Распыливающие абсорберы

В абсорберах этого типа тесный контакт между фазами достигается путем распиливания или разбрызгивания различными способами жид­кости в газовом потоке.

XIV-25.

XIV-24.

Полый распиливающий абсорбер (рис. XIV-24) представляет собой колонну, в верхней части корпуса 1 которой имеются форсунки 2 для распиливания жидкости (главным образом механические). В распилива­ющих абсорберах объемные коэффициенты массопередачи быстро сни­жаются по мере удаления от форсунок вследствие коалесценции капель и уменьшения поверхности фазового контакта. Поэтому оросители (фор­сунки) в этих аппаратах обычно устанавливают на нескольких уровнях.

К достоинствам полых распиливающих абсорберов относятся: про­стота устройства, низкое гидравлическое сопротивление, возможность работы с загрязненными газами, легкость осмотра, очистки и ремонта. Недостатки этих аппаратов: невысокая эффективность, значительный расход энергии на распиливание жидкости, трудность работы с загрязнен­ными жидкостями, необходимость подачи больших количеств абсорбента для увеличения количества капель и соответственно — поверхности кон­такта фаз, низкие допустимые скорости газа, значения которых ограни­чены уносом капель жидкости.

Распыливающие абсорберы применяются главным образом для погло­щения хорошо растворимых газов, так как вследствие высокой относи­тельной скорости фаз и турбулизации газового потока коэффициенты массоотдачи в газовой фазе (b_г) в этих аппаратах достаточно высоки.

Значительно более эффективными аппаратами являются прямоточные распыливающие абсорберы, в которых распыленная жидкость захваты­вается и уносится газовым потоком, движущимся с большой скоростью (20-30 м/сек и более), а затем отделяется от газа в сепарационной камере. К аппаратам такого типа относится абсорбер Вентури (рис. XIV-25), основной частью которого является труба Вентури. Жидкость поступает в конфузор 1 трубы, течет в виде пленки и в горловине 2 распыливается газовым потоком. Далее жидкость выно­сится газом в диффузор 3, в котором постепенно снижается скорость газа, и кинетическая энергия газового потока переходит в энергию давления с минимальными потерями. Сепарация капель происходит в камере 4.

К распыливающим относятся также механические абсор­беры, в которых разбрызгивание жидкости производится с помощью вращающихся устройств, т.е. с подводом внешней энергии для образо­вания возможно большей поверхности контакта фаз между газом и жид­костью.

На рис. XIV-26 представлена схема роторного центробежного абсор­бера с вертикальным вращающимся валом. В этом аппарате вращающиеся тарелки 1, укрепленные на валу, чередуются с неподвижными тарелками 2, которые крепятся к кор­пусу колонны. Тарелки 1 снабжены кольцевыми вертикальными рёбрами 3, а тарелки 2 — коаксиальными ребрами. При таком устройстве между вращающимися и неподвижными тарелками образуются кольцевые каналы. Жидкость поступает в центральную часть ко­лонны и под действием центробежной силы разбрызгивается кромкой вращающегося реб­ра. Капли пролетают пространство, заполнен­ное газом, и ударяются о стенку соответст­вующего ребра неподвижной тарелки. Таким образом, при движении жидкости от центра к периферии тарелки происходит много­кратное контактирование фаз.

Механические абсорберы компакт­нее и эффективнее распыливающих абсорберов других типов. Однако они значительно сложнее по устройству и требуют больших затрат энергии на осуществление процесса. Во многих случаях в системах газ—жидкость для диспергирования одной фазы в другой оказывается достаточным использование энергии потока газа, взаимодействующего с жидкостью, и подвод внешней энер­гии для этой цели нецелесообразен.

Десорбция

Выделение поглощенного газа из поглотителя (абсорбента) производят с целью получения этого газа в чистом виде и регенерации поглотителя для его повторного использования. Если концентрация газа в газовой фазе ниже концентрации, соответствующей равновесию газ—жидкость, то газ, переходит из раствора в газовый поток, т.е. происходит процесс десорбции.

Десорбцию газа проводят:

1) отгонкой его в токе инертного газа или водяного пара;

2) путем подвода тепла к абсорбенту;

3) путем снижения давления над абсорбентом.

Отгонка в токе инертного газа или водяного пара. В этом случае десорбирующим агентом является инертный газ или водяной пар. Десорбирующий агент приводят в соприкосновение с раствором. Так как пар­циальное давление распределяемого компонента над раствором выше, чем равновесное давление в десорбирующем агенте, то происходит переход этого компонента из раствора в поток газа или водяного пара.

Для более полного выделения растворенного газа из поглотителя про­цесс десорбции в токе инертного газа (водяного пара) обычно осуществ­ляют в противоточных тарельчатых или насадочных колоннах. В качестве инертного газа, как правило, используют воздух, с которым смешивается выделяющийся из поглотителя газ. Последующее извлечение газа из газовой смеси затруднительно. Поэтому данный метод десорбции при­меняют в тех случаях, когда извлеченный из газовой смеси компонент в дальнейшем не используется (например, является вредной примесью, удаляемой из смеси).

Водяной, пар как десорбирующий агент применяют для извлечения нерастворимых в воде газов. При этом смесь десорбированного газа и водяного пара из десорбера направляют в конденсатор, в котором происходит отделение газа от водяного пара путем конденсации послед­него. Если же температура кипения десорбированного компонента высока, то его конденсируют совместно с водяным паром и затем отделяют от воды отстаиванием.

Подвод тепла к абсорбенту. При подводе тепла в десорбер, например при обогреве его глухим паром, из раствора вместе с десорбируемым ком­понентом испаряется часть абсорбента. Для разделения образующейся при этом смеси применяют ректификацию.

Снижение давления над абсорбентом. Этот способ десорбции наиболее прост, особенно в тех случаях, когда процесс абсорбции проводится под давлением выше атмосферного и десорбцию можно осуществить путем снижения давления до атмосферного. Если же абсорбцию проводят при атмосферном давлении, процесс десорбции осуществляют в вакууме, причем десорбированный компонент отсасывают вакуум-насосом. Для более полного извлечения абсорбированного компонента из раствора десорбцию при пониженном давлении нередко комбинируют с десорбцией путем подвода тепла,