Общие сведения. В химической технологии широко распространены и имеют важное значение процессы массопередачи, характеризуемые переходом одного или нескольких веществ из одной

В химической технологии широко распространены и имеют важное значение процессы массопередачи, характеризуемые переходом одного или нескольких веществ из одной фазы в другую. Путем переноса одного или более компонентов из фазы в фазу можно разделять как гетерогенные, так и гомогенные системы (разовые смеси, растворы жидкостей и др.), причем наиболее часто процессы массопередачи исполь­зуют для разделения гомогенных систем.

Абсорбция - процесс поглощения компонента газовой смеси жидким поглотителем (абсорбентом). Обратный перенос субстанции называют десорбцией.

Выделение поглощенного газа из поглотителя (абсорбента) производят с целью получения этого газа в чистом виде и регенерации поглотителя для его повторного использования. Если концентрация газа в газовой фазе ниже концентрации, соответствующей равновесию газ - жидкость, то газ переходит из раствора в газовый поток, т.е. происходит процесс десорбции.

Десорбцию газа проводят: 1) отгонкой его в токе инертного газа или водяного пара; 2) путем подвода тепла к абсорбенту; 3) путем снижения давления над абсорбентом.

Отгонка в токе инертного газа или водяного пара. В этом случае десорбирующим агентом является инертный газ или водяной пар. Десорбирующий агент приводят в соприкосновение с раствором. Так как парциальное давление распределяемого компонента под раствором выше, чем равновесное давление в десорбирующем агенте, то происходит переход этого компонента из раствора в поток газа или водяного пара.

Для более полного выделения растворенного газа из поглотителя процесс десорбции в токе инертного газа (водяного пара) обычно осуществляется в противоточных тарельчатых или борботажных колоннах. В качестве инертного газа, как правило, используют воздух, с которым смешивается выделяющийся из поглотителя газ. Последующее извлечение газа из газовой смеси затруднительно. Поэтому данный метод десорбции применяют в тех случаях, когда извлеченный из газовой смеси компонент в дальнейшем не используется (например, является вредной примесью, удаляемой из смеси).

Водяной пар как десорбирующий агент применяется для извлечения нерастворимых в воде газов. При этом смесь десорбированного газа и водяного пара из десорбера направляют в конденсор, в котором происходит отделение газа от водяного пара путем конденсации последнего. Если же температура кипения последнего десорбированного компонента высока, то его конденсируют совместно с водяным паром и затем отделяют от воды отстаиванием.

Подвод тепла к адсорберу подводе тепла в десорбер, например при обогреве его глухим паром, из раствора вместе с десорбируемым компонентом испаряется часть абсорбента. Для разделения образующейся при этом смеси применяют ректификацию.

Снижение давления под абсорбентом. Этот способ десорбции наиболее прост, особенно в тех случаях, когда процесс абсорбции проводится под давлением выше атмосферного и десорбцию можно осуществлять путем снижения давления до атмосферного. Если же абсорбцию проводят при атмосферном давлении, процесс десорбции осуществляют в вакууме, причем десорбированный компонент отсасывается вакуум-насосом. Для более полного извлечения абсорбированного компонента из раствора десорбцию при пониженном давлении нередко комбинируют с десорбцией путем подвода тепла.

Движущей силой десорбции, как процесса массопередачи, является разность рабочей и равновесной концентрации распределяемого компонента. По­скольку эта разность изменяется по длине (высоте) аппарата, в расчетах используют среднюю движущую силу.

Для увеличения поверхности контакта фаз в массообменных аппаратах применяют насадки: кольца Рашига, хордовые, седлообразные и др.

Массопередача — сложный процесс, поэтому диффузионное сопротивление массопередачи складывается из сопротивлений переносу в обеих фазах и рассчитывается по правилу аддитивности:

где K — коэффициент массопередачи, кг/(м² с ед. дв. силы); β— коэффициент массоотдачи, кг/(м² с ед. дв. силы); у и х — обозначения газовой и жидкойфаз соответственно; m — коэффициент распределения, равный ; y^*— равновесная концентрация распределяемого компонента в газовой фазе; x — рабочая концентрация распределяемого компонента в жидкой фазе.

Коэффициент К всегда меньше наименьшего из β, поэтому для его увеличения целесообразно повышать конвективность потока, т.е. скорость его течения. В турбулентном потоке