7.1.5 Промышленные схемы абсорбции

В технике используют следующие схемы абсорбции: одноступенчатые, многоступенчатые, прямоточные, противоточные, с рециркуляцией по жидкости и по газу, без рециркуляции.

На рисунке 7.4 представлены противоточная (а), прямоточная (б) и противоточная с рециркуляцией по жидкости (в) схемы абсорбции.

Д

а – противоточная; б – прямоточная; в – противоток

с рециркуляцией по жидкости

Рисунок 7.4 – Принципиальные схемы абсорбции

остоинства противоточного движения: по данной схеме можно получать более концентрированные растворы; меньший, чем у прямотока расход поглотителя при одинаковых начальных концентрациях.

Достоинства прямотока: низкое гидравлическое сопротивление, движущая сила достигает наибольшего значения, и следовательно, меньшие габариты абсорбера.

Во многих аппаратах стремятся сохранить достоинства прямотока и противотока. Это достигается в секционных аппаратах, где во всей колонне осуществляется противоток, а в секциях – прямоток, чтобы не было режима захлебывания.

Схемы с рециркуляцией предусматривают многократный возврат в аппарат либо абсорбента, либо газа.

Достоинства рециркуляции: увеличивается смачиваемость насадки.

Недостатки: наличие дополнительного оборудования (насос), дополнительных затрат; движущая сила с рециркуляцией меньше.

Многоступенчатые схемы применяются, когда требуется аппарат большой высоты, поэтому его разбивают на два аппарата поменьше.

Практическое значение имеет противоточная двухступенчатая абсорбция с рециркуляцией абсорбента (рисунок 7.5).

На диаграмме X–Y (рисунок 7.6) рабочая линия для всей системы изображается прямой АВ, которая состоит из отрезков АС и СВ, соответствующих рабочим линиям отдельных колонн.

Рисунок 7.6 – Рабочая и равновесная

линии двухступенчатой абсорбции

7.1.6 Конструкции абсорберов

Выбор типа абсорбера определяется видом контакта потоков газа и жидкости. Для создания развитой поверхности контакта фаз газ пропускают через колонну с насадкой, орошаемой жидкостью, – насадочные абсорберы (рисунок 7.7), либо через аппарат, в котором жидкость распыливается форсунками или вращающимися механическими элементами – распыливающие абсорберы (рисунок 7.8). Для хорошо растворимых газов используют поверхностные абсорберы, в которых газ пропускают над поверхностью жидкости или над поверхностью текущей пленки жидкости – пленочные (рисунок 7.9). Кроме того, газ может распределяться в жидкости в виде струек и пузырьков – барбот

а – со сплошным слоем насадки; б – с секционной загрузкой насадки

Рисунок 7.7 – Насадочные абсорберы

ажные абсорберы (рисунок 7.10).

К абсорбционным аппаратам предъявляются следующие требования:

– абсорбер должен обладать развитой поверхностью контакта фаз;

– иметь большие предельные нагрузки по жидкости, газу или пару;

– иметь небольшое гидравлическое сопротивление;

– иметь небольшую стоимость и т.д.

Наиболее широкое распространение получили насадочные и барботажные тарельчатые абсорберы.

а б

а – пленочный каскадный абсорбер; б – трубчатый абсорбер

Рисунок 7.9 – Пленочные абсорберы

а – с неорганизованным переливом жидкости;

б – с переливными устройствами

Рисунок 7.10 – Барботажные абсорберы