14.2 Десорбция

Десорбция применяется преимущественно для выделения абсорбтива из абсорбента в целях получения его в чистом виде, а также повторного использования абсорбента. Можно выделить два вида десорбции: с применением десорбирующего агента и без него.

Десорбция с применением десорбирующего агента.

Этот вид десорбции описывается соотношениями, аналогичными рассмотренными в предыдущем разделе. Отличие заключается лишь в обратном по сравнению с абсорбцией направлении проведении процесса, что обеспечивается в случае бинарной смеси условием . Обозначим расход десорбирующего агента, не поглощающегося абсорбентом, , а начальную и конечную концентрации абсорбтива в нем и (рис. 14.4).

Тогда уравнения материального баланса и рабочей линии процесса десорбции примут вид.

, (14.12)

. (противоток) (14.13)

В отличие от абсорбции, при десорбции рабочая линия (14.13) должна располагаться ниже линии равновесия (рис. 14.3).

Рис. 14.3. Расположение равновесной 1 и рабочих линий в процессе десорбции при минимальном расходе десорбирующего агента 2 и 3

В этом случае находится минимальный расход десорбирующего агента , обеспечивающий процесс десорбции и соответствующее ему значение . Для увеличения движущей силы процесса десорбции следует увеличивать коэффициент распределения, т.е. повышать температуру или понижать давление. Поэтому в схеме, изображенной на рис. 14.4 предусмотрен нагреватель .

Сочетание абсорбции с десорбцией или перегонкой позволяет многократно использовать поглотитель, выделяя из него абсорбтив.

Рис. 14.4. Схема абсорбционной установки с регенерацией абсорбента путем десорбции с десорбирующим агентом: А - абсорбер, Н - нагреватель, Д - десорбер, Х - холодильник.

В том случае, когда распределяемый компонент не представляет ни ценности, ни опасности для окружающей среды в качестве десорбирующего агента может использоваться воздух (инертный газ), отводимый вместе с распределяемым компонентом в атмосферу. Если же абсорбтив требуется выделить в чистом виде, то в качестве десорбирующего агента часто применяют водяной пар, при условии возможности достаточно простого последующего отделения его от абсорбтива за счет конденсации. Абсорбтив должен не конденсироваться, либо не смешиваться с водой в жидком состоянии.

Десорбция без применения десорбирующего агента

Этот способ осуществляется за счет снижения давления в аппарате и применим для отделения абсорбтива от практически нелетучего абсорбента. Особо часто его используют, если абсорбция проходит при повышенных давлениях.

Снижениe давления смещает равновесие и распределяемый компонент переходит из жидкой фазы в газовую. При условии нелетучести абсорбента газовая фаза будет состоять только из распределяемого компонента, его мольная доля , и применение относительной массовой концентрации теряет смысл. В этом случае удобнее описывать процесс массопередачи с использованием объемных мольных концентраций (кмоль/м³) распределяемого компонента в газовой и жидкой фазах. При фиксированном давлении в десорбере (МИС по газовой фазе) величина также будет постоянной, как это следует из уравнения состояния при . Уравнение равновесия примет вид

. (14.14)

Концентрации абсорбтива в жидкой фазе в процессе десорбции будет изменяться от до (рис.14.5).

Рис. 14.5. Растворение чистого газа в жидкости 2 и десорбции без применения десорбирующего агента за счет снижения давления 1.

Таким образом рабочая линия процесса десорбции будет изображаться на диаграмме горизонтальной прямой 1. Все сопротивление массопередачи в данном случае будет сосредоточенно в жидкой фазе.

, (14.15)

Десорбцию в данном случае можно рассматривать как процесс обратный растворению чистого газа в жидкости (частный случай абсорбции из однокомпонентной газовой фазы). Рабочая линия процесса растворения также будет изображаться горизонтальной прямой, но располагаться выше линии равновесия. Давление в процессе растворения должно быть больше, чем при десорбции . Необходимо отметить, что коэффициент , в отличие от практически не зависит от давления.

Кроме рассмотренных способов десорбции отделение абсорбтива от абсорбента может осуществляться простой перегонкой или ректификацией, речь о которых пойдет в следующей главе.