Реферат по теме абсорберы

Обновлено: 02.07.2024

Аппараты, в которых осуществляются абсорбционные процессы, называют абсорберами. Как и другие процессы массопередачи, абсорбция протекает на границе раздела фаз. Поэтому абсорберы должны иметь развитую поверхность соприкосновения между жидкостью и газом. По способу образования этой поверхности абсорберы можно условно разделить на следующие группы: поверхностные и пленочные, насадочные, барботажные (тарельчатые), распыливающие.

3.1 Поверхностные и пленочные абсорберы

В абсорберах этого типа поверхностью соприкосновения фаз является зеркало неподвижной или медленно движущейся жидкости, или же поверхность текущей жидкой пленки.

Поверхностные абсорберы. Эти абсорберы используют для поглощения хорошо растворимых газов (например, для поглощения хлористого водорода водой). В указанных аппаратах газ проходит над поверхностью неподвижной или медленно движущейся жидкости (рис.XI-6). Так как поверхность соприкосновения в таких абсорберах мала, то устанавливают несколько последовательно соединенных аппаратов, в которых газ и жидкость движутся противотоком друг к другу. Для того чтобы жидкость перемешивалась по абсорберам самотеком, каждый последующий по ходу жидкости аппарат располагают несколько ниже предыдущего. Для отвода тепла, выделяющегося при абсорбции, в аппаратах устанавливают змеевики, охлаждаемые водой или другим охлаждающим агентом, либо помещают абсорберы в сосуд с проточной водой.

Более совершенным аппаратом такого типа является абсорбер (рис.XI-7), состоящий из ряда горизонтальных труб, орошаемых снаружи водой. Необходимый уровень жидкости в каждом элементе 1 такого аппарата поддерживается с помощью порога 2.

Пластинчатый абсорбер (рис.XI-8) состоит из двух систем каналов: по каналам 1 большого сечения движутся противотоком газ и абсорбент, по каналам 2 меньшего сечения –– охлаждающий агент (как правило, вода). Пластинчатые абсорберы обычно изготавливают из графита, так как он является химически стойким, хорошо проводящим тепло.

Поверхностные абсорберы имеют ограниченное применение вследствие их малой эффективности и громоздкости.

Пленочные абсорберы. Эти аппараты более эффективны и компактны, чем поверхностные абсорберы. В пленочных абсорберах поверхностью контакта фаз является поверхность текущей пленки жидкости. Различают следующие разновидности аппаратов данного типа: 1) трубчатые абсорберы; 2) абсорберы с плоско-параллельной или листовой насадкой; 3) абсорберы с восходящим движением пленки жидкости.

Трубчатый абсорбер (рис.XI-9) сходен по устройству с вертикальным кожухотрубчатым теплообменником. Абсорбент поступает на верхнюю трубную решетку 1, распределяется по трубам 2 и стекает по их внутренней поверхности в виде тонкой пленки. В аппаратах с большим числом труб для более равномерной подачи и распределения жидкости по трубам используют специальные распределительные устройства. Газ движется по трубам снизу вверх навстречу стекающей жидкой пленки. Для отвода тепла абсорбции по межтрубному пространству пропускают воду или другой охлаждающий агент.

Абсорбер с плоскопараллельной насадкой (рис.XI-10). Этот аппарат представляет собой колонну с листовой насадкой 1 в виде вертикальных листов из различного материала (металл, пластические массы и др.) или туго натянутых полотнищ из ткани. В верхней части абсорбера находятся распределительные устройства 2 для равномерного смачивания листовой насадки с обеих сторон.

Абсорбер с восходящим движением пленки (рис.XI-11) состоит из труб 1, закрепленных в трубных решетках 2. Газ из камеры 3 проходит через патрубки 4, расположенные соосно с трубами 1. Абсорбент поступает в трубы через щели 5. Движущийся с достаточно большой скоростью газ увлекает жидкую пленку в направлении своего движения (снизу вверх), т.е. аппарат работает в режиме восходящего прямотока. На выходе из труб 1 жидкость сливается на верхнюю трубную решетку и выводится из абсорбера. Для отвода тепла абсорбции по межтрубному пространству пропускают охлаждающий агент. Для увеличения степени извлечения применяют абсорберы такого типа, состоящие из двух или более ступеней, каждая из которых работает по принципу прямотока, в то время как в аппарате в целом газ и жидкость движутся противотоком друг к другу. В аппаратах с восходящим движением пленки вследствие больших скоростей газового потока (до 30-40 м/сек) достигаются высокие значения коэффициентов массопередачи, но, вместе с тем, гидравлическое сопротивление этих аппаратов относительно велико.

Содержимое работы - 1 файл

ЛЕШКИН РЕФЕРАТ.docx

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский Гуманитарно-Технический колледж

Поверхностные и пленочные абсорберы

Поверхностные абсорберы имеют ограниченное применение вследствие их малой эффективности и громоздкости.

