Регенерация абсорбентов

Десорбцию можно проводить путем пропускания десорбирующе­го агента (инертного газа или водяного пара) через слой отработанного абсорбента. Десорбируемый компонент переходит из жидкой фазы в газовую вследствие того, что равновесное давление его над жидкостью выше, чем в десорбирующем агенте.

Для осуществления более полной десорбции при наименьшем расходе десорбирующего агента процесс обычно проводят при проти- воточном взаимодействии отработанного абсорбента и десорбирующе­го агента в аппаратах (десорберах или регенераторах) колонного типа с непрерывным или ступенчатым контактом.

В качестве инертного газа обычно используется воздух.

Если температура воздуха и поступающего на десорбцию отрабо­танного абсорбента одинаковы и теплотой десорбции можно пренеб­речь, то процесс десорбции протекает в изотермических условиях. В этом случае процесс аналогичен процессу изотермической абсорбции. Однако при таких условиях для достаточно полного выделения целево­го компонента из жидкости требуется большой расход инертного газа, в результате чего десорбирующий агент на выходе из десорбера имеет низкую концентрацию целевого компонента, что затрудняет дальней­шее использование десорбированного компонента.

Поэтому применение нагретого инертного газа позволяет снизить расход его на процесс десорбции. Если абсорбент летуч, то выделен­ный из него целевой компонент выходит из десорбера в смеси с парами абсорбента в токе инертного газа. В этом случае проводят частичную конденсацию парогазовой смеси в конденсаторе, установленном над десорбером, с целью максимально сконденсировать пары абсорбента и вернуть их в десорбер, а целевой компонент с десорбирующим газом выводится из системы. Дальнейшее их разделение затруднено, поэтому такую газовую смесь (с более высоким содержанием целевого компо­нента в инертном газе) направляют на переработку, например сконцен­трированный сернистый ангидрид из десорбера направляют в цех про­изводства серной кислоты.

Часто в качестве десорбирующего агента используют острый пар - в основном для выделения из абсорбента веществ, нерастворимых в воде. Если целевой компонент при температуре и давлении в конденса­торе - дефлегматоре не конденсируется, а конденсируются только пары воды, то целевой компонент в состоянии пара (газа) выводится из сис­темы в чистом виде. Компонент, находящийся в состоянии пара, затем может быть сконденсирован в дополнительном конденсаторе. Если же целевой компонент при температуре и давлении в дефлегматоре кон­денсируется, то конденсат, состоящий из воды и целевого компонента, отводят в отстойник для их разделения.

При использовании острого водяного пара температура десорбции значительно выше температуры абсорбции, и, следовательно, линии равновесия для прямого и обратного процессов не совпадают.

Иногда десорбцию осуществляют за счет подвода теплоты к отра­ботанному абсорбенту через стенку (например, с помощью глухого во­дяного пара), за счет снижения давления в десорбере (если абсорбция проводится под повышенным давлением) или за счет комбинирования того или другого методов одновременно.

4.2. Адсорбционная очистка газовых выбросов

Виды адсорбции

Адсорбционный метод является одним из самых распространен­ных средств защиты воздушного бассейна от загрязнений.

Адсорбция - это поглощение вещества поверхностью твердого по­глотителя - адсорбента. Поглощающая способность поверхности объ­ясняется особым состоянием молекул на границе раздела фаз в резуль­тате неуравновешенности сил, действующих на пограничные молеку­лы. Если результирующая сил притяжения направлена внутрь данной фазы, то особое состояние на поверхности проявляется в способности притягивать молекулы другой фазы, находящейся в контакте с этим слоем. Молекулы поглощаемого вещества, сорбируясь, частично на­сыщают поверхность сорбента и уменьшают ее свободную энергию.

Адсорбция, сопровождаемая химической реакцией, называется хемосорбцией. Это обычная химическая реакция, происходящая на по­верхности поглотителя, который покрывается пленкой продуктов реак­ции.

Адсорбция, не сопровождающаяся химической реакцией, в свою очередь, делится на физическую и активированную. Физическая ад­сорбция обуславливается силами взаимного притяжения молекул. Про­цесс физической адсорбции протекает очень быстро, с выделением те­пла, теплота физической адсорбции невелика и имеет тот же порядок, что и теплота конденсации. Физическая адсорбция не избирательная или неспецифична, т.е. индивидуальные свойства поглощаемого веще­ства и поглотителя не имеют значения. Физическая адсорбция полно­стью обратима.

Активированная адсорбция обуславливается взаимодействием между молекулами поглощенного вещества и поглотителя с образова­нием поверхностного соединения, в котором молекулы поглотителя, вступившие в соединение с адсорбированными молекулами, остаются в кристаллической решетке поглотителя. При этом молекулы поглощен­ного вещества образуют на поверхности поглотителя только один слой (мономолекулярная адсорбция). Активированная адсорбция протекает медленно, для достижения равновесия требуется продолжительное время, необходима активация процесса путем повешения температуры, действия света и пр. Теплота активированной адсорбции выше теплоты физической. Активированная адсорбция избирательна, обратное выде­ление поглощенного вещества затруднено.

Хемосорбция происходит практически мгновенно и ведет к обра­зованию обычных химических соединений, теплота хемосорбции выше теплоты активированной адсорбции, выделение поглощенного вещест­ва практически невозможно.

В некоторых случаях пар поглощается вследствие его конденса­ции в порах поглотителя. Это явление называется капиллярной кон­денсацией.

На практике отдельные виды адсорбции протекают одновремен­но. Так, весьма часто совмещаются физическая адсорбция и капилляр­ная конденсация в поглотителях, имеющих поры различных размеров. Также часто совмещаются физическая и активированная адсорбция, причем при низких температурах преимущественно протекает первая, а при высоких - вторая.