Абсорбция

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Западно-Казахстанский  аграрно-технический университет  имени Жангир хана  

Кафедра «Химии и химической технологии» 
 
 
 

РЕФЕРАТ

По дисциплине «Основные процессы и аппараты химико-технологического производства»

Тема: «Абсорбция» 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент группы ХТНВ-32

Трыгуб  Юлия 

     Проверил:              Абдрахманова А.Г. 
 
 
 
 
 
 

Уральск 2010 
Содержание:

     Введение……………………………………………………………………..3

     Процесс абсорбции………………………………………………………….4

     Области применения абсорбционных процессов………………………..4

     Абсорберы………………………………………………………………….6

     Физическая  сущность абсорбции…………………………………………7

     Математическая  модель абсорбции………………………………………8

     Равновесие  при абсорбции…………………………………………8

     Материальный  баланс процесса абсорбции…………………….12

     Заключение………………………………………………………………..15

     Список  литературы……………………………………………………….16 
 
 

 

      Введение

     Абсо́рбция (от латинского absorptio от absorbere — поглощать) — это явление поглощения сорбата всем объёмом сорбента. Абсорбция — частный случай сорбции.

     Абсорбция, как правило, означает поглощение газов в объёме жидкости или реже твёрдого тела. Поглощение твёрдым абсорбентом, например, водорода палладием, называют окклюзией. Для процесса поглощения молекул газа или жидкости поверхностью твёрдого тела в русском языке используется термин адсорбция.

     На  практике абсорбции подвергают не отдельные  газы, а газовые смеси, составные  части которых поглощаются жидкостью. Эти составные части смеси  называют абсорбируемыми компонентами (абсорбат), а непоглощаемые части — инертным газом. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Процесс абсорбции

     Абсорбцией  называют процесс поглощения газа жидким поглотителем, в котором газ растворим в той или иной степени. Обратный процесс - выделение растворенного газа из раствора - носит название десорбции.

     В абсорбционных процессах (абсорбция, десорбция) участвуют две фазы - жидкая и газовая, и происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую (при абсорбции) или, наоборот, из жидкой фазы в газовую (при десорбции). Таким образом, абсорбционные процессы являются одним из видов процессов массопередачи.

     Промышленное  проведение абсорбции может сочетаться или не сочетаться с десорбцией. Если десорбцию не производят, поглотитель используется однократно. При этом в результате абсорбции получают готовый продукт, полупродукт или, если абсорбция проводится с целью санитарной очистки газов, отбросный раствор, сливаемый (после обезвреживания) в канализацию.

     Сочетание абсорбции с десорбцией позволяет  многократно использовать поглотитель  и выделять абсорбированный компонент  в чистом виде. Для этого раствор после абсорбера направляют на десорбцию, где происходит выделение компонента, а регенерированный (освобожденный от компонента) раствор вновь возвращают на абсорбцию. При такой схеме (круговой процесс) поглотитель не расходуется, если не считать некоторых его потерь, и все время циркулирует через систему абсорбер - десорбер - абсорбер.

     В некоторых случаях (при наличии  малоценного поглотителя) в процессе проведения десорбции отказываются от многократного применения поглотителя. Пои этом регенерированный в десорбере поглотитель сбрасывают в канализацию, а в абсорбер подают свежий поглотитель.

     Поглотители, абсорбция в которых сопровождается необратимой химической реакцией, не поддаются регенерации путем десорбции. Регенерацию таких поглотителей можно производить химическим методом [1]. 

Абсорберы

     Аппараты, в которых проводят процессы абсорбции, называют абсорберами.

     При абсорбционных процессах массообмен происходит на поверхности соприкосновения фаз. Поэтому абсорбционные аппараты должны иметь развитую поверхность соприкосновения между газом и жидкостью. Исходя из этого, абсорбционные аппараты можно подразделить на следующие группы:

     а) Поверхностные абсорберы, в которых  поверхностью контакта между фазами является зеркало жидкости (собственно поверхностные абсорберы) или поверхность текущей пленки жидкости (пленочные абсорберы) (рис. 1). К этой же группе относятся насадочные абсорберы, в которых жидкость стекает по поверхности загруженной в абсорбер насадки из тел различной формы (кольца., кусковой материал и т. д.), и механические пленочные абсорберы. Для поверхностных абсорберов поверхность контакта в известной степени определяется геометрической поверхностью элементов абсорбера (например, насадки), хотя во многих случаях и не равна ей. 

       

Рисунок 1 – Пленочный абсорбер с плоскопараллельной (листовой) насадкой:

1 – пакеты листовой насадки;

2 – распределительное устройство 

     б) Барботажные абсорберы, в которых поверхность контакта развивается потоками газа. распределяющегося в жидкости в виде пузырьков и струек. Тaкое движение газа (барботаж) осуществляется путем пропускания его через заполненный жидкостью аппарат (сплошной барботаж) либо в аппаратах колонного типа с колпачковыми, ситчатыми или провальными тарелками. Подобный характер взаимодействия газа и жидкости наблюдается также в насадочных абсорберах с затопленной насадкой. В эту же группу входят барботажные абсорберы с перемешиванием жидкости механическими мешалками. В барботажных абсорберах поверхность контакта определяется гидродинамическим режимом (расходами газа и жидкости).