Пленочные абсорберы. Эти аппараты более эффективны и компактны, чем поверхностные абсорберы. В пленочных абсорберах поверхностью контакта фаз является поверхность текущей пленки жидкости. Различают следующие разновидности аппаратов данного типа: 1) трубчатые абсорберы; 2) абсорберы с плоско- параллельной или листовой насадкой; 3) абсорберы с восходящим движением пленки жидкости.

Широкое распространение в промышленности в качестве абсорберов получили колонны, заполненные насадкой –– твердыми телами различной формы. В насадочной колонне (рис.7) насадка 1 укладывается на опорные решетки 2, имеющие отверстия или щели для прохождения газа и стока жидкости. Последняя с помощью распределителя 3 равномерно орошает насадочные тела и стекает вниз. По всей высоте слоя насадки равномерного распределения жидкости по сечению колонны обычно не достигается, что объясняется пристеночным эффектом –– большей плотностью укладки насадки в центральной части колонны, чем у ее стенок. Вследствие этого жидкость имеет тенденцию растекаться от центральной части колонны к ее стенкам. Поэтому для улучшения смачивания насадки в колоннах большого диаметра насадку иногда укладывают слоями (секциями) высотой 2-3 м и под каждой секцией, кроме нижней, устанавливают перераспределители жидкости 4.

В насадочной колонне жидкость течет по элементу насадки главным образом в виде тонкой пленки, поэтому поверхностью контакта фаз является в основном смоченная поверхность насадки, и насадочные аппараты можно рассматривать как разновидность пленочных. Однако в последних пленочное течение жидкости происходит по всей высоте аппарата, а в насадочных абсорберах –– только по высоте элемента насадки. При перетекании жидкости с одного элемента насадки на другой пленка жидкости разрушается и на нижележащем элементе образуется новая пленка. При этом часть жидкости проходит через расположенные ниже слои насадки в виде струек, капель и брызг. Часть поверхности насадки бывает смочена неподвижной (застойной) жидкостью.

Основными характеристиками насадки является ее удельная поверхность а (м2/м3) и свободный объем e (м3/м3). Величину свободного объема для непористой насадки обычно определяют путем заполнения насадки водой. Отношение объема воды к объему, занимаемому насадкой, дает величину e. Эквивалентный диаметр насадки находится по формуле

Гидродинамические режимы. Насадочные абсорберы могут работать в различных гидродинамических режимах.

Первый режим –– пленочный –– наблюдается при небольших плотностях орошения и малых скоростях газа. Количество задерживаемой в насадке жидкости при этом режиме практически не зависит от скорости газа.

Второй режим –– режим подвисания. При противотоке фаз вследствие увеличения сил трения газа о жидкость на поверхности соприкосновения фаз происходит торможение жидкости газовым потоком. В результате этого скорость течения жидкости уменьшается, а толщина ее пленки и количество удерживаемой в насадке жидкости увеличиваются. В режиме подвисания с возрастанием скорости газа увеличивается смоченная поверхность насадки и соответственно –– интенсивность процесса массопередачи. В режиме подвисания спокойное течение пленки нарушается: появляются завихрения, брызги, т.е. создаются условия перехода к барботажу. Все это способствует увеличению интенсивности массообмена.

Третий режим –– режим эмульгирования –– возникает в результате накопления жидкости в свободном объеме насадки. Накопление жидкости происходит до тех пор, пока сила трения между стекающей жидкостью и поднимающимся по колонне газом не уравновесит силу тяжести жидкости, находящейся в насадке. При этом наступает обращение или инверсия фаз (жидкость становится сплошной фазой, а газ –– дисперсной). Образуется газо-жидкостная дисперсная система, по внешнему виду напоминающая барботажный слой (пену) или газо-жидкостную эмульсию. Режим эмульгирования начинается в самом узком сечении насадки, плотность засыпки которой, как указывалось, неравномерна по сечению колонны. Путем тщательного регулирования подачи газа режим эмульгирования может быть установлен по всей высоте насадки. Гидравлическое сопротивление колонны при этом резко возрастает.

Режим эмульгирования соответствует максимальной эффективности насадочных колонн, прежде всего за счет увеличения поверхности контакта фаз, которая в этом случае определяется не только (и не столько) геометрической поверхностью насадки, а поверхностью пузырьков и струй газа в жидкости, заполняющей весь свободный объем насадки. Однако при работе колонны в таком режиме ее гидравлическое сопротивление относительно велико.

В режимах подвисания и эмульгирования целесообразно работать, если повышение гидравлического сопротивления не имеет существенного значения (например, в процессах абсорбции, проводимых при повышенных давлениях). Для абсорберов, работающих при атмосферном давлении, величина гидравлического сопротивления может оказаться недопустимо большой, что вызовет необходимость работать в пленочном режиме. Поэтому наиболее эффективный гидродинамический режим в каждом конкретном случае можно установить только путем технико-экономического расчета.

