Химическая абсорбция

К процессам химической абсорбции отходящих газов относятся моноэтаноламиновая (МЭА), поташная и щелочная очистка газов от диоксида углерода, многие процессы очистки газов от сероводорода, медноаммиачная очистка от оксида углерода и другие процессы.

Протекание химической реакции в процессе абсорбции оказывает влияние как на равновесие между фазами, так и на кинетику абсорб- ции. В этом случае кинетика абсорбции определяется не только скоро- стью массообмена, но и кинетическими закономерностями реакции.

При протекании в жидкой фазе реакции между растворенным га- зообразным компонентом и поглотителем часть компонента переходит в связанное состояние и концентрация свободного компонента в жид- кости понижается. Такое понижение приводит к увеличению концен- трационного градиента и ускорению абсорбции в жидкой фазе по сравнению с физической абсорбцией. Это ускорение тем больше, чем выше скорость химической реакции.

При очень значительных скоростях реакции ускорение абсорбции может быть настолько большим, что сопротивление жидкой фазы ста- новится равным нулю. Наоборот, при очень медленных реакциях уско- рение настолько мало, что им можно пренебречь и рассматривать про- цесс как физическую абсорбцию.

Ускорение абсорбции при протекании химической реакции в жидкой фазе может быть учтено, если принимать движущую силу та- кой же, как при физической абсорбции; или увеличением движущей силы, если принимать коэффициент массоотдачи таким же как при фи- зической абсорбции.

Между обоими способами существует зависимость:

W_а = _ж^I F_ж = _жF(_ж + ),

где _ж - коэффициент массоотдачи в жидкой фазе при физической абсорбции;

_ж - то же при протекании реакции, отнесенный к движущей силе при физиче- ской абсорбции; _ж - движущая сила процесса физической абсорбции; - уве- личение движущей силы в жидкой фазе при протекании в ней реакции

Отсюда коэффициент ускорения абсорбции в жидкой фазе при протекании в ней реакции  равен:

 = _ж^I /_{ж =} 1+  /_ж.

Поглотительная способность раствора зависит в значительной мере от константы химической реакции. Зависимость растворимости от давления в данном случае более сложная, чем при физической абсорб- ции. Характерная особенность растворимости газов в хемосорбентах заключается в медленном, как правило, росте растворимости с увели- чением давления. Чем выше давление, тем медленнее увеличивается растворимость.

Теплота растворения при этом велика (до 125 кДж/моль), поэтому растворимость сильно зависит от температуры. Чем меньше концен- трация растворенного газа, тем больше мольная теплота растворения, поэтому при малых концентрациях газа в регенерированных раствори- телях давление его над раствором резко снижается при уменьшении температуры. Это позволяет достигнуть более тонкой очистки, чем при физической абсорбции.

Емкость хемосорбента обычно мало зависит от давления, поэтому хемосорбция более выгодна при небольшой концентрации примесей в газе, а регенерацию необходимо проводить главным образом путем по- вышения температуры, а не снижения давления.