Ответы.

Билет №1.

2) Абсорбция, плотность орошения. Насадочный, трубчатый и пластинчатый абсорберы. Режимы работы абсорбера.

Абсорбцией называется процесс поглощения газов или паров из газовых или парогазовых смесей жидкими поглотителями (абсорбентами).

При физической абсорбции, поглощаемый газ (абсорбтив), не взаимодействует химически с абсорбентом. Если же абсорбтив образует с абсорбентом химическое соединение, то процесс называется хемосорбцией.

Физическая абсорбция в большинстве случаев обратима. На этом свойстве абсорбционных процессов основано выделение поглощенного газа из раствора -десорбция.

Сочетание абсорбции с десорбцией позволяет многократно применять поглотитель и выделять поглощенный компонент в чистом виде.

В промышленности процессы абсорбции применяются главным образом для:

1) извлечения ценных компонентов из газовых смесей;

2) для очистки этих смесей от вредных примесей.

(например, поглощение аммиака, бензола из коксового газа, абсорбция хлористого водорода водой и др.)

В качестве абсорбентов могут применяться вода, органические растворители. На химическом комбинате в основном применяются высококипящие углеводороды: пентан, гексан и др.. Метод применяется когда разница между температурами кипения не менее 10°С. Разделение идет за счет разницы температур кипения, но с помощью холодного абсорбента, который орошает колонну сверху. Абсорбцию проводят при температуре не выше 20°С, т.к. резко падает растворимость газов. Абсорбент увлекает за собой вниз колонны высококипящий компонент. Соотношение абсорбента и углеводорода составляет 5-8:1.

Абсорбенты должны обладать избирательным действием, т.е. хорошо поглощать не всю смесь газов или паров, а лишь определенные компоненты.

Абсорбция - процесс диффузионный, поэтому скорость абсорбции определяется скоростью диффузии.

Трубчатый абсорбер

Сходен по устройству с теплообменником пленочного типа. Поглотитель поступает на верхнюю трубную решетку, распределяется по трубам и стекает по из внутренней поверхности в виде тонкой пленки

Газ движется по трубам снизу вверх навстречу стекающей жидкой пленке Для отвода выделяющегося при абсорбции тепла по межтрубному пространству пропускают воду или другой охлаждающий агент.

Насадочные абсорберы

Представляют собой колонны, загруженные насадкой - твердыми телами различной формы; при наличие насадки увеличивается поверхность соприкосновения газа и жидкости.

Наиболее распространена насадка в виде тонкостенных колец высотой равной диаметру, который колеблется в пределах 15-150 мм.

Кольца беспорядочно засыпают в аппарат навалом, либо укладывают правильными рядами, сдвинутыми друг относительно друга. Кольца изготавливают из антикоррозионных материалов (керамика, фарфор), реже из стали.

В качестве насадок применяют также кокс и дробленный кварц, засыпаемые в виде кусков размером 25-100 мм.

Основными характеристиками насадок являются удельная поверхность и свободный объем. Жидкость стекает по поверхности насадки тонкой пленкой и одновременно распределяется в слое насадки в виде капель и брызг. При подаче жидкости на беспорядочно загруженную насадку не достигается равномерное распределение жидкости по сечению насадки на всей высоте ее слоя, т.е. плотность засыпки насадки возле стенок всегда меньше, чем по оси аппарата.

Вследствие этого жидкость растекается к стенкам, причем на некотором расстоянии от верхнего уровня слоя орошения центральной части насадки часто становится недостаточным.

Насадка-1 опирается на решетки-2, в которых имеются отверстия для прохождения газа и стока жидкости. Газ поступает в колонну снизу и движется вверх противотоком по отношению к жидкости. Подаваемая на насадку жидкость должна быть равномерно распределена по сечению колонны. Для подачи жидкости применяют желоба, дырчатые и др. устройства. В абсорбере жидкость подается на насадку при помощи распределительного стакана-3 (брызгалка), в котором имеется большое количество отверстий диаметром 3-6 мм. Жидкость поступает в распределительный стакан из напорного бака или подается непосредственно насосом и вытекает из отверстий стакана отдельными струями. Чтобы предотвратить растекание жидкости к стенкам, иногда насадку засыпают не сплошь на всю высоту, а в виде отдельных слоев, как показано на рисунке. Высота отдельных слоев 1,5-3 м. Для перераспределения жидкости и отвода ее от стенок под каждым слоем насадки, кроме нижнего, устанавливают направляющий конус-4.

Достоинства:

1) простота конструкции;

2) более низкое, чем в барботажных абсорберах гидравлическое сопротивление. Недостатки:

1) нельзя применять для орошения загрязненные жидкости;

2) нельзя применять малых количеств орошения;

3) затруднен отвод тепла (только через выносные холодильники).

Плотностью орошения называется объем жидкости, проходящей через единицу площади поперечного сечения колонны за единицу времени.