Абсорбцией называют процесс поглощения растворимого компонента газовой смеси жидким поглотителем, называемым абсорбентом. Процесс абсорбции является избирательным и обратимым, что дает возможность применять его не только с целью получения растворов газов в жидкостях, но и для разделения газовых или паровых смесей. Поэтому в промышленности абсорбции применяют для получения готового продукта (производство кислот), разделения газовых смесей (получение бензола из коксового газа), улавливания вредных (H2S, CO, влага) и ценных (рекуперация спиртов и др.) компонентов. Абсорбционные процессы широко распространены в химической технологии и являются основной технологической стадией ряда важнейших производств (например, абсорбция окислов азота водой в производстве азотной кислоты; абсорбция аммиака, паров бензола, сероводорода и других компонентов из коксового газа; абсорбция паров различных углеводородов из газов переработки нефти и т.п.). Кроме того, абсорбционные процессы являются основными процессами при санитарной очистке выпускаемых в атмосферу отходящих газов от вредных примесей (например, очистка топочных газов от двуокиси углерода и др.) [1].
При абсорбции происходит контакт жидкости и газа; при этом масса одного из компонентов газовой фазы переносится в жидкую фазу или наоборот (десорбция). При наличии разности концентраций или парциальных давлений