ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ И ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ АБСОРБЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ. КОНСТРУКЦИИ АБСОРБЕРОВ.
· Абсорбция – процесс избирательного поглощения газов жидким поглотителем – абсорбентом. (процесс растворения) переход в-ва из газов. фазы в жид.
Абсорбция в промышленности применяется:
1. для выделения из газовых смесей ценных компонентов
2. для очистки технологических газов (от СО2)
3. санитарная очистка газов
«+» - низкая стоимость абсорбентов
- хорошо отработанное аппаратурное оформление.
Различают:
· Физическую абсорбцию- поглощение газа происходит за счет растворимости без протекания химич.р.
· Химическую абсорбцию- протекает хим. р., м.б. 2-х видов –необратимая и обратимая.
Обратный процесс– десорбция – используется для регенерации р-ля и получения газа в чистом виде.
Требования, предъявляемые к абсорбентам:
1. высокая поглотительная способность
2. легкость регенерации
3. избирательность
4. хорошая кинетика (д.б. быстрой)
5. хорошие физические эксплуатационные х-ки( нелетучесть, неагрессивность, нетоксичность, пожаро и взрыво- неопасность)
6. доступность и дешевизна.
Равновесие в процессах абсорбции:
Растворимость газов в жид. зависит от св-в газа и жид., Т0 и Р.
Равновесие в идеальных растворах подчиняется з-ну Генри: Р*=К*х (Па)- равновесная упругость компонента над раствором =мольной доли компонента в жид.(х).
К-константа Генри (находится по справочникам).
Р=Р*у- З-н Дальтона
У*=(К/р)*х или У*=м*х,
Где Р-общее давление,
м- константа фазового равновесия.
|
|
|
Если з-н Генри соблюдается, то равновесная кривая – прямая.
Чтобы сместить р. в сторону абсорбции, нужно уменьшить Т0, увеличить Р, т.к. процесс абсорбции – экзотермический, число молей уменьшается (V уменьшается в процессе абсорбции).
Принципиальные схемы процессов абсорбции:
Прямоток.
Противоток.
Схема с рециркуляцией жидкости.
Существует понятие кратность циркуляции (n) – это отношение количества прошедшей ч/з абсорбер жидкости к количеству свежей жидкости (L).
n=Ln/L
Теплообменник позволяет снять тепло абсорбции. Рециркуляция используется для отвода тепла в выносном холодильнике для увеличения плотности орошения насадки => и улучшения массообмена.
В любой рециркуляционной схеме есть продувка, т.е. сброс некоторого количества рециркуляционной жидкости для предотвращения накопления нежелательных в-в.
Конструкции абсорберов.
По способу образования контакта фаз делят:
1. поверхностные и пленочные
2. насадочные
3. тарельчатые (барботажные)
4. распыливающие.
1.Поверхностные и пленочные:
аппараты с фиксированной поверхностью контакта фаз.
F=M/(Ky*ΔYcp)
А) Оросительный поверхностный абсорбер.
Сверху подают охлаждающую воду.
|
|
|
Абсорбер может работать с отводом тепла.
«+» 1. позволяет отвести тепло.
2. маленькое гидравлическое
сопротивление.
«- « 1. сложность конструкции
2. маленькая поверхность контакта фаз (пов-ть течения жид.).
Данный тип абсорберов используется для абсорбции хорошо растворенных газов.
Б) Пленочные абсорберы.
1. трубчатый пленочный абсорбер.
В каждую трубку вставляется специальный распределитель жидкости, чтобы жидкость текла пленкой.
Скорость газа д.б. не более 5м/с,
иначе будет захлебывание, и газ поднимет жидкость вверх. «+»
1. высокоинтенсивный, т.к. все процессы в пленке интенсивнее.
2. возможен отвод тепла.
3. низкое гидравлическое сопротивление.
«-« 1. трудность создания равномерной пленки по всей длине трубы.
2. возможность захлебывания при нарушении режима.
2. абсорбер с листовой насадкой.
Есть ряд листов, установленных вертикально, которые помещены в кожух.
«+» 1. простота устройства
2. мизерное гидравлическое сопротивление.
3. высокая эффективность.
«-« 1. трудность создания равномерной пленки по всей высоте аппарата.
2. невозможность прямого отвода тепла.
3. трубчатый пленочный абсорбер с восходящим движением пленки (прямоточного типа).
|
|
|
Скорость газа в трубках > 5м/с => газ тянет жидкость пленкой по стенке трубы.
«+» 1. Пленка устойчивая
2. абсорбер эффективный
3. возможен отвод тепла.
«-« 1.большое гидравлическое сопротивление по газу
2. сложность конструкции => трудно обеспечить устойчивую пленку.
2.Насадочные абсорберы.
Колонны, загруженные насадочными телами. Любой абсорбер состоит из кожуха, колосниковой решетки, сама насадка, распределительное устройство.
Насадки бывают:
· деревянные хордовые «+» 1. простота устройства
· кольцевые (Рашига) D=H 2. низкое гидравлич. сопротивление
· Кольца Паля- седловые 3. возможность использования в
· Блочные насадки агрессив.среде
«-« 1. трудность работы с загрязнен. жид.
2. невозможность прямого отвода тепла.
Устройства для распределения жидкости:
1. брызгалки (душ)
2. распределит. плита
3. тарельчатый ороситель
|
|
|
4. распределит. желоб.
3.Тарельчатые (барботажные) колонны.
Особенность аппаратов: ступенчатый характер процесса , т.е. процесс взаимодействия газа с жид. происходит только на тарелке.
Тарелки классифицируют:
1. Перекрестного типа
· Колпачковые (имеется паровой патрубок, на который одевается колпачок. Каждый колпачок имеет определенные отверстия для равномерного распределения газа.)
· Ситчатые
· Клапанные( каждое отверстие закрывается специальным клапаном. Степень открытия клапана зависит от скорости газа. Клапанная тарелка работает в саморегулирующем режиме.)
2. Провальные тарелки (газ и жидкость идут ч/з одни и те же отверстия. D отверстий>, чем у ситчатойтарелки.)
«+» простые с хорошим перемешиванием. М.б. решетчатые и трубчатые (охлаждающ. Вода идет по трубам, а газ и жидкость по межтрубному пространству. Газ идет снизу вверх).
3. Прямоточного типа.
· Тарелка S- образная или юнифлюкс
· Чешуйчатая (терка).
«+» барботажных абсорберов:
1. большая поверхность контакта фаз
2. возможность работы с загрязнен. средами
3. возможность отвода тепла.
«-« барботажных абсорберов:
1. сложность конструкций
2. высокое гидравлическое сопротивление
3. применяются в схемах, работающих под давлением.
Распыливающего типа.
Контакт происходит путем взаимодействия газа с каплями жид.
1. полые форсуночные.
Чем меньше капли, тем больше поверхность контакта фаз. «+» 1. низкое гидравлич. сопротивление
2. простота конструкции
3. возможность работы на сильно запыленном газе.
«-« 1. большие размеры (D,H), т.к. нужны малые скорости газа, чтобы не было брызгоуноса капель.
2. большой расход Е на распыливание жидкости.
3. Невозможность отвода тепла.
2. Скоростные прямоточные.
Основным элементом явл. труба Винтури. В горловине жидкость распыливается на мельчайшие капли. В диффузоре скорость газа уменьшается, капли сливаются и уходят в виде жидкости.
«+» 1. высокая эффективность работы
2. возможность работы с большими объемами газа.
«-« 1. высокое гидравлическое сопротивление
2. невозможность отвода тепла
3. работа только в прямотоке.
3. Механические распыливающие абсорберы.
С вращающимися лопастями.
Жидкость разбрызгивается и взаимодействует c газом.
«+» 1. высокая эффективность
2. низкое гидравлическое сопротивление.
«-« 1. сложность конструкции (наличие движущихся частей вал)
2. повышенный расход Е на разбрызгивание жидкости.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 537; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!