Десорбцию, или отгонку, т. е. выделение растворенного газа из раствора, проводят одним из следующих способов:
1) в токе инертного газа, 2) выпариванием раствора, 3) в вакууме.
Применяется также комбинирование этих способов.
Отгонка в токе инертного газа (собственно десорбция) является процессом, обратным абсорбции. При соприкосновении раствора с инертным газом растворенный газ переходит в газовую фазу, так как парциальное давление газа над раствором выше, чем в газовой смеси. Процесс ведут в насадочных или барботажных колоннах, раствор подается в колонну сверху, инертный газ — снизу; из нижней части колонны отводится регенерированный раствор, из верхней — выделенный из раствора газ в смеси с инертным газом.
В качестве инертного газа применяют большей частью воздух. При этом выделенный из раствора газообразный компонент получается не в частом виде, а в виде смеси с воздухом. Поэтому данный способ отгонки применяется в тех случаях, когда извлеченный из газов компонент (например, вредная примесь)! не используется или может быть использован при невысокой концентрации.
Отгонка с инертным газом применяется также при обогащении газов, т. е. для получения более концентрированной газовой смеси, чем исходная смесь, из которой данный компонент извлекают путем абсорбции.
При десорбции нерастворимых в воде газов в качестве инертного газа применяют водяной пар. Смесь выделенного компонента с водяным паром по выходе из колонны направляется в конденсатор, в котором водяной пар конденсируется, а выделяемый компонент получается в чистом виде. Если компонент имеет достаточно высокую температуру кипения (например, бензол), он конденсируется вместе с водяным паром и отделение его от воды производится путем отстаивания.I
Отгонка путем выпаривания раствора производится при помощи обогрева глухим паром. При этом из раствора удаляется не только выделяемый компонент, но испаряется также часть растворителя.
Для разделения компонента и паров растворителя прибегают к ректификации. Таким образом, по схеме процесса и применяемой аппаратуре этот способ отгонки не отличается от ректификации .
Отгонка в вакууме обычно комбинируется с отгонкой путем выпаривания и применяется в тех случаях, когда при атмосферном давлении невозможно достаточно полное выделение компонента из поглотителя. При отгонке в вакууме газообразный компонент, выделяемый на установке, отсасывается вакуум-насосом.
54.Материальный баланс абсорбер. Рабочая линия абсорбера.
Определение минимального и оптимального расхода абсорбента
Материальный баланс и расход абсорбета. Примем расходыфаз по высоте аппарата постоянными и выразим содержание поглощаемого газа в относительных мольных концинтрациях. Обозначим: G—расходинертного газа,Yн и Yк —начальная и конечная абсорбтива в газовой смеси,инертного газа; L — расход абсорбента его концентрации Хн Хк. абсорбента. Тогда уравнение материального баланса будет:
G(Yн-Yк)=L(Xк-Xн)
Отсюда общий расход абсорбент:
а его удельный расход (кмоль/кмоль инертного газа) Это уравнение можно переписать так:
Уравнение показывает, что изменение концентрации в абсорбционном аппарате происходит прямолинейно и следовательно, в координатах У — Х рабочая линия процесса абсорбции представляет собой прямую с углом наклона, тангенс которого равен .
Между удельным расходом абсорбента и размерами аппарата, например, показанного на рис. Х1-2. существует определенная связь. Через точку В с координатами Хн Ун, (рис. Х1-2) проведем, согласно уравнению. рабочие линии ВА,ВА1,ВА2,ВА3 отвечающие различным концентрациям абсорбента или разным удельным его расходам, при этом точки А, А1, А2, А3 будут лежать на одной горизонтальной прямой в соответствии с заданной начальной концентрацией Yн газа в смеси. В случае растворов небольшой концентрации для любого значения X и выбранной величины l движущая сила процесса выражается разностью ординат Y—Y*, изображенных вертикальными отрезками, соединяем соответствующие точки рабочей линии и линии равновесия. Для всего аппарата можно принять среднее значение ∆Yср,Р. величина которого, например для рабочей линии ВА1,. изображена на рисунке отрезком ∆Yср1. Величина ∆Yср будет тем больше, чем круче наклон рабочих линий и следовательно, чем больше удельный расход абсорбента. Если рабочая линия ВА совпадаете с вертикалью, то движущая сила процесса имеет максимальное значение, однако удельный расход абсорбента l при этом будет бесконечно большим (так как Хк =Хн). Если же линия рабочих концентраций ВА касается линии равновесия, то удельный расход абсорбента минимален (l=lmin), а движущая сила в точке касания равна нулю, поскольку в этой точке рабочая концентрация равна равновесной. В первом случае размеры абсорбционного аппарата будут наименьшими при бесконечно большом расходе абсорбента, во второй — расход абсорбента наименьший при бесконечно больших размерах аппарата. Таким образом, оба случая являются предельными и практически неосуществимыми.
В реальном абсорбционном аппарате равновесие между фазами не достигается и всегда Хк <Хк* где Хк*; — концентрация поглощаемого газа в жидкости, находящейся в равновесии с поступающим газом. Отсюда следует, что величина l всегда должка быть больше минимального значении lmin отвечающего предельному положению рабочей линии.
Необходимо отметить увеличение удельного расхода l адсорбента одновременно со снижением высоты аппарата приводит к определенному увеличению его диаметра. Это объясняется тем, что с увеличением l возрастал также расход поглотителя, а при этом, как показано ниже, снижаются допустимые скорости гам в аппарате, по которым находятся диаметр. Вот почему в тех случаях, когда удельный расход абсорбента не задан технологически ми условиями, т. е. когда не задана конечная концентрация Хк абсорбента, следует выбирать такое соотношение между размерами абсорбционного аппарата и удельным расходом l абсорбента, при котором величина l и размеры аппарата будут оптимальными