений и т.д.). Очистку газов от вредных примесей адсорбцией используют также применительно к технологическим газам, когда присутствие примесей недопустимо для дальнейшей переработки газа (например, очистка коксового и нефтяного газов от H₂S, очистка азотоводородной смеси для синтеза аммиака от СО₂ и СО и т.д.). В этих случаях извлекаемые из газовых смесей компоненты обычно используют, поэтому их выделяют десорбцией;

4. для осушки газов, когда в абсорбционных процессах (абсорбция, десорбция) участвуют две фазы – жидкая и газовая, и происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую (при абсорбции) или, наоборот, из жидкой фазы в газовую (при десорбции), причем инертный газ и поглотитель являются только носителями компонента, соответственно, в газовой и жидкой фазах и в этом смысле в массопереносе не участвуют.

Аппараты, в которых проводят процессы абсорбции, называют абсорберами. При проведении абсорбции в качестве абсорбентов применяют воду, органические растворители, не вступающие в реакцию с извлекаемым газом, и водные растворы этих веществ. При хемосорбции в качестве абсорбента используют водные растворы солей, органические вещества и водные суспензии различных веществ. Установки для абсорбции могут быть разомкнутыми (без регенерации абсорбента) и циркуляционными (с регенерацией абсорбента).