Лекция 14 Лекция 1. Абсорбция. Поглощение газов или паров из газовых или паровых смесей жидким поглотителем
 Скачать 181.5 Kb.
|
|
Лекция №14 Лекция №1. Абсорбция. Поглощение газов или паров из газовых или паровых смесей жидким поглотителем. Процесс абсорбции отличает избирательность и обратимость.  Рис.1. Схема сочетания процессов абсорбции и десорбции: 1 – абсорбер; 2 – десорбер; 3 – теплообменник; 4 – холодильник; 5 – подогреватель; насос; 6 – дроссельный вентиль; «ИН+ПК» - исходная газовая смесь (инерт и + поглощаемый компонент); «А+ПК» - абсорбент + поглощаемый компонент; Q – подвод теплоты. Требования к абсорбенту.
Применение процесса абсорбции. а) получение целевых продуктов (абсорбция HCL водой в производстве соляной кислоты) б) выделение ценных компонентов газовых смесей (ацетилена из газов крекинга метана); в) удаление вредных примесей из газовых смесей (CO, CO2 из азотоводородной смеси при синтезе аммиака). Физическая абсорбция. Хемосорбция. Поглощение газа за счет его растворения в абсорбенте – ф. а. Поглощение газа в результате его химического взаимодействия с абсорбентом. – х.а. Равновесие в процессах абсорбции. Равновесие может быть представлено в форме закона Генри  – закона растворимости газа в жидкости (уравнение прямой в прямоугольных координатах   - тангенс угла наклона), где – коэффициент распределения, есть отношение Е (константы Генри) к Р (общего давления газовой фазы), а  и  - равновесные концентрации;или в форме криволинейной зависимости в прямоугольных координатах , если – переменная величина (зависит от уровня концентраций (см. рис.). Закон Генри «работает» в углу диаграммы фазового равновесия (область малых концентраций поглощаемого компонента (ПК).   Влияние температуры и давления на равновесие при абсорбции. В соответствии с принципом Ле - Шателье при возрастании температуры уменьшается концентрация ПК в жидкой фазе (см. рис.). При возрастании давления, напротив, увеличивается концентрация ПК в жидкой фазе (см. рис.).       Рис. Диаграмма фазового равновесия газ – жидкость. Влияние температуры на состояние равновесия систем газ – жидкость.  Проведение процесса абсорбции осуществляют при повышенном давлении и пониженной температуре. Реализация процесса десорбции осуществляется при пониженном давлении и повышенной температуре системы. Способы проведения процесса абсорбции. Прямоток (см. раздел «Некоторые общие вопросы процессов массообмена»), противоток (см. там же), противоток с рециркуляцией абсорбента. Абсорбция с рециркуляцией абсорбента. К такому способу абсорбции прибегают тогда, когда: стоимость абсорбента велика, и желательно сократить расход свежего абсорбента (в задачах проектирования); требуется увеличить плотность орошения насадки при сохранении расхода свежего абсорбента (в задачах эксплуатации).  Схема работы абсорбера с рециркуляцией абсорбента показана на рисунке. Коэффициент рециркуляции показывает: какая масса отработанного абсорбента возвращается на единицу массы свежего абсорбента, т.е. размерность этой величины есть кг А отраб./кг А свежего. Для вывода уравнения рабочей линии процесса абсорбции с рециркуляцией абсорбента составляют уравнение материального баланса для контура К1 по ПК  ; откуда . (1.1)Уравнение (1.1) – уравнение рабочей линии процесса абсорбции с рециркуляцией абсорбента. Для установления связи между составами жидкой фазы на входе в абсорбер составляют уравнение материального баланса для контура К1 по ПК  , откуда, при известных значениях   и , можно определить состав смеси . (2.1)При n = 0 уравнение (1.1) с учетом уравнения (2.1) трансформируется в уравнение р.л. для противоточного процесса абсорбции без рециркуляции  . Коэффициент рециркуляции имеет следующие предельные значения:  - для абсорбции без рециркуляции (на рисунке – р.л. 2);  - при предельном положении рабочей линии процесса абсорбции с рециркуляцией (на рисунке – р.л. 3), когда . Действительная рабочая линия построена для  и проходит через точки А( ) и С( ).Зная положение действительной рабочей линии, определяют число теоретических тарелок или число единиц переноса массы и далее по «списку». Заметим, что минимальное число теоретических тарелок получают при  , максимальное – при  . |