ТЕМА 4. Абсорбция

Абсорбционный метод очистки газов основан на способности жидкости растворять в себе газы. В процессе абсорбции участвуют 2 фазы: жидкая и газовая. При абсорбции происходит переход вещества из газовой в жидкую среду, а при десорбции – наоборот: из жидкой в газовую.

Абсорбция – это процесс избирательного поглощения из газовой смеси одного или несколько компонентов жидкостным поглотителем, а десорбция – процесс выделения газа из жидкости.

Загрязняющее вещество, которое содержится в газовой фазе и при адсорбции переходит в жидкую фазу, называется абсорбтивом (абсорбируемым компонентом).

Вещество, которое содержится в газовой фазе и не переходит в жидкую фазу, называется газом-носителем или инертным газом.

Вещество, в котором происходит растворение абсорбируемых компонентов, называется растворителем-поглотителем или абсорбентом. Аппараты, в которых осуществляется процесс абсорбции, называются абсорберами.

Абсорбция может быть:

- физическая,

Рекомендуемые материалы

- химическая (хемосорбция).

При физической абсорбции происходит физическое растворение абсорбируемого компонента в растворителе, не сопровождающееся химическими реакциями. Абсорбция происходит только в том случае, если парциальное давление абсорбируемого компонента в газовой фазе больше равновесного парциального давления этого компонента над раствором. Чем больше разница давлений, тем больше движущая сила процесса и тем с большей скоростью протекает абсорбция.

При хемосорбции молекулы абсорбтива вступают в химическое взаимодействие с молекулами активного компонента абсорбента, образуя новое химическое соединение в жидкой фазе. При этом равновесное парциальное давление извлекаемого компонента над раствором значительно ниже (меньше), чем при физической абсорбции, поэтому хемосорбционный процесс более полно извлекает компонент из газовой фазы

В качестве абсорбента (поглотителя) может быть использована любая жидкость, в которой растворили извлекаемый из газового потока компонент (загрязняющее вещество).

Абсорбент, применяемый в процессе, должен удовлетворять следующим требованиям:

1. обладать высокой поглотительной способностью;

2. обладать высокой селективностью по отношению к извлекаемому компоненту;

3. иметь возможно меньшую летучесть и вязкость;

4. легко регенерироваться;

5. не оказывать коррозионного воздействия на аппараты;

6. иметь низкую стоимость и быть доступным в промышленных масштабах;

7. при физической абсорбции быть химически инертным по отношению к компонентам разделяемой смеси.

Универсального абсорбента, удовлетворяющего всем требованиям, нет, поэтому выбирают обычно абсорбент, наиболее полно удовлетворяющий ряду требований.

Наиболее предпочтительны те абсорбенты, которые осуществляют процесс поглощения абсорбтива из газовой фазы путем физической абсорбции, либо химической с обратимой реакцией в жидкой фазе.

При физической абсорбции чаще всего используют воду, а также органические и неорганические растворители (неэлектролиты), не реагирующие с основным извлекаемым компонентом и их водные растворы. Применение воды особенно целесообразно при очистки больших объемов отходящих газов (т. к. возможны потери жидкого поглотителя, а вода является наиболее дешевым и доступным абсорбентом).

При химической абсорбции используют водные растворы аммиак, растворы карбонатов Na и K, водные растворы этаноламинов, трикалий фосфата и др. Основные виды абсорбентов приведены в таблице:

Большинство реакций является экзотермическими и обратимыми, поэтому процесс регенерации (десорбции) легко произвести путем повышения температуры жидкости и  образовавшееся химическое соединение легко разлагается на исходные продукты.

Регенерацию поглотителя можно осуществлять также путем понижения давления или сочетая эти оба метода. 

Сочетание процесса абсорбции с десорбцией позволяет многократно использовать жидкий поглотитель в замкнутом контуре:  абсорбция – десорбция – абсорбция и выделять поглощаемый компонент в чистом виде, не загрязняя окружающую среду.