В обычных насадочных колоннах поддержание режима эмульгирования представляет большие трудности. Имеется специальная конструкция насадочных колонн с затопленной насадкой, называемых эмульгационными (рис.XI-14). В колонне 1 режим эмульгирования устанавливают и поддерживают с помощью сливной трубы, выполненной в виде гидравлического затвора 2. Высоту эмульсии в аппарате регулируют посредством вентилей 3. Для более равномерного распределения газа по сечению колонны в ней имеется тарелка 4. Эмульгационные колонны можно рассматривать как насадочные лишь условно. В этих колоннах механизм взаимодействия фаз приближается к барботажному.

Пределом нагрузки насадочных абсорберов, работающих в пленочном режиме, является точка эмульгирования, или инверсия. В обычных насадочных колоннах пленочный режим неустойчив и сразу переходит в захлебывание. Поэтому эту точку называют точкой захлебывания насадочных колонн. С увеличением скорости орошения снижается предельная скорость газа. В точке инверсии скорость газа уменьшается также с увеличением вязкости жидкости и снижением ее плотности. При одинаковых расходах газа и жидкости скорость газа, соответствующая точке инверсии, выше для более крупной насадки.

Четвертый режим –– режим уноса, или обращенного движения жидкости, выносимой из аппарата газовым потоком. Этот режим на практике не используется.

Выбор насадок. Для того чтобы насадка работала эффективно, она должна удовлетворять следующим основным требованиям: 1) обладать большой поверхностью в единице объема; 2) хорошо смачиваться орошаемой жидкостью; 3) оказывать малое гидравлическое сопротивление газовому потоку; 4) равномерно распределять орошающую жидкость; 5) быть стойкой к химическому воздействию жидкости и газа, движущихся в колонне; 6) иметь малый удельный вес; 7) обладать высокой механической прочностью; 8) иметь невысокую стоимость.

Насадок, полностью удовлетворяющих всем указанным требованиям, не существует, т.к., например, увеличение удельной поверхности насадки влечет за собой увеличение гидравлического сопротивления аппарата и снижение предельных нагрузок. В промышленности применяют разнообразные по форме и размерам насадки (рис.XI-15), которые в той или иной мере удовлетворяют требованиям, являющимся основными при проведении конкретного процесса абсорбции. Насадки изготавливают из разнообразных материалов (керамика, фарфор, сталь, пластмасса и др.), выбор которых диктуется величиной удельной поверхности насадки, смачиваемостью и коррозионной стойкостью.

В качестве насадки используют также засыпаемые навалом в колонну куски кокса или кварца размерами 25-100 мм. Однако вследствие ряда недостатков (малая удельная поверхность, высокое гидравлическое сопротивление и др.) кусковую насадку в настоящее время применяют редко.

Широко распространена насадка в виде тонкостенных керамических колец высотой, равной диаметру (кольца Рашига), который изменяется в пределах 15-150 мм. Кольца малых размеров засыпают в абсорбер навалом. Большие кольца (размерами не менее 50´50 мм) укладывают правильными рядами, сдвинутыми друг относительно друга. Этот способ заполнения аппарата насадкой называют загрузкой в укладку, а загруженную таким образом насадку –– регулярной. Регулярная насадка имеет ряд преимуществ перед нерегулярной, засыпанной в абсорбер навалом: обладает меньшим гидравлическим сопротивлением, допускает большие скорости газа. Однако для улучшения смачивания регулярных насадок необходимо применять более сложные по конструкции оросители. Хордовая деревянная насадка обычно используется в абсорберах, имеющих значительный диаметр. Основное ее достоинство –– простота изготовления, недостатки –– относительно небольшая удельная поверхность и малый свободный объем.

Абсорбцией называется перенос компонентов газовой смеси в объем соприкасающейся с ней конденсированной фазы. При абсорбции происходит избирательное поглощение одного или нескольких компонентов из газовой смеси жидкими поглотителями.

Содержание

Работа содержит 1 файл

Курсовая.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

КАФЕДРА ТЕХНОСФЕРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

КУРСОВАЯ РАБОТА
ЗАЩИЩЕНА С ОЦЕНКОЙ

ст.преп., к.т.н.	Лихачев А.Б.
должность, уч. степень, звание	подпись, дата	инициалы, фамилия

СТУДЕНТ(КА) ГР.	1751	Ельцова Е.С.
подпись, дата	инициалы, фамилия

2. Конструкции и принцип действия абсорберов. ..……………………………………………. 4

6. Устройство насадочной колонны ………………………………………. . 9

7. Расчет насадочных абсорберов…………………….…………………………… ………………13

Абсорбцией называется перенос компонентов газовой смеси в объем соприкасающейся с ней конденсированной фазы. При абсорбции происходит избирательное поглощение одного или нескольких компонентов из газовой смеси жидкими поглотителями.

Обратный процесс, т.е. удаление из объема конденсированного вещества поглощенных молекул газа, называется дегазацией или де(аб)сорбцией.

Вещество, которое содержится в газовой фазе и при абсорбции не переходит в жидкую фазу, называют газом-носителем, вещество, в котором происходит растворение абсорбируемых компонентов, называют растворителем (поглотителем или абсорбентом), вещество, которое содержится в газовой фазе и при абсорбции переходит в жидкую фазу, т.е. поглощаемый компонент, называют абсорбтивом, поглощаемое вещество в объеме поглотителя – абсорбатом.

Абсорбат удерживаются в абсорбенте, равномерно распределяясь среди его молекул, вследствие растворения или химической реакции.

Процесс, завершающийся растворением абсорбата в поглотителе, называют физической абсорбцией (в дальнейшем - абсорбция). При физической абсорбции происходит физическое растворение абсорбируемого компонента в растворителе, при этом молекулы абсорбента и молекулы абсорбтива не вступают между собой в химическое взаимодействие. Иногда растворяющийся газ вступает в химическую реакцию непосредственно с самим растворителем. Процесс, сопровождающийся химической реакцией между поглощаемым компонентом и абсорбентом, называют химической абсорбцией (в дальнейшем - хемосорбция). При хемосорбции абсорбируемый компонент вступает в химическую реакцию с поглотителем, образуя новые химические соединения в жидкой фазе.

При физической абсорбции обычно используют в качестве абсорбента воду, а также органические растворители и неорганические, не реагирующие с извлекаемыми компонентами

и их водными растворами.

При хемосорбции в качестве абсорбента используют водные растворы солей, органические вещества и водные суспензии различных веществ.

Абсорбция представляет процесс химической технологии, включающей массоперенос между газообразным компонентом и жидким растворителем, осуществляемый в аппарате для контактирования газа с жидкостью. Аппараты, в которых осуществляют процессабсорбции, называют абсорберы.

Процесс, обратный абсорбции, называется десорбцией. Если изменяются условия, например, происходит понижение давления над жидкостью или снижается температура, процесс становится обратимым и происходит выделение газа из жидкости. Таким образом, может быть осуществлен циклический процесс абсорбции-десорбции. Это позволяет выделить поглощенный компонент. Сочетая абсорбцию с десорбцией, можно многократно использовать почти без потерь жидкий поглотитель (абсорбент) в замкнутом контуре аппаратов: абсорбер-десорбер-абсорбер (круговой процесс), выделяя поглощенный компонент в чистом виде.

Абсорбция — наиболее распространенный процесс очистки газовых смесей во многих отраслях, например, в химической промышленности. Абсорбцию широко применяют для очистки выбросов от сероводорода, других сернистых соединений, паров соляной, серной кислот, цианистых соединений, органических веществ (фенола, формальдегида и др.). Для более полного извлечения компонента из газовой смеси при физической абсорбции необходимо использовать принцип противотока с непрерывной подачей в абсорбер свежего раствора. Абсорбционная система может быть простой, в которой жидкость применяется только один раз и удаляется из системы без отделения абсорбированного загрязнения. В другом варианте загрязнение отделяют от абсорбирующей жидкости, выделяя её в чистомвиде. Затем абсорбент вновь подают на стадию абсорбции, снова регенерируют и возвращают в систему.

Актуальность данной темы весьма велика, она определяется тем, что:

- Эта тема необходима для нахождения оптимальных и эффективных способов подбора насадочных абсорберов, для их использования при различных условиях.

- Необходимо знать конструкции абсорберов, для их последующего расчета.

Основная цель данной работы:

рассмотреть конструкции и принцип действия насадочных абсорберов.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

- проанализировать литературу по данному вопросу;

- выбрать необходимые типы абсорберов;

- рассмотреть процессы протекающие в них.

- рассмотреть способы расчета насадочных абсорберов.

2. Конструкции и принцип действия абсорберов

Процессы абсорбции проводят в специальных аппаратах - абсорберах.Абсорбция, как и другие процессы массопередачи, протекает на развитой поверхности раздела фаз. Для интенсификации процесса абсорбции необходимы аппараты с развитой поверхностью контакта между жидкой и газовой фазами (абсорбента с газом-носителем). По способу образования этой поверхности и диспергации абсорбента, их можно подразделить на че-тыре основные группы: 1) пленочные; 2) насадочные; 3) барботажные (та-рельчатые); 4) распыливающие или распылительные (брызгальные).

В пленочных абсорберах поверхностью контакта фаз является поверхность жидкости, текущей по твердой, обычно вертикальной стенке. К этому виду аппаратов относятся: 1) трубчатые абсорберы; 2) абсорберы с плоскопараллельной или листовой насадкой; 3) абсорберы с восходящим движением пленки жидкости.

Насадочные абсорберы представляют собой колонны, заполненные насадкой - твердыми телами различной формы, которая служит для увеличения поверхности контакта соприкасающихся фаз - газа и жидкости.

Многочисленные типы барботажных абсорберов можно разделить на три основные группы:

- абсорберы со сплошным барботажным слоем, в которых осуществляется непрерывный контакт между фазами;

- абсорберы тарельчатого типа со ступенчатым контактом между фазами, причем ступени (тарелки) размещены в одном аппарате;

- абсорберы с механическим перемешиванием жидкости.

Барботажные абсорберы тарельчатого типа, имеющие наибольшее применение, выполняют в виде колонн круглого (иногда прямоугольного) сечения, по высоте которых расположены той или иной конструкции та-релки, причем на каждой тарелке осуществляется одна ступень контакта. Таким образом, в рассматриваемых абсорберах происходит ступенчатый контакт с соединением ступеней противотоком: газ поступает в нижнюю часть колонны и выходит сверху; жидкость подводится сверху и выходит снизу. На каждой тарелке, в зависимости от ее конструкции, может осуществляться тот или иной вид движения фаз, обычно перекрестный ток или полное перемешивание жидкости.

В распыливающих абсорберах контакт между фазами достигается распыливанием или разбрызгиванием жидкости в газовом потоке. Эти абсорберы подразделяют на следующие группы:

1) форсуночные распыливающие абсорберы, в которых жидкость распыляется на капли форсунками;

2) скоростные прямоточные распыливающие абсорберы, в которых распыление жидкости осуществляется за счет кинетической энергии газового потока;

3) механические распыливающие абсорберы, в которых жидкость распыляется вращающимися деталями.

По способу организации массообмена абсорбционные устройства принято делить на аппараты с непрерывным и ступенчатым контактом фаз. К устройствам с непрерывным контактом можно отнести насадочные колонны, распылительные аппараты (полые скрубберы, скрубберы Вентури, ротоклоны и др.), однополочные барботажные и пенные устройства, а к устройствам со ступенчатым контактом - тарельчатые колонны, многополочные барботажные и пенные устройства.

Часть подобных устройств применяются для мокрой пылеочистки. В принципе их можно было бы использовать и для совместного улавливания дисперс-ных и газовых загрязнителей, однако осуществить это на практике удается редко. Очистные устройства создавались и совершенствовались либо для поглощения газообразных примесей, либо для пылезолоулавливания. Поэтому современные абсорберы для улавливания газообразных примесей не приспособле-ны для обработки потоков с дисперсными загрязнителями, а высокоэффектив-ные пылезолоуловители, как правило, непригодны для сколько-нибудь сущест-венного извлечения газообразных вредностей. Серийные мокрые пылеуловители могут быть использованы только для предварительной обработки с целью осво-бождения газового потока от дисперсных примесей перед абсорбционной обра-боткой. Для абсорбции газовых загрязнителей наиболее часто используются насадочные и тарельчатые колонны.

3. Насадочные абсорберы

Насадочные абсорберы получили наибольшее применение в промышленности. Эти абсорберы (рис. 3.3) представляют собой колонны, заполненные насадкой - твердыми телами различной формы. В насадочных колоннах обеспечивается лучший контакт обрабатываемых газов с абсорбентом, чем в полых распылителях, благодаря чему интенсифицируется процесс массопереноса и уменьшаются габариты очистных устройств.

Мы имеем за плечами более 30 лет опыта в расчете, проектировании и изготовлении газоочистной аппаратуры. Гордо предлагаем к индивидуальному инжинирингу и производству современные, безотказные, компактные и недорогие абсорбционные установки / комплексы, чья эффективность очистки в отношении опасных, токсичных или нежелательных веществ стремится к 100%.

Отличие от скрубберов

Несмотря на то, что оба типа установок относятся к мокрому типу оборудования для очистки газов и воздуха, на практике между ними, как правило, проводится некоторое разграничение.

Скруббер – он же газопромыватель – используется, в основном приложении, как комплексный, высокопроизводительный промышленный пылегазоуловитель (захват микромеханического партикулята ≥0.5 мкм + химически реактивные газы), в то время как основное назначение реагентного или водяного абсорбера – химическая или околохимическая очистка газо- и воздухопотоков, (хотя он также способен на улавливание ультрамелкодисперсной механической пыли).

В целом же, принципы действия агрегатов обоих видов настолько схожи, что нередко различие заключается только в наименовании.

Абсорбер или адсорбер: что это, как правильно или извечная путаница терминов

Этимологически оба слова восходят к старому латинскому корню sorbeo, что значит поглощать, захватывать, всасывать, вбирать.

Разница между этими микро-явлениями заключается в том, что при мокрой абсорбции захват и распределение улавливаемого вещества (абсорбата) происходит по всему объему жидкого абсорбента (воды или реагента), а при адсорбции имеет место осаждение сорбата только на поверхностном слое адсорбента, (например, активированного угля, силикагеля или цеолита).

Физико-химический принцип диффузионной сорбции

Если рассматривать физическую сорбцию на молекулярном уровне, то силами, ответственными за диффузию (проникновение одного вещества в другое), являются силы Ван-дер-Ваальса, названные в честь своего первооткрывателя – голландского физика Йоханнеса Дидерика Ван-дер-Ваальса.

