ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Абсорбционная очистка газовых выбросов из "Проектирование аппаратов пылегазоочистки" Молекулы поглощаемого вещества - абсорбата удерживаются в объеме поглотителя - абсорбента, равномерно распределяясь среди его молекул вследствие растворения или химической реакции Процесс, завершающийся растворением абсорбата в поглотителе, называют физической абсорбцией (в дальнейшем - абсорбция) Процесс, сопровождающийся химической реакцией между поглощаемым компонентом и абсорбентом, называют химической абсорбцией (в дальнейшем - хемосорбция). [c.325] Перенос компонентов соприкасающихся фаз идет до достижения между ними динамического равновесия. Явления, происходящие при абсорбции на границе раздела фаз, описывают на основе двухпленочной теории Уитмана [42], согласно которой изменение концентраций переходящего вещества происходит в тонких приповерхностных слоях (пленках) газа Рц и конденсированного вещества (рис.5.35). Принимают, что в приграничных пленках конвекция отсутствует, и массоперенос осуществляется исключительно за счет молекулярной диффузии, в то время как перенос из объема газа к пленке и от пленки в объем конденсированной фазы У происходит очень быстро (например, за счет турбулентной диффузии) Поэтому концентрации переходящего компонента у в объеме газовой фазы У , и х в объеме У считаются постоянными. В плёнке газа концентрация переходящего компонента падает до значения у на поверхности радела фаз 8, а пленка конденсированной фазы насыщается до концентрации х , причем сама поверхность 8 не оказывает сопротивления переходу компонента В пленке концентрация снижается до постоянного значения х вследствие распределения компонента в объеме У . Перенос продолжается до достижения равновесия, при котором химические потенциалы переходящего компонента в газовой и конденсированной фазах выравниваются. [c.326] Концентрации могут быть выражены в различных единицах измерения (см табл 1 9), и сообразно с этим движущая сила одного и того же процесса может иметь различные численные значения. [c.327] При абсорбционной очистке газов концентрации улавливаемых примесей обычно невелики, что позволяет рассматривать систему как слабоконцентрированную. Концентрации, соответствующие равновесию фаз, т е равновесные концентрации в газовой и конденсированной фазах, для таких систем достаточно точно определяются законами Рауля иГенри(1.62, 1 63) В качестве абсорбентов для очистки выбросов на практике используют только капельные жидкости Выбор абсорбента зависит от ряда факторов, главным среди них является способность поглощать загрязнитель из газовой фазы Так, воду можно достаточно эффективно использовать для обработки газов, содержащих хорощо растворимые загрязнители, такие как НС1, НР, NHj, но она менее пригодна как абсорбент для улавливания слаборастворимых H.,S, lj, SO,. В последнем случае более приемлема хемосорбция, например, раствором щелочи или суспензией извести. [c.327] По способу диспергации абсорбента можно выделить распылительные (брызгальные), пленочные, барботажные и пенные устройства. 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.), однопольные мокрые электрофильтры, однополочные барботажные и пенные устройства, а к устройствам со ступенчатым контактом - тарельчатые колонны, многопольные мокрые электрофильтры, многополочные барботажные и пенные устройства. [c.328] Часть подобных устройств, применяемых для мокрой пылеочистки, была рассмотрена в предыдущих разделах этой главы. В принципе их можно было бы использовать и для совместного улавливания дисперсных 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 приспособлены для обработки потоков с дисперсными загрязнителями, а высокоэффективные пылезолоуловители, как правило, непригодны для сколько-нибудь существенного извлечения газообразных вредностей. Серийные мокрые пылеуловители могут быть использованы только для предварительной обработки с целью освобождения газового потока от дисперсных примесей перед абсорбционной обработкой. [c.328] Для абсорбции газовых загрязнителей наиболее употребительны насадочные и тарельчатые колонны. [c.328] В насадочных колоннах (рис.5.36) обеспечивается лучший контакт обрабатываемых газов с абсорбентом, чем в полых распылителях, благодаря чему интенсифицируется процесс массопереноса и уменьшаются габариты очистных устройств. [c.328] Некоторые распространенные типы насадок показаны на рис.5.37. Максимальную поверхность контакта на единицу объема образуют седлообразные насадки Инталокс (а) и Берля (б). Они имеют и минимальное гидравлическое сопротивление, но стоимость их выше, чем колец. Из кольцевых насадок наилучший контакт создают кольца Палля (в), но они сложны в изготовлении и дороже колец Лессига (г) и Рашига (д). Хордовые деревянные насадки (е) имеют минимальную удельную поверхность и стоимость. Технические характеристики некоторых насадок приведены в таблице 5.56. [c.328] Эффективность массопередачи в насадочных колоннах значительно зависит от равномерности распределения потоков контактирующих фаз, соотношения их скоростей и условий орощения элементов насадки. [c.330] Начальная равномерность распределения абсорбента достигается посредством ее диспергированной подачи на поверхность насадки через распылительные форсунки или распределительные тарелки с большим числом отверстий. При дальнейшем передвижении жидкости ее контактирование с газовой фазой ухудшается из-за оттока к стенкам колонны. Поэтому высоту насадки делят на несколько слоев (ярусов), устанавливая между ними перераспределительные устройства. Для этой цели могут использоваться ситча-тые или перфорированные диски (тарелки). Одновременно они выполняют функцию несущей конструкции для каждого яруса. Поскольку часть отверстий тарелки может быть завалена элементами насадочного слоя, то она должна превосходить насадку по величине живого сечения. [c.330] Недостаточное орошение элементов насадки ведет к недоиспользованию поверхности ее контакта. Значительный избыток жидкости может вызвать частичное затопление насадки, что также ведет к ухудшению контакта фаз на поверхности насадочных элементов. Точный расчет пределов плотности орошения невозможен. Ориентировочно минимальную плотность орошения м ч на 1 м- поверхности насадки, можно принять как 0,12 где удельная поверхность насадки, м м а максимальную плотность орошения - в 4...6 раз выше минимальной [40]. Существуют и другизе, более сложные эмпирические соотношения (см., например, далее формулу 5.126). [c.330] Соотношение расходов жидкости и газа, поступающих в колонну, должно соответствовать оптимальному гидравлическому режиму рабо-тынасадочного слоя. Газ, поднимаясь по слою снизу вверх, замедляет отекание жидкости. При низких расходах газа наблюдается струйное стенание жидкости. С увеличением подачи газа наступает момент, когда часть жидкости начинает задерживаться и скапливаться в слое насадки, а его гидравлическое сопротивление быстро растет. Такой режим называют началом (точкой) подвисания (или загрузки). Дальнейшее увеличение расхода газа приводит к запиранию потока жидкости. При этом наблюдается вспучивание насадки и появление над ней слоя жидкости. Соответствующий режим называют началом (точкой) захлебывания. При скоростях газа, превышающих скорость захлебывания, слой насадки работает как барботер. [c.333] Скорость захлебывания снижается с увеличением отношения расхода жидкости к расходу газа, насьшной плотности насадки и с уменьшением размера насадочных элементов, а также зависит от типа насадки. Насадочные абсорберы должны работать с максимально возможными скоростями газового потока, при которых насадка не захлебывается. Обычно эта скорость превышает половину скорости захлебывния. Для колец Рашига ее можно принимать до 60...80%, для седлообразных насадок-до 60...85%, для насадок Теллера - до 75...90% от скорости захлебывания. Параметры начала захлебьшания определяют по эмпирическим соотношениям. [c.333] Тарельчатые колонны имеют стандартизированный ряд диаметров от 400 до 4000 мм. [c.333] Конструкции некоторых типов тарелок, устанавливаемые в них, показаны на рис. 5.29, а их технические характеристики сведены в таблицы 5.58.,.5.61. [c.333] Конструкция колонны с колпачковыми тарелками приведена на рис. 5.41, с ситчатыми тарелками - на рис. 5.42, с ситчато-клапанными тарелками - на рис. 5.43 (по [40]). [c.338] Выбрать оптимальное контактное устройство из большого разнообразия типов тарелок довольно сложно. Приведенные выше конструкции характеризуются следующими показателями. [c.338] Ситчатые и решетчатые тарелки могут работать с высокими нагрузками по жидкости и газу. Решетчатые тарелки обладают минимальным гидравлическим сопротивлением и минимальной металлоемкостью, удобны для монтажа, осмотра, чистки и ремонта, менее других конструкций подвержены воздействию агрессивных сред, могут работать со взвесями. Однако устойчивый режим барботажа газа через слой жидкости, находящейся на решетчатой тарелке, возможен только в узком диапазоне скоростей. Это не позволяет использовать их при переменных нагрузках, что важно при обработке газовых выбросов. [c.338] Ситчатые и колпачковые конструкции устойчиво работают в широком диапазоне нагрузок, но практически непригодны для очистки газов, содержащих дисперсные примеси. Они имеют худшие показатели по работе с агрессивными средами, брызгоуносу и ремонтопригодности. Колпачковые конструкции достаточно сложны в монтаже, но надежны в эксплуатации. Они имеют максимальное гидравлическое сопротивление и требуют повышенного количества абсорбента для создания достаточно высокого слоя поглотительной жидкости на каждой тарелке. [c.338] Вернуться к основной статье