Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова

телом газов, паров или растворенных веществ из окружающей среды. Понятие сорбции

включает как абсорбцию, так и адсорбцию. Для получения целевых продуктов, выделения компонентов из газовых смесей, удаления посторонних примесей из газовых и жидких смесей, осушки и в других случаях применяют сорбционные установки. Также сорбция используется для глубокой очистки вод замкнутого водопотребления и доочистки сточных вод от органических веществ, в том числе и от биологически жестких. Сорбция представляет собой один из наиболее эффективных методов глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ.

на избирательном поглощении газов или паров жидкими поглотителями – адсорбентами.

Физическая абсорбция обратима. На этом свойстве абсорбционных процессов основано выделение поглощенного газа из раствора – десорбция. Примерами использования процессов абсорбции в химической технологии и технике могут быть разделение углеводородных газов на нефтеперерабатывающих установках, получение соляной кислоты, аммиачной воды, очистка отходящих газов с целью улавливания ценных продуктов или обезвреживание газовых выбросов и т.п.

прямоточные, противоточные, одноступенчатые с рециркуляцией и многоступенчатые с рециркуляцией

движутся в одном направлении; при этом газ с большей концентрацией

абсорбтива приводится в контакт с жидкостью, имеющей меньшую концентрацию абсорбтива, а газ с меньшей концентрацией взаимодействует на выходе из абсорбера с жидкостью, имеющей большую концентрацию абсорбтива.

контактируют газ и жидкость, содержащие большие концентрации абсорбтива, а в

другом, противоположном конце — меньшие.
При противоточном процессе достигается большая конечная концентрация абсорбтива в абсорбенте, чем при прямоточном. Расход абсорбента также ниже. Однако из-за того что средняя движущая сила при противотоке ниже, габариты противоточного абсорбера больше, чем прямоточного.

или газовой фазы предусматривает многократный поток абсорбента или газовой фазы

через абсорбер. В рециркуляционных схемах абсорбции количество абсорбента, проходящего через абсорбер, при том же расходе значительно больше, чем в схемах без рециркуляции. В результате увеличения скорости абсорбента повышается коэффициент массоотдачи в жидкой фазе, что приводит к увеличению коэффициента массопередачи.
Рециркуляция абсорбента целесообразна в случае абсорбции труднорастворимых газов, а рециркуляция абсорбтива, которая приводит к увеличению коэффициента массоотдачи в газовой фазе, — в случае абсорбции хорошо растворимых газов.
Схема с рециркуляцией абсорбента позволяет включить в схему установки холодильник для охлаждения жидкости.

прямоток, противоток, рециркуляцию жидкости и рециркуляцию газа.
Большое практическое значение

имеет многоступенчатая противоточная схема с рециркуляцией жидкости в каждой ступени (рис. а). Рабочие линии строят на диаграмме у—х (рис. б) отдельно для каждой ступени, как и в случае нескольких отдельных одноступенчатых аппаратов.

абсорберы должны иметь развитую поверхность контакта фаз между газом и

жидкостью. По способу образования этой поверхности абсорберы можно разделить на следующие четыре основные группы:
поверхностные и пленочные;
насадочные, в которых поверхностью контакта фаз является поверхность растекающейся по специальной насадке жидкости;
барботажные абсорберы, в которых поверхность контакта фаз создается потоками газа (пара) и жидкости;
распыливающие абсорберы, в которых поверхность контакта фаз создается вследствие разбрызгивания жидкости.

Так как в поверхностных абсорберах поверхность контакта фаз невелика, то

устанавливают несколько последовательно соединенных аппаратов, в которых газ и жидкость движутся противотоком друг к другу.
На рисунке (1-распределитель; 2-труба;3-порог) оросительный абсорбер из горизонтальных труб, внутри которых протекает жидкость, а противотоком к ней движется газ. Уровень жидкости в трубах поддерживается с помощью порога. Охлаждение абсорбера происходит с поверхности орошаемой жидкости.

1-распределитель; 2-труба;3-порог.