Не погружаясь в мистические глубины квантовой физики, следует, все же, уточнить, что физиосорбционные взаимодействия обусловлены магнитным притяжением молекулярных диполей, которые, поляризуясь (ориентируясь) в трехмерной сетке пространственных координат, начинают взаимно притягиваться, пытаясь обеспечить электрическое уравновешивание поверхностных потенциалов.

Повседневные проявления диффузии

Каждый из нас писал пальцем на стекле, а затем дышал на поверхность, волшебным образом проявляя написанные буквы.

Этот забавный процесс также напрямую задействует физиосорбцию: тончайшая пелёночка кожного жира покрывает химически инертное стекло, образуя межфазный слой, обладающий слабой и непродолжительной активностью.

Буквы на стекле

Горячее дыхание, содержащее активный кислород, углекислый газ и водяной пар образует над поверхностью букв межфазное газовое уплотнение, которое постепенно поглощается жировой пленкой и / или уносится от написанных слов микропотоками воздуха, заставляя буквы медленно исчезать.

Феномен абсорбции играет критическую роль в поддержании витальности в Человеке и других живых организмах: всасывание в кровь лекарственных средств, впитывание в ткани лечебных мазей, растворов, пищеварение, иммунный ответ (т.н. facilitated diffusion), дыхание.

Хемосорбция

Помимо взаимного физического (диффузионного) захвата, вещества могут взаимно контактировать с образованием на поверхности новых или разрывом имеющихся химических связей. В этом случае имеет место т.н. хемосорбция (химическая абсорбция).

Особенностью химической абсорбции является непременное изменение температуры межфазного слоя: обычно – нагрев (экзотермическая реакция), редко – охлаждение зоны взаимодействия (эктотермическая реакция).

Аудиостатья о сурфактной хемосорбции (английский язык с субтитрами)

В разрезе взглядов на производство систем очистки воздуха увеличение температуры внутри рабочего отсека аппарата может накладывать дополнительные требования к термостойкости конструкционных или термофутеровочных (защитных) материалов.

Отходы / Шламы после мокрых абсорберов

Помимо прочего, хемосорбционные интеракции, результат которых в наши дни с достаточной точностью прогнозируется, могут быть использованы для получения жидких шламов / пульп с определенным химическим составом.

Так, например, очистка дымовых выбросов после сгорания органического топлива (SOx, NOx) с помощью углекислого кальция позволяет получить в шламном бункере чистый синтетический гипс, в то время как безопасный азот, водяной пар и углекислый газ отводятся в воздушный бассейн (или на рециркуляцию).

Сферы применения и назначение газовых абсорберов

Газовые распылительные абсорберы используются как основные или вспомогательные ступени в процедурах промышленной очистки газов от таких соединений как оксиды серы, оксиды азота, формальдегид, бензолы, фенолы, кетоны (ацетон), эфиры, летучие ароматические углеводороды, спирты, щелочи и кислоты (в виде паров и аэрозолей). Применяются они и в процедурах аминовой, карбомидной очистки.

Таблица: распределение и состав поллютантов в различных типах промышленности

Отрасль применяемости	Типы нейтрализуемых поллютантов
Нефтегазовая отрасль	сероводород, амины, мочевина, нафтены
Энергетический комплекс	оксиды серы, оксиды азота, соляная кислота, бензпирен, фенолы, бензолы, ксилол, угарный газ, кадмий, руть
Пищевой сектор	летучие вещества, масла, сиропы, аэрозоли, крахмалы, липкие пыли, деодорация и удаление дурнопахнущих соединений
Химия и нефтехимия	кислоты, спирты, сложные эфиры, ацетон, галогениды
Обрабатывающая и добывающая промышленность	едкие реактивные пыли и сопутствующие газы
Сельское хозяйство	азотные, калийные, фосфорные, хлорсодержащие соединения
Металлургия	очистка и охлаждение доменных газов, нейтрализация углеродных, кремниевых, магниевых соединений, десульфуризация газовых потоков, гальванические цеха
Хлораторные	очистка от фтороводорода, хлороводорода, хлора, фтора и их соединений

Комплектность поставки, масса, размеры и габариты

Все аппараты имеют приблизительно одинаковую комплектность, которая может незначительно отличаться (в зависимости от конкретного исполнения).

Газовый распылительный абсорбер состоит из следующих функциональных узлов:

Собственно башня, колонна или горизонтальная рама с массообменной секцией;
Бак для воды или химагента, входной и выходной патрубки, насос подачи абсорбента, трубная обвязка и запорная арматура;
Комплект насадочных тел (кольца Рашига, кольца Палля, седла Инталлокс или другие);
Форсуночная секция и туманоуловитель;
pH-метр, панель управления, силовые кабеля и электрическая оснастка;
Шламоприемник (опционально может быть оборудован автоматическим скребково-конвеерным шламоудалителем);

Опционально абсорберная система может быть оборудована станцией нейтрализации кислых или щелочных стоков. Аппарат может быть также оснащен квенчинг-камерой для предварительного охлаждения потоков экстремально высокой температуры.

