Схемы абсорбционных установок

В химическом производстве процесс абсорбции обычно прово­дят в непрерывном режиме. На рис. 18.2 представлена схема абсорбционно-десорбционной установки непрерывного действия. Газ, содержащий извлекаемый компонент, проходит через абсорбер 1 снизу вверх, а жидкость стекает сверху вниз. При этом уходящий из абсорбера газ встречается со свежим абсорбентом, что обеспе­чивает более полное извлечение поглощаемого компонента. По­глотитель из абсорбера направляется через теплообменник 2, где подогревается, после чего поступает в десорбер 3. Здесь абсор­бент освобождается от поглощенного компонента, насосом 4 по-

Рис. 18.2. Схема абсорбционно-десорбционной установки непрерывного

действия:

1 — абсорбер (насадочная колонна); 2 — теплообменник; 3 — десорбер (ректи­фикационная колонна); 4 — насос

дается в теплообменник для охлаждения, а затем возвращается в абсорбер.

В химической промышленности различают следующие прин­ципиальные схемы абсорбционных процессов: по направле­нию движения компонентов —прямоточные и противоточные; по числу ступеней контакта — одноступенча­тые с рециркуляцией и многоступенчатые с рециркуляцией.

Прямоточная схема. При прямоточной схеме взаимодействия компонентов потоки газа и абсорбента движутся параллельно друг другу (рис. 18.3, а). Газ с большей концентрацией распределяемо­го вещества приводится в контакт с жидкостью, имеющей мень­шую концентрацию этого вещества, а газ с меньшей концентра­цией взаимодействует на выходе из аппарата с жидкостью, имею­щей большую концентрацию распределяемого вещества. На диа­грамме Y—X, представленной на рис. 18.3, б, показано положе­ние рабочей линии, имеющей отрицательный наклон.

Противоточная схема. При использовании противоточной схе­мы (рис. 18.4, а) в одной части аппарата взаимодействуют газ и жидкость с повышенной концентрацией распределяемого компо­нента, а в противоположной части — с пониженной. На рис. 18.4, 6 построена диаграмма Y—X и показано положение рабочей линии.

Сравнивая прямоточную и противоточную схемы процесса по диаграмме Y—X, можно отметить, что противоточная схема обес­печивает большее значение конечной концентрации поглощае­мого компонента в абсорбенте и, следовательно, меньший расход

Рис. 18.3. Прямоточная схема абсорбции: а — схема движения потоков; б — взаимное расположение линии равновесия и рабочей линии; , мольный расход газовой и жидкой фаз соответствен­но; , — начальная и конечная относительные мольные доли поглощае­мого компонента в газовой фазе; , — начальная и конечная относитель­ные мольные доли этого компонента в жидкой фазе

Рис. 18.3. Прямоточная схема абсорбции: а — схема движения потоков; б — взаимное расположение линии равновесия и рабочей линии; , мольный расход газовой и жидкой фаз соответствен­но; , — начальная и конечная относительные мольные доли поглощае­мого компонента в газовой фазе; , — начальная и конечная относитель­ные мольные доли этого компонента в жидкой фазе

абсорбента. Однако при противотоке движущая сила процесса мень­ше, чем при прямотоке, поэтому необходимы большие размеры аппарата.

Схемы с рециркуляцией абсорбента или газа по сравнению со схемами без рециркуляции имеют следующую особенность. При одном и том же расходе свежего абсорбента (или свежего газа) количество жидкости (газа), проходящего через аппарат, значи­тельно больше. Это приводит к повышению коэффициента массопередачи и некоторому уменьшению движущей силы процесса. Окончательный выбор схемы зависит от конкретных условий и назначения процесса абсорбции.

Эффективность проведения процесса абсорбции зависит от того, насколько развита поверхность контакта фаз в аппарате. По спо­собу формирования этой поверхности абсорберы услов­но разделяют на поверхностные и пленочные (например, насадочные колонны), барботажные (например, тарельчатые колон­ны) и аппараты с распылением жидкости. Конструкции насадочных и тарельчатых колонн подробно рассмотрены в гл. 17.

Контрольные вопросы

1.Что называется процессом абсорбции?

2.Запишите уравнение материального баланса процесса абсорбции.

3.Какие факторы влияют на расход абсорбента?

4.Сравните прямоточную и противоточную схемы процесса абсорбции

Глава 19