Абсорбция
Абсорбция - процесс разделение газовых смесей с помощью жидких поглотителей - абсорбентов. Если поглощаемый газ (абсорбтив) химически не взаимодействует с абсорбентом, то абсорбцию называют физической (не поглощаемую составную часть газовой смеси называют инертом, или инертным газом). Если же абсорбтив образует с абсорбентом химическое соединение, то процесс называют хемосорбцией. В технике часто встречается сочетание обоих видов абсорбции.
Физическая абсорбция (или просто абсорбция) обычно обратима. На этом свойстве абсорбционных процессов основано выделение поглощенного газа из раствора - десорбция.
Сочетание абсорбции и десорбции позволяет многократно применять поглотитель и выделять поглощенный газ в чистом виде. Часто десорбцию проводить не обязательно, так как полученный в результате абсорбции раствор является конечным продуктом, пригодным для дальнейшего использования.
В промышленности абсорбцию применяют для решения следующих основных задач:
1) для получения готового продукта (например, абсорбция SO3 в производстве серной кислоты); при этом абсорбцию проводят без десорбции;
2) для выделения ценных компонентов из газовых смесей (например, абсорбция бензола из коксового газа); при этом абсорбцию проводят в сочетании с десорбцией;
3) для очистки газовых выбросов от вредных примесей (например, очистка топочных газов от SО2). В этих случаях извлекаемые из газовых смесей компоненты обычно используют, поэтому их выделяют десорбцией;
4) для осушки газов.
Аппараты, в которых проводят процессы абсорбции, называют абсорберами.
Равновесие в процессе абсорбции
Для идеальных газов справедлив закон Генри:
Закон Генри: парциальное давление компонента газовой смеси над раствором пропорционально мольной доле этого компонента в растворе при достижении равновесия. Константа Генри (Е) увеличивается с ростом температуры.
По закону Дальтона парциальное давление компонента газовой смеси пропорционально его мольной доле в газовой смеси:
,
где P – общее давление.
Объединяя законы Генри и Дальтона, можно установить влияние условий на растворимость газа в жидкости: .
Таким образом, с увеличением давления в абсорбере и понижением температуры растворимость растет.
|
Растворимость хорошо растворимых реальных газов меньше, чем по закону Генри, а плохо растворимых соответствует закону Генри. Для того чтобы повысить растворимость газа в жидкости нужно:
|
Чем хуже растворяется газ, тем больше повышают давление.
При растворении хорошо растворимых газов нет надобности в большом повышении давления, но необходимо отводить тепло, которое в этом случае выделяется в большом количестве.
Конструкции абсорберов выбираются с учётом растворимости газов. Например, для хорошо растворимых (аммиак-вода) можно использовать абсорберы-теплообменники. Для плохо растворимых необходима развитая поверхность контакта фаз, поэтому применяют насадочные, тарельчатые абсорберы.