Масса, длина, высота и другие геометрические характеристики установки рассчитываются индивидуально, но для наглядности Вы можете ознакомиться с некоторыми габаритами аппаратов на этой странице.

Принципиальный чертеж-схема абсорбера колонного типа

Устройство, типы и принципы работы абсорберов распылительного действия

Принцип работы всех газовых абсорберов колонного или горизонтального типа схож: основным функтором является жидкость в виде микропленки (в насадочных и тарельчатых моделях) или микротумана (в Вентури). Осаждение абсорбата происходит в межфазном слое (жидкость-газ) вследствие диффузионных или химических взаимодействий, описанных в предыдущих параграфах.

Полый распыливающий абсорбер Вентури

Исходя из того, что модели газоочистителей, в которых имплементирован принцип сужения / уменьшения диаметра рабочей зоны трубы, реализуют принцип промывки газов, такие аппараты технически правильнее называть скрубберами Вентури. Впрочем, иногда в технической литературе можно встретить это же устройство под именем турбулентный скоростной абсорбер.

Базовый принцип работы таких конструкций основан на использовании т.н. трубок или конусов Вентури. Джованни Вентури, базируясь на принципе Бернулли, открыл, что сужение просвета трубы, в которой движется воздушный или жидкостный поток, ведет к пропорциональному увеличению скорости струи в трубке Вентури.

Таким образом, в конфузоре рабочей трубы газовая фаза может разгоняться до сотен метров в секунду. На стыке конфузора и диффузорной (расширяющейся) секции установлен форсуночный блок, распыляющий жидкостный реагент.

Скоростной турбулентный поток разбивает орошающую жидкость в микротуман, на поверхности микрокапель которого происходит активное осаждение нежелательных и / или токсичных веществ газовой и механической природы.

Основной элемент агрегата – конус Вентури

Параллельно с этим идет драматическое снижение скорости газовой среды, и, как результат, конденсация микротумана (с уловленным сорбатом) в более крупные жидкостные шламовые конгломераты, отводящиеся в шламоприемник.

Как и в других моделях мокрых газоочистных аппаратов, перед выходным патрубком Вентури установлен туманоуловитель, предотвращающий брызгоунос.

Особенностями абсорберов Вентури является способность обрабатывать потоки, обильно загрязненные липкой / цементирующейся пылью, что делает эти устройства незаменимыми в сферах пищевой (масла, аэрозоли, сиропы, крахмал), строительной (цемент, каменная пыль, сыпучие смеси), обрабатывающей, перерабатывающей, нефтехимической, химической и металлургической промышленности.

Читайте подробнее о скрубберах Вентури на нашем сайте.

Насадочный абсорбер с неподвижным слоем

Если не указано иное, то обычно абсорбером именуется именно насадочная модель аппарата с т.н. неподвижным слоем. Важнейшие функциональные элементы насадочных моделей:

Неподвижная массообменная насадка, представляющая собой массив тел с высокой удельной поверхностью, уложенных хаотично, навалом (нерегулярная насадка) или с сохранением определенной пространственной структуры (регулярная насадка);
Химически активный абсорбент, чьи свойства выбираются на этапе расчета и проектирования и зависят от конкретных условий газоочистных мероприятий (нередко для обеспечения надлежащей эффективности воздухоочистки достаточно использования обычной технической воды).

Форсуночный блок непрерывно распыляет абсорбент на насадочные тела, создавая на их поверхности тонкий межфазный слой, где и происходит улавливание вредных, токсичных или технологически нежелательных компонентов газовой струи.

Видео абсорберной системы (коммерческая презентация)

Шлам, содержащий захваченный абсорбат, удаляется в шламоприемник, а оставшийся жидкостный аэрозоль задерживается каплеуловителем. Выбросы абсорбера представляют собой безопасный белый пар, содержащий воду, азот, кислород (оксиген), углекислый газ и другие безопасные вещества.

Насадки

Насадки – геометрические тела определенной топологии, которые имеют большую удельную поверхность, то есть большую площадь поверхности при малом объеме. Среди наиболее эффективных насадочных тел для абсорберов – кольца Палля, кольца Рашига, седла Intallox, хорды, полухорды, спирали (тела) Левина.

Широкое разнообразие нерегулярных металлических насадочных тел

Материалом насадки может быть как инертный полимер (полипропилен, полиэтилен), так и активные металлсодержащие пластмассы, металлы и сплавы – медь, никель, алюминиевые, магниевые и другие сплавы.

Барботажные, пенные и тарельчатые абсорберы

Другим типом устройств данной категории являются барботажные, пенные или тарельчатые абсорберы. Конструкция таких газоочистителей сильно напоминает насадочные колонны, но рабочая камера оборудована одним или несколькими ярусами с опорными перфорированными тарелками (друг над другом).

Загрязненный поток подается в рабочую камеру; параллельно с этим форсуночный блок орошает тарелки. Воздушная струя, проходящая через перфорацию, образует слой нестабильной пены, на поверхности пузырьков которой и происходит осаждение нежелательных составляющих газопотока. Такой процесс продувки со вспениванием называется барботажем.

Тарельчатая ректификационная колонна, работающая на барботажном принципе

Излишки абсорбента переливаются через край тарелок и направляются либо на рециркуляцию, либо в шламоприемную секцию. В остальном, пенные тарельчатые абсорберы конструкционно и принципиально схожи с устройствами насадочного типа.

Основные сферы применения химических барботеров: гальванические производства, печатная промышленность, химия и нефтехимия.

Полусухие / полувлажные абсорберы

Отдельно следует упомянуть полувлажные (полусухие) модели. Их принцип действия, в целом, коррелирует с принципом мокрых аппаратов очистки воздуха, с той разницей, что конденсации в видимую жидкость / пар в рабочей камере не происходит вообще, (несмотря на то, что в составе потока она присутствует).

Топливный автомобильный абсорбер

В автомобилестроении также используется технология сорбции. Автомобильный топливный абсорбер призван улавливать пары бензина, естественным образом испаряющегося из бензобака. Узел может работать в режиме захвата сорбата и продувки (десорбции).

Сигналом к замене топливно-абсорберного блока является непостоянство (гуляние) оборотов двигателя и повышение давления в бензобаке.

Также, для улавливания остаточного выхлопа в автомобилях используются каталитические адсорберы или – в просторечии – катализаторы.

Классификация по гидравлическому сопротивлению

В международной газоочистной практике приняты следующие классификации абсорбционных колонн в зависимости от гидравлического сопротивления агрегатов / систем:

Высоконапорные – сопротивление свыше 3700 Па (0.037 Бар);
Средне- / Низконапорные – от 1200 до 3700 Па (0.012 –0.037 Бар);
Эжекторные – сопротивление системы ниже или равно 1200 Па (0.012 Бар).

Осуществляя расчет и изготовление абсорберов колонного или горизонтального типа, мы, помимо прочего, стараемся создать аппараты с низким пневмогидравлическим сопротивлением.

Материалы

В зависимости от тонкостей газоочистного процесса (агрессивности и температуры очищаемой среды), абсорберы могут быть изготовлены как из полипропилена, фторопласта, полиэтилена, так и из стеклопластика, нержавеющей стали или титана.

В целях продления срока службы агрегатов в условиях очистки воздуха или газа от экстремально кислых и / или высокотемпературных потоков рабочие камеры могут быть дополнительно зафутерованы кислотостойким бетоном.

Преимущества и недостатки абсорбционных установок

Как и любое оборудование, абсорбционные башни, имеют свои особенности, заключающиеся в определенном соответствии установок тем или иным газоочистным требованиям.

Среди очевидных плюсов абсорберных аппаратов и систем:

Экономичность, способность к перенастройке под другие режимы воздухоочистки, низкие капитальные и минимальные эксплуатационные расходы;

Широкая вариативность размеров, пространственных ориентаций, выливающаяся в повышенное удобство монтажа устройств даже в условиях ограниченных промышленных зон, а также возможность установки абсорберов в качестве ведущей воздухоочистной системы на морских судах;

Химическая стабильность шлама в шламоприемной секции исключает вторичное загрязнение производственной / природной атмосферы, шламовая пульпа легко и безопасно транспортируется, (например, до участка переработки);

Низкое пневмогидравлическое сопротивление позволяет практически без помех внедрять газоочистные блоки в существующую воздухоочистную инфраструктуру предприятия;

Впрочем, применение абсорберов в технологическом цикле может порождать некоторые проблемы, (для каждой из которых, впрочем, есть рациональные решения):

Недостаточная сопротивляемость коррозии, ведущая к ускоренному механическому износу внутренних стенок рабочей камеры (решается использованием стойких материалов или футерованием отсека с массообменной насадкой);

У турбулентных абсорбционных агрегатов модели Вентури – повышенный износ при обработке абразивных пылей (решается футеровкой (лайнингом) или установкой сменных износостойких втулок (релайнингом);

В некоторых случаях – затрудненный или невозможный выход полезного шлама, сложность эффективного дегидрирования шламов;

При обработке агрессивных кислых или щелочных сред выявляются проблемы с утилизацией реактивных шламов (решается приобретением станции нейтрализации кислых или щелочных стоков);

Заказ на расчет, проектирование, изготовление, доставку и монтаж абсорберов в России и за рубежом

По любым вопросам касаемо индивидуального расчета, проектирования и изготовления абсорберов, пожалуйста, не стесняйтесь контактировать с нами любым удобным способом: по телефону, е-мейлу или посредством заполнения анкеты Заказчика.

Мы также с радостью готовы доставить одинарные аппараты и многоступенчатые газоочистные станции до любой точки России, СНГ, Европы или Азии и, при необходимости, провести быстрый и профессиональный ввод оборудования в эксплуатацию. Мы открыты для плодотворного взаимовыгодного сотрудничества.

Читайте также: