Схемы абсорбционных процессов

В практике абсорбции используются несколько принципиальных схем проведения процесса. Наиболее широко применяются противоточная (рис. 4.15, а) и прямоточная (рис. 4.15,

б) схемы.

Рабочие диаграммы однокомпонентной изотермической абсорбции

Рис. 4.15. Рабочие диаграммы однокомпонентной изотермической абсорбции:

а - противоток газа и жидкости; 1 - линия равновесия; 2 - рабочая линия; б - прямоток газа и жидкости

По противоточной схеме абсорбции в одном конце аппарата приводятся в контакт газ и жидкость, имеющие большие концентрации распределяемого вещества Yx и Х2, а в противоположном конце - меньшие Y2 и Хх.

В прямоточной схеме абсорбции потоки газа и абсорбента движутся параллельно друг другу. В этой схеме взаимодействия веществ в процессе абсорбции газ с большей концентрацией распределяемого вещества Yx приводится в контакт с жидкостью, имеющей меньшую концентрацию Хх распределяемого вещества, а газ с меньшей концентрацией Y2 взаимодействует на выходе из аппарата с жидкостью, имеющий большую концентрацию Х2 распределяемого вещества, что снижает среднюю движущую силу процесса.

Противоточный процесс обеспечивает большую конечную концентрацию поглощаемого газа в абсорбенте и вместе с этим меньший расход абсорбента. При противотоке можно достичь более полного извлечения компонента из газовой смеси, чем при прямоточной схеме.

В технике абсорбции используют также одноступенчатые схемы с рециркуляцией (рис. 4.16) и многоступенчатые с рециркуляцией, которые предусматривают многократный возврат в аппарат либо жидкости, либо газа.

Рециркуляционные схемы абсорбции

Рис. 4.16. Рециркуляционные схемы абсорбции:

а - схема с рециркуляцией жидкости; б - схема с рециркуляцией газа

В схеме с рециркуляцией жидкости (рис. 4.16, а) газ проходит через аппарат снизу вверх, и концентрация распределяемого вещества в нем изменяется от YH до YK. Поглощающая жидкость подводится к верхней части аппарата при концентрации распределяемого вещества Хн, затем смешивается с выходящей из аппарата жидкостью, в результате чего концентрация повышается до Хс. В схеме абсорбции с рециркуляцией жидкости газа проходит аппарат снизу вверх, и концентрация распределяемого вещества в нем изменяется от 7Н до

у,-

Рабочая линия представляется на диаграмме отрезком прямой; крайние точки его имеют координаты 7Н, Хк и YK, Хс соответственно. Значение Хс можно найти из уравнения материального баланса вида:

откуда получим

где п - отношение количества поглощающей жидкости на входе в аппарат к количеству свежей поглощающей жидкости.

Материальные соотношения в схеме абсорбции с рециркуляцией газа (рис. 4.16, б) аналогичны предыдущим. Положение рабочей линии определяют точки AC(YC, Хк) и B(YK, Хн)-, ордината находится из уравнения материального баланса:

откуда получим

Схемы с рециркуляцией могут быть противоточными и прямоточными.

Одноступенчатые схемы с рециркуляцией абсорбента или газа по сравнению со схемами без рециркуляции имеют следующую особенность.

В схеме с рециркуляцией поглотителя при одном и том же расходе свежего абсорбента количество жидкости, проходящей через аппарат, больше. Результатом этого является повышение коэффициента массопередачи за счет увеличения коэффициента массоотдачи в жидкой фазе и некоторое уменьшение движущей силы, что может привести к уменьшению габаритов аппарата. Рециркуляция жидкости всегда предпочтительнее при необходимости сопровождать процесс абсорбции охлаждением, так как в этом случае включение холодильника в ветвь рециркулирующего абсорбента позволяют легко отводить тепло от взаимодействующих веществ.

Многоступенчатые схемы с рециркуляцией могут включать прямой ток, противоток, рециркуляцию газа. Большое практическое значение имеет многоступенчатая противоточная схема с рециркуляцией жидкости в каждой ступени. Рабочие линии наносят на диаграмму отдельно для каждой ступени.

Многоступенчатые схемы с рециркуляцией газа и жидкости обладают всеми преимуществами одноступенчатых схем и вместе с тем обеспечивает большую движущую силу процесса. По указанной причине в большинстве случаев выбирают вариант многоступенчатых рециркуляционных схем.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >