Абсорбция, адсорбция, конденсация

1. АБСОРБЦИЯ, АДСОРБЦИЯ, КОНДЕНСАЦИЯ

2. УСЛОВИЯ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ВЫБОР МЕТОДОВ ОЧИСТКИ

При выборе метода очистки необходимо учитывать:
вид загрязнителя;
концентрацию загрязняющих веществ,
наличие в газе других примесей,
параметры газового потока (температура, давление,
дисперсность состава),
расход газов,
требуемую степень очистки,
возможность использования продуктов рекуперации*).
*) Рекуперация — процесс улавливания и возвращения в рабочий цикл сырьевых
материалов и полупродуктов

3. ОСОБЕННОСТИ АБСОРБЦИИ, АДСОРБЦИИ И КОНДЕНСАЦИИ

Очистка газов методами абсорбции,
адсорбции и конденсации дает
возможность улавливать и выделять
примеси загрязнителей виде
концентрированного материала.
Поэтому их применение целесообразно,
если существует необходимость выделения
улавливаемых загрязнителей для
повторного использования или при
использования их в качестве сырья для
производства каких-либо товарных
продуктов.

4. СОРБЦИЯ

Методы абсорбции и адсорбции относятся к сорбционным
методом.
Сорбция - способность одного вещества поглощать
(концентрировать) другое.
Хемосорбция (химическая сорбция) - поглощение жидкостью
или твёрдым телом веществ из окружающей среды,
сопровождающееся образованием химических соединений.
В сорбционных процессах участвует твердое или жидкое
вещество, являющееся поглотителем (сорбент) и поглощаемое
вещество (сорбат).
Сорбент – поглотитель
Сорбат (сорбтив) – поглощенное (поглощаемое) вещество

5. ВИДЫ СОРБЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

Абсорбция (или объемная сорбция) – это процесс
проникновение сорбата по всему объему сорбента, т.е.
поглощение веществ из газовой смеси жидкостями.
Адсорбция - процесс накопления одного вещества на
поверхности другого вещества в результате диффузии, т.е.
поглощение какого-либо вещества из газообразной среды или
раствора поверхностным слоем жидкости или твёрдого тела.

6. АБСОРБЦИЯ

7. АБСОРБЦИЯ

Абсорбция – это процесс проникновение
сорбата по всему объему сорбента.
Абсорбция применяется при:
высоких концентрациях
газообразных примесей (свыше 1 %);
меньших концентрациях для газов с
высокой растворимостью в
жидкости.
При высоких концентрация загрязнителя в
выбросах (свыше 1-2 г/м3) степень
очистки может быть более 90%.

8. АБСОРБЦИОННЫЕ МЕТОДЫ

Абсорбционные
методы
очистки
отходящих
подразделяют по следующим признакам:
газов
по абсорбируемому компоненту (сорбату);
по типу применяемого абсорбента (сорбента);
по характеру процесса – с циркуляцией и без циркуляции газа;
по использованию абсорбента – с регенерацией и
возвращением его в цикл (циклические) и без регенерации (не
циклические);
по
использованию
улавливаемых
рекуперацией и без рекуперации:
компонентов
–
по типу рекуперируемого продукта;
по организации процесса – периодические и непрерывные;
по конструктивным типам абсорбционной аппаратуры.
с

9. МЕХАНИЗМ АБСОРБЦИИ

В процессе абсорбции происходит массоперенос между
растворимым газообразным загрязнителем и жидким
растворителем, происходящий в специальном аппарате для
взаимодействия газа с жидкостью – абсорбере.
Массоперенос происходит, благодаря наличию разности
парциальных давлений растворенного газа в газовой смеси и
его равновесным давлением над пленкой жидкости,
контактирующей с газом.
Газообразный
загрязнитель, Pпарц
Жидкий
растворитель,
Pравн

10. МЕХАНИЗМ АБСОРБЦИИ

Если давление растворяемого газа в газовой смеси
выше равновесного давления, то происходит
абсорбция, если ниже – десорбция, при которой
может возрасти количество загрязнителей в
очищаемом газе.
Абсорбция
Рпарц ˃ Р равн
Десорбция
Рпарц ˂ Р равн

