1. Общие сведения

Абсорбция - это объемное поглощение газов и паров жидкостью (абсор­бентом) с образованием раствора. Процесс, обратный абсорбции, называется де­сорбцией.

Различают физическую, химическую и так называемую промежуточную абсорбцию.

Физическая абсорбция связана с образованием физического раствора без химического взаимодействия поглощаемого компонента и растворителя. Энергия взаимодействия поглощаемого компонента и растворителя всегда ≤ 20 кДж/моль поглощаемого вещества [1].

Химическая абсорбция (хемосорбция) связана с протеканием определён­ных химических реакций между поглощаемым компонентом и абсорбентом. Энергия взаимодействия в этом случае всегда > 25 кДж/моль поглощаемого веще­ства [1].

Промежуточная абсорбция связана с образованием между молекулами по­глощаемого вещества и абсорбента слабых координационных связей (например, водородных) с энергией взаимодействия 20 - 30 кДж/моль поглощаемого вещест­ва [1].

При физической абсорбции поглощающая способность абсорбента (при достижении равновесия) определяется константой фазового равновесия. Чем она меньше, тем лучше поглотительные возможности растворителя. Константа фазо­вого равновесия, в свою очередь, является функцией давления, температуры и со­става газа и жидкости, т.е.:

Решающее влияние принадлежит первым двум аргументам. С ростом дав­ления растворимость любого компонента газа увеличивается (константа фазового равновесия понижается). С ростом температуры растворимость плохо раствори­мых газов увеличивается (за исключением водных растворов), а растворимость хорошо растворимых газов уменьшается.

При химической абсорбции поглощающая способность абсорбента (при достижении равновесия) определяется константой равновесия конкретной хими­ческой реакции, которая, в свою очередь, подчиняется принципам Ля - Шателье. Поскольку поглощение идёт с уменьшением объёма, то с ростом давления рас­творимость абсорбируемого компонента увеличивается. Поскольку хемосорбция может идти как с выделением, так и с поглощением тепла, причём, в гораздо больших количествах, чем при физической абсорбции, то с ростом температуры растворимость абсорбируемого компонента будет уменьшаться, если реакция идёт с выделением тепла и, наоборот, будет возрастать, если реакция идёт с по­глощением тепла. Кроме того, при хемосорбции роль состава газовой и жидкой фазы, пожалуй, не менее значительна, чем давление и температура, ибо он может привести либо к полному прекращению реакции (при наличии ингибитора), либо к её стремительному протеканию в присутствии каталитических добавок.

С термодинамической точки зрения химическая абсорбция особо выгодна для удаления из газа компонентов с малыми концентрациями, в то время как для грубой очистки пригодны оба метода.

При физической абсорбции поглощаемый газ в результате молекулярной, конвективной, а также турбулентной диффузии из ядра газового потока перено­сится к границе раздела фаз, а затем, по такому же механизму равномерно рас­пределяется в объёме жидкости. При химической абсорбции эти процессы осложняются химической реакцией, причём, скорость каждого процесса сказывается на скорости реакции. Поскольку, скорость химической реакции, как правило, выше скорости диффузии, именно последняя (во всех своих проявлениях) является ли­митирующей стадией всего процесса.

2. Абсорбционно - десорбционные циклы. Абсорбцию, как правило, осуществляют в виде абсорбционно - десорбционного цикла, обобщённая схема которого приведена на рис.1. [2].

Исходный газ потоком I поступает в нижнюю часть абсорбера 1. В верх­нюю часть абсорбера потоком VI подаётся полностью регенерированный абсорбент.

Рис. 1. Схема абсорбционно - десорбционного цикла