logo
МЕТОДИЧКА

Практическая работа 2 абсорбционная очистка газов

Цель работы: изучить теоретические основы абсорбционной очистки газов, основную терминологию и требования, предъявляемые к промышленным абсорбентам.

Теоретические сведения

Абсорбция — это процесс поглощения газов поверхностью поглотителя с дальнейшим переходом поглощённого вещества в объём этого поглотителя. Абсорбционная очистка основана на способности жидкостей растворять газы или химически взаи­модействовать с ними. Вещество, которое содержится в газовой фазе и при абсорбции пе­реходит в поглотитель (абсорбент), называют абсорбционным компонентом, или абсорбтивом. Вещество, которое содержится в газовой фазе и при абсорб­ции не переходит в жидкую фазу, называют газом-носителем. В отличие от абсорбируемых компонентов остальную часть газового потока обычно называют инертным газом. Различают физическую и химическую абсорбцию (хемосорбцию).

При физической абсорбции происходит физическое растворение аб­сорбируемого компонента в растворителе, которое не сопровождается хи­мической реакцией. Для много­кратного использования поглотитель подвергают регенерации, при этом извлекают из него абсорбированный компонент. При химической абсорбции абсор­бируемый компонент вступает в хими­ческую реакцию с поглотителем, обра­зуя новые химические соединения в жидкой фазе. Хемосорбционные процессы обеспечивают более полное извлечение компонентов из газовых смесей. Здесь возможны два ва­рианта - протекание обратимой и нео­братимой реакций. Регенерацию поглотительных растворов, получаемых при протекании обратимых хемосорбционных процес­сов, проводят теми же методами, что и при физической абсорбции. Регенера­цию поглотительных растворов, получаемых в необратимых хемосорбцион­ных процессах, осуществляют химическими методами.

Количество растворённых газов зависит от свойств газов и жидкости, а также от условий растворения: температуры поглотителя и парциального давления газа над жидкостью.

Примерами хорошо растворимых газов являются аммиак (NH3), фтористый и хлористый водород (HF и HCI); плохо растворимых — диоксид углерода (СО2), кислород, азот; умеренно растворимых — диоксид серы (SO2), хлор (приведенные данные относятся к растворению указанных га­зов в воде).

При хемосорбции концентрация абсорбируемого компо­нента в жидкой фазе уменьшается, что приводит к увеличению градиента концентрации и ускорению процесса абсорбции. Скорость процесса в этом случае зависит не только от скорости массообмена, но и от скорости хи­мического взаимодействия компонентов.

При этом возможны два случая: когда лимитирующей стадией про­цесса является скорость химического взаимодействия (кинетическая об­ласть) или скорость диффузии абсорбируемого компонента в зону реак­ции (диффузионная область).

За счет абсорбции практически любое загрязняющее вещество может быть удалено из выбросов. Единственным газом, для удаления которого практически не используются абсорбционные процессы, является оксид углерода.

К применяемым абсорбентам предъявляют ряд требований:

Естественно, что абсорбенты, отвечающие в полной мере всем этим требованиям, отсутствуют. Поэтому в каждом конкретном случае необходимо подбирать абсорбент, максимально соответствующий определенным требованиям.

Правильно сконструированная абсорбционная газоочистная установка должна работать с максимально возможной эффективностью и пропускной мощностью, с наименьшими капитальными и эксплуатационными расходами, контакт фаз должен быть организован таким образом, чтобы он происходил в противотоке. В наибольшей степени этим условиям удовлетворяет насадочный скруббер, однако при наличии твердых взвешенных веществ (что имеет место практически всегда при очистке воздуха), он быстро будет забиваться твердыми отложениями. Кроме того, в насадочных скрубберах скорость массообменных процессов мала из-за малоинтенсивного гидродинамического режима этих реакторов. Объемы аппаратов поэтому велики, а установки громоздки. В связи с этим, чаще используются аппараты, в которых принцип противотока явно отсутствует, но зато имеет место интенсивное перемешивание газообразной и жидкой фаз: пенные аппараты, скрубберы с подвижной насадкой.

Пенные абсорберы обеспечивают сравнительно высокую скорость абсорбционно-десорбционных процессов; их габариты в несколько раз меньше, чем насадочных скрубберов. Они сравнительно просты по конструкции и работают в режиме высокой турбулентности. Абсорбционные методы характеризуются непрерывностью и универсальностью процесса, экономичностью и возможностью извлечения большого количества примесей из газов. Недостаток абсорбционных методов в том, что насадочные скрубберы, барботажные и даже пенные аппараты обеспечивают достаточно высокую степень извлечения вредных примесей (до ПДК) и полную регенерацию поглотителей только при большом числе ступеней очистки. Поэтому технологические схемы абсорбционной очистки, как правило, сложны, многоступенчаты, а очистные реакторы имеют большие объемы.