Введение

Абсорбцией называют процесс поглощения газов или паров из газовых или паро-газовых 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 поглощённого газа из раствора - десорбция.

Сочетание абсорбции с десорбцией позволяет многократно применять поглотитель и выделять поглощённый компонент в чистом виде. Во многих случаях проводить десорбцию не обязательно, так как абсорбент и абсорбтив представляют собой дешёвые или отбросные продукты, которые после абсорбции можно вновь не использовать (например, при очистке газов).

В промышленности процессы абсорбции применяются главным образом для извлечения ценных компонентов из газовых смесей или для очистки этих смесей от вредных примесей.

Абсорбционные процессы широко распространены в химической технологии и являются основной технологической стадией ряда важнейших производств (например, абсорбция окислов азота водой в производстве азотной кислоты; абсорбция аммиака, паров бензола, сероводорода и других компонентов из коксового газа; абсорбция паров различных углеводородов из газов переработки нефти и т.п.). Кроме того, абсорбционные процессы являются основными процессами при санитарной очистке выпускаемых в атмосферу отходящих газов от вредных примесей (например, очистка топочных газов от двуокиси углерода и д.р.).

Аппараты, в которых осуществляются абсорбционные процессы, называют абсорберами. Как и другие процессы массопередачи, абсорбция протекает на поверхности раздела фаз. Поэтому абсорберы должны иметь развитую поверхность соприкосновения между жидкостью и газом. По способу образования этой поверхности абсорберы можно условно разделить на следующие группы:

1. Поверхностные и плёночные;

2. Насадочные;

3. Барботажные;

4. Распыливающие.

Широкое распространение в промышленности в качестве абсорберов получили колонны, заполненные насадкой - твердыми телами различной формы.

В насадочной колонне жидкость течет по элементу насадки главным образом в виде тонкой пленки, поэтому поверхность контакта фаз является в основном смоченная поверхность насадки, и насадочные аппараты можно рассматривать как разновидность пленочных. Однако в последних пленочное течение жидкости происходит по всей высоте аппарата, а в насадочных абсорберах - только по высоте элемента насадки. При перетекании жидкости с одного элемента насадки на другой пленка жидкости разрушается и на нижележащем элементе образуется новая пленка. При этом часть жидкости проходит через расположенные ниже слои насадки в виде струек, капель и брызг. Часть поверхности насадки бывает смочена неподвижной (застойной) жидкостью.

Для того чтобы насадка работала эффективно, она должна удовлетворять следующим основным требованиям:

1. обладать большой поверхностью в единице объема;

2. хорошо смачиваться орошающей жидкостью;

3. оказывать малое гидравлическое сопротивление газовому потоку;

4. равномерно распределять орошающую жидкость;

5. быть стойкой к химическому воздействию жидкости и газа, движущихся в колонне;

6. иметь малый удельный вес;

7. обладать высокой механической прочностью;

8. иметь невысокую стоимость.

Насадок, полностью удовлетворяющих всем указанным требованиям, не существует, так как, например, увеличение удельной поверхности насадки ведет за собой увеличение гидравлического сопротивления аппарата и снижение предельных нагрузок.

Широко распространена насадка в виде тонкостенных керамических колец высотой, равной диаметру (колец Рашига), который изменяется в пределах 15 - 150 мм. Кольца малых размеров засыпают в абсорбер навалом. Большие кольца (размерами не менее 50 Ч 50 мм) укладывают правильными рядами, сдвинутыми друг относительно друга. Этот способ заполнения аппарата насадкой называют загрузкой в укладку, а загруженную таким способом насадку - регулярной. Регулярная насадка имеет ряд преимуществ перед нерегулярной, засыпанной в абсорбер навалом: обладает меньшим гидравлическим сопротивлением, допускает большие скорости газа. Однако для улучшения смачивания регулярных насадок необходимо применять более сложные по конструкции оросители. Хордовая деревянная насадка обычно используется в абсорберах, имеющих значительный диаметр. Основное ее достоинство - простота изготовления, недостатки - относительно небольшая удельная поверхность и малый свободный объем.