пленочных абсорберах поверхностью контакта фаз является поверхность стекающей пленки жидкости.

К абсорберам этого типа относятся трубные аппараты, в которых жидкость стекает по внешней поверхности вертикальных труб сверху вниз, а газ подается с низу абсорбера противотоком стекающей пленке; абсорберы с плоскопараллельной или листовой насадкой; абсорберы с восходящей пленкой. В последних абсорберах взаимодействие между газом и жидкостной пленкой происходит в условиях прямотока.

1-труба; 2-распределительное устройство; 3-плоскопараллельная насадка.

работала эффективно, она должна удовлетворять следующим требованиям: обладать большой удельной

поверхностью; оказывать небольшое гидравлическое сопротивление газовому потоку; хорошо смачиваться рабочей жидкостью; равномерно распределять жидкость по сечению абсорбера; быть коррозиестойкой по отношению к рабочей жидкости и газу; обладать высокой механической прочностью; быть легкой; иметь невысокую стоимость.

а – плоскопараллельная; б – фасонные керамические и способы их укладки (в – навалом; г - организованно)

небольших скоростях газа течет по элементу насадки в виде тонкой

пленки. Поверхностью контакта фаз является смоченная поверхность насадки, и в этом режиме насадочные аппараты могут рассматриваться как пленочные. Чтобы жидкость не растекалась к стенкам аппарата, насадки загружаются посекционно. Между секциями устанавливают устройство для перераспределения жидкости.
Насадочные колонны работают наиболее эффективно в условиях режима подвисания, близкого к режиму захлебывания, т. е. такого режима, при котором вес находящейся на насадке жидкости становится равным силе трения газового потока о жидкость.

1-распределительное устройство; 2-насадка; 3-устройство для перераспределения жидкости; 4-решетка

которых одна под другой размещено определенное количество горизонтальных перфорированных перегородок

— тарелок, обеспечивающих течение жидкости сверху вниз, а пара — снизу вверх.
Тарельчатые колонны бывают с колпачковыми, клапанными, провальными ситчатыми тарелками, на которых имеет место неорганизованный перелив жидкости через отверстия, и с ситчатыми тарелками с переливными устройствами.
В колоннах с провальными тарелками газ проходит через отверстия тарелки и распределяется в слое жидкости, находящейся на тарелке, в виде струек и пузырьков.
На тарелках одновременно происходят барботаж пара через слой жидкости и частичный проход жидкости через отверстия тарелок. Такие конструкции тарелок очень чувствительны к расходу и давлению пара в колонне.

переливные устройства и пороги. Порог 3 служит для разрушения пены,

стекающей с вышерасположенной тарелки, а порог 4 для поддержания высоты столба жидкости на тарелке. Жидкость поступает на верхнюю тарелку, переливается через переливные устройства сверху вниз и удаляется из нижней части аппарата. Газ (пар) вводится в нижнюю часть аппарата и перемещается вверх, распределяясь на каждой тарелке в виде пузырьков или факелов.

1-тарелка; 2-переливное устройство; 3,4-пороги

– тарелка; 2 – уплотнение; 3 – регулируемый сливной порог;

4 – сливной патрубок; 5 – крепежный болт; 6 – регулировочный болт; 7 – кольцо; 8 – переливной порог; 9 - колпачок

Жидкость на тарелку поступает через переливной порог 3 с вышерасположенной тарелки. Для равномерного распределения жидкости по площади тарелки имеется порог 8. Высота слоя жидкости на тарелке поддерживается с помощью регулируемого переливного порога 3. Газ (пар) на тарелку поступает через паровые патрубки колпачков, диспергируясь прорезями на отдельные струи. Прорези колпачков выполняются в виде зубцов прямоугольной формы. Струи газа или пара при движении через слой жидкости распадаются на отдельные пузырьки. Жидкость сливается с тарелок через сливное устройство.
Интенсивность образования пены и брызг на колпачковых тарелках зависит от скорости пара и высоты слоя жидкости на тарелке.
Для создания большой площади поверхности массопередачи на тарелках устанавливается большое число колпачков.