11. ВИДЫ АБСОРБЕНТОВ

вода: абсорбируемый газ должен хорошо
растворяться в воде при рабочей
температуре в системе газ-жидкость (кислые
газы HCl, HF, SiF4); при ограниченной
растворимости (SO2, Сl2 и Н2S) требуются
слишком большие объемы воды или
применение щелочных растворов (NaOH,
Ca(OH)2 );

12. ВИДЫ АБСОРБЕНТОВ

мало летучие органические жидкости
(диметиланилин, моно-, ди- и триэтаноламин
и метилдиэтаноламин) – в смесях, не
содержащих твердых частиц.
Органические абсорбенты должны иметь низкое
давление насыщенных паров при рабочей
температуре процесса, так как интенсивное
испарение самих абсорбентов загрязняет очищаемые
газы.
Кроме того, низкокипящий абсорбент сложно
регенерировать, так как извлечь уловленное вещество
с помощью нагревания невозможно.

13. АБСОРБЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Абсорбционная система может быть:
простой (адсорбирующую жидкость применяется только
один раз и удаляется из системы без отделения
абсорбированного загрязнения);
с регенерацией (загрязнение отделяют от абсорбирующей
жидкости, выделяя ее в чистом виде; затем абсорбент вновь
подают на стадию абсорбции, снова регенерируют и
возвращают в систему).
Способы регенерации поглотителей (сорбентов):
повышение температуры (выпаривание),
снижение давления,
осаждение и отстаивание,
химическое разрушение в результате нейтрализации,
окисления, восстановления или гидролиза,
экстракция,
жидкостная адсорбция.

14. ПРОЦЕСС АБСОРБЦИИ

Для процесса абсорбции необходим
непосредственный контакт газа с жидкостью в виде:
распыленных мелких капель,
тонкой пленки, обеспечивающей большую
площадь поверхности жидкой фазы.
Типы абсорберов:
поверхностные абсорбционные колонны
плёночные абсорбционные колонны
барботажные (тарельчатые) абсорбционные
колонны
распыливающие абсорбционные колонны

15. КОНСТРУКЦИИ АБСОРБЕРОВ

Недостатком этих аппаратов является образование большого количества отходов

16. Поверхностные абсорбционные колонны

ПОВЕРХНОСТНЫЕ АБСОРБЦИОННЫЕ КОЛОННЫ

17. плёночные абсорбционныЕ (НАСАДОЧНЫЕ) колонны

ПЛЁНОЧНЫЕ АБСОРБЦИОННЫЕ (НАСАДОЧНЫЕ) КОЛОННЫ
1 – насадка, 2 – направляющий конус
В них контакт фаз происходит на
поверхности текущей жидкости.
В пленочных - насадочных
абсорбционных колоннах контакт
фаз осуществляется на насадках
- поверхностях твёрдых тел
различной формы, заполняющих
рабочий объём аппарата.
Жидкость при этом стекает по
насадке в виде тонкой плёнки,
омываемой газом.

18. НАСАДОЧНЫЕ СКРУББЕРЫ

7
8
Тип насадки выбирают в зависимости от условий работы скруббера:
1 - кольца Рашига; 2 - кольца с перегородкой; 3 - кольца с крестообразной
перегородкой; 4 - кольца Палля; 5 - седла Берля; 6 - седла Италокс;
7- розетка Теллера; 8 – деревянная хордовая.

19. барботажные (тарельчатые) абсорбционные колонны

БАРБОТАЖНЫЕ (ТАРЕЛЬЧАТЫЕ)
АБСОРБЦИОННЫЕ КОЛОННЫ
1 – дренаж, 2 – люк-лаз, 3- глухая тарелка, 4 – тарелки; 5 – отбойная сетка
Внутри колонны на определённом расстоянии друг от
друга расположены тарелки со слоем жидкости.
Жидкость по переливным трубам перетекает вниз с одной
тарелки на другую.
Контакт между газом и жидкостью достигается при
прохождении газа через маленькие отверстия в
тарелках и его барботировании через слой жидкости,
находящийся на тарелке.
Газовый объем над жидкостью, находящейся на
тарелке, заполняется пеной и аэрозолем, содержащим
частицы жидкости, что повышает эффективность
контакта и не является нежелательным до тех пор, пока
унос жидкости не становится чрезмерным.
Для снижения процента уноса в газовом пространстве
могут быть установлены влагоотбойники, выполненные
в виде сетчатых прокладок.

20. распыливающие абсорбционные колонны

РАСПЫЛИВАЮЩИЕ АБСОРБЦИОННЫЕ КОЛОННЫ
Здесь контакт между
фазами достигается при
распылении или
разбрызгивании
жидкости внутри
колонны различными
способами.
Для этого типа аппаратов
характерна достаточно
высокая устойчивость
к забиванию при
наличии в газе твердых
частиц.

21. распыливающие абсорбционные колонны

РАСПЫЛИВАЮЩИЕ АБСОРБЦИОННЫЕ КОЛОННЫ
При высоком содержании пыли в очищаемом газовом потоке, а также если необходимо
улавливать мелкие частицы пыли, помимо газообразных загрязнений, обычно используют
скрубберы Вентури, эффективно удаляющие твердые частицы и позволяющие абсорбировать
также некоторое количество газа.

22. СКРУББЕРЫ ВЕНТУРИ

Скрубберы Вентури можно устанавливать в вертикальном, наклонном и
горизонтальном положении.

23. ОДНОСТУПЕНЧАТАЯ СХЕМА С РЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ СОРБЕНТА ИЛИ СОРБАТА

Жидкость
(сорбент)
Газы
(сорбат)
Жидкость
(сорбент)
Газы
(сорбат)
Абсорция может проходить в одно- и
многоступенчатых схемах с рециркуляцией,
предусматривающих многократное возвращение
в аппарат жидкости (сорбента) или газа
(сорбата).
При наличии рециркуляции адсорбента в схеме
очистки при одном и том же расходе свежего
абсорбента количество жидкости, проходящей
через аппарат, больше.
Вследствие этого повышается коэффициент
массопередачи за счет увеличения
коэффициента массоотдачи в жидкой фазе, что
может повлечь за собой уменьшение габаритов
аппарата.
Применение схем очистки с рециркуляцией
целесообразно для очистки плохо растворимых
в абсорбенте загрязнений, требующих больших
расходов поглощающей жидкости.

24. Многоступенчатая противоточная схема абсорбции с рециркуляцией жидкости

МНОГОСТУПЕНЧАТАЯ ПРОТИВОТОЧНАЯ СХЕМА АБСОРБЦИИ
С РЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ ЖИДКОСТИ
Жидкость
(сорбент)
Многоступенчатые схемы с рециркуляцией могут
включать прямоток, противоток, рециркуляцию
жидкости и рециркуляцию газа.
Большое практическое значение имеет
многоступенчатая противоточная схема с
рециркуляцией жидкости в каждой ступени.
Газы
(сорбат)
Схема с рециркуляцией абсорбента или газовой
фазы (сорбата) предусматривает многократный
поток абсорбента или газовой фазы через
абсорбер.
В рециркуляционной схеме по абсорбенту жидкая
фаза — абсорбент многократно возвращается в
абсорбер, а газовая фаза проходит через
абсорбер снизу вверх. Абсорбент подается в
верхнюю часть абсорбера и движется противотоком к
газовой фазе.
В многоступенчатых схемах с рециркуляцией
абсорбента достигаются высокие коэффициенты
массопередачи и движущие силы процесса.

25. РЕГЕНЕРАЦИЯ АБСОРБЕНТА

Для повторного использования поглотителя
(сорбента) осуществляют его регенерацию, в
процессе которой из него извлекают сорбат,
реализуемый в виде сырья для других процессов
или целевого товарного продукта.
В случае, когда извлекаемый компонент не
представляет ценности или процесс
регенерации затруднен, то поглотитель
(сорбент) используют всего один раз и после
соответствующей обработки сливают в
канализацию.
1 - вентилятор (газодувка); 2 - абсорбер;
3 - брызгоотбойник; 4, 6 - оросители;
5 - холодильник; 7 - десорбер; 8 - куб десорбера;
9 -теплообменник-рекуператор;
10, 12 - емкости для абсорбента; 11 - насосы