     в) Распыливающие абсорберы, в которых  поверхность контакта образуется путем  распыления жидкости в массе газа на мелкие капли. Поверхность контакта определяется гидродинамическим режимом (расходом жидкости). К этой группе относятся абсорберы, в которых распыление жидкости производится форсунками (форсуночные, или полые, абсорберы), в токе движущегося с большой скоростью газа (скоростные прямоточные распыливающие абсорберы) или вращающимися механическими устройствами (механические распыливающие абсорберы).

     Приведенная классификация абсорбционных аппаратов  является условной, так как отражает не столько конструкцию аппарата, сколько характер поверхности контакта. Один и тот же тип аппарата в зависимости от условий работы может оказаться при этом в разных группах. Например, насадочные абсорберы могут работать как в пленочном, так и в барботажном режимах В аппаратах с барботажными тарелками возможны режимы, когда происходит значительное распыление жидкости и поверхность контакта образуется в основном каплями [3].

Физическая  сущность абсорбции 

     В абсорбционных процессах участвуют  две фазы - жидкая и газовая, и  происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую. Поэтому, абсорбционные процессы являются одним из видов процессов массопередачи.

     Абсорбции подвергают большей частью не отдельные  газы, а газовые смеси, составные части которых (одна или несколько) могут поглощаться данным поглотителем в заметных количествах. Эти составные части называют абсорбируемыми компонентами или просто компонентами, а не поглощаемые составные части - инертным газом.

     Жидкая  фаза состоит из поглотителя и  абсорбированного компонента. Во многих случаях поглотитель представляет собой раствор активного компонента, вступающего в химическую реакцию с абсорбируемым компонентом; при этом вещество, в котором растворен активный компонент, будет растворитель.

     Инертный  газ и поглотитель являются носителями компонента соответственно в газовой и жидкой фазах. При физической абсорбции инертный газ и поглотитель не расходуются и не участвуют в процессах перехода компонента из одной фазы в другую. При хемосорбции поглотитель может химически взаимодействовать с компонентом [2].

     Протекание  абсорбционных процессов характеризуется  их статикой и кинетикой.

     Статика абсорбции, т. е. равновесие между жидкой и газовой фазами, определяет состояние, которое устанавливается при весьма продолжительном соприкосновении фаз. Равновесие между фазами определяется термодинамическими свойствами компонента и поглотителя и зависит от состава одной из фаз, температуры и давления.

     Кинетика  абсорбции, т. е. скорость процесса массообмена определяется движущей силой процесса (т. е. степенью отклонения системы от равновесного состояния), свойствами поглотителя, компонента и инертного газа, а также способом соприкосновения фаз (устройством абсорбционного аппарата и гидродинамическим режимом его работы). В абсорбционных аппаратах движущая сила, как правило, изменяется по их длине и зависит от характера взаимного движения фаз (противоток, прямоток, перекрестный ток и т. д.).

     Различают физическую абсорбцию и хемосорбцию.

     При физической абсорбции растворение газа не сопровождается химической реакцией (или, по крайней мере, эта реакция не оказывает заметного влияния на процесс). В данном случае над раствором существует более или менее значительное равновесное давление компонента и поглощение последнего происходит лишь до тех пор, пока его парциальное давление в газовой фазе выше равновесного давления над раствором. Полное извлечение компонента из газа при этом возможно только при противотоке и подаче в абсорбер чистого поглотителя, не содержащего компонента.

     При хемосорбции (абсорбция, сопровождаемая химической реакцией) абсорбируемый компонент связывается в жидкой фазе в виде химического соединения. При необратимой реакции равновесное давление компонента над раствором ничтожно мало и возможно полное его поглощение. При обратимой реакции над раствором существует заметное давление компонента, хотя и меньшее, чем при физической абсорбции [5].

     Области применения абсорбционных процессов

     Области применения абсорбционных процессов  в химической и смежных отраслях промышленности весьма обширны. Некоторые, из этих областей указаны ниже:

     1.Получение  готового продукта путем поглощения  газа жидкостью. Примерами могут служить: абсорбция SO₃ в производстве серной кислоты; абсорбция НС1 с получением соляной кислоты; абсорбция окислов азота водой (производство азотной кислоты) или щелочными растворами (получение нитратов) и т. д. При этом абсорбция проводится без последующей десорбции.

2. Разделение   газовых   смесей   для   выделения   одного    или    нескольких   ценных    компонентов    смеси. В этом  случае применяемый поглотитель должен обладать возможно большей поглотительной способностью по отношению к извлекаемому 
   компоненту и возможно меньшей по отношению  к другим  составным 
   частям  газовой  смеси   (избирательная,  или  селективная,   абсорбция). 
   При этом абсорбцию обычно сочетают с десорбцией в круговом процессе.   В  качестве  примеров   можно  привести  абсорбцию бензола из 
   коксового газа, абсорбцию ацетилена из газов крекинга или пиролиза 
   природного газа, абсорбцию бутадиена из контактного газа после разложения этилового спирта и т. п.
3. Очистка газа  от  примесей  вредных  компонентов. 
   Такая     очистка    осуществляется    прежде    всего   с   целью   удаления