Введение

В химической технологии широко распространены и имеют важное значение процессы массопередачи, характеризуемые переходом одного или нескольких веществ из одной фазы в другую. Путем переноса одного или нескольких компонентов из фазы в фазу можно разделять как гетерогенные так и гомогенные системы (газовые смеси, жидкие растворы и др.), причем наиболее часто процессы массопередачи используют для разделения гомогенных систем.

Процессы массопередачи обычно обратимы. Причем направление перехода вещества определяется концентрациями вещества в фазах и условиями равновесия.

Абсорбция относится к первой группе процессов массопередачи – процесс, в котором участвуют минимально три вещества: одно образует первую фазу, другое – вторую фазу, а третье представляет собой распределяемое между фазами вещество. Вещества, составляющие каждую из фаз, являются лишь носителями распределяемого вещества и сами не переходят из фазы в фазу.

В промышленности процессы абсорбции применяются главным образом для извлечения ценных компонентов из газовых смесей или для очистки этих смесей от примесей.

Области применения абсорбционных процессов в химической и смежных отраслях промышленности весьма обширны: Получение готового продукта путем поглощения газа жидкостью, разделение газовых смесей для выделения одного или нескольких ценных компонентов смеси, очистка газа от примесей вредных компонентов, улавливание ценных компонентов из газовой смеси для предотвращения их потерь, а также по санитарным соображениям.

Выбор способа разделения газа определяется технико-экономическими соображениями. Обычно абсорбция предпочтительнее в тех случаях, когда не требуется очень полного извлечения компонента.

Глава 1.Физическая сущность процесса.

В промышленности широкое использование получили процессы массообмена. Они используются для решения задач разделения жидких и газовых смесей, концентрирования, защиты окружающей среды (очистка сточных вод и отходящих газов).

В частности, для получения готового продукта, разделения смесей, улавливания ценных компонентов в химической технологии, также для очистки и обесцвечивания растворов в пищевой промышленности используются процессы абсорбции, ректификации и охлаждения газа.

Одним из способов практической реализации таких процессов является использование аппаратов насадочного типа. В этом случае в качестве поверхности контакта двух фаз (массообменной поверхности) выступает поверхность инородных тел – насадка, которую укладывают различными способами.

Вертикальный аппарат, заполненный насадочными телами, называется насадочной колонной.

В насадочных колоннах для создания развитой поверхности контакта фаз газ пропускают через колонну с насадкой, орошаемую жидкостью. Жидкость стекает по насадке в виде пленки, газ движется противотоком. Наибольшее распространение получила керамическая насадка в форме колец различного размера. Такая насадка называется кольцевой (кольца Рашига).

Кольца в колонне могут быть уложены в определенном порядке (рядами, установленными на торец) или засыпанными в навал. В первом случае насадку называют «регулярной» или «упорядоченной», во втором – «беспорядочной». Высота слоя насадки в свою очередь определяет рабочую высоту насадочной колонны.

Насадочные колонны с высокоэффективной и сравнительно недорогой насадкой при правильной организации гидродинамического режима во многих случаях оказываются экономичными для переработки высоко агрессивных и вязких продуктов. Контакт газа и жидкости в насадочной колонне, во время которого происходит обмен веществами или теплом между фазами, происходит в основном на смоченной поверхности насадки. В силу различных причин (недостаточное или неравномерное орошение, загрязнение части насадочных тел и т.д.), часть насадки во время работы остается не смоченной, что уменьшает поверхность контакта фаз. При некоторых условиях в слое насадки возможен барботаж, который увеличивает поверхность контакта фаз. Поэтому действительная поверхность контакта фаз отличается от физической поверхности насадки.

Основным показателем работы насадочной колонны является гидравлическое сопротивление, которое определяет энергетические затраты на перемещение газа через аппарат и служит важным показателем режима работы и состояния насадки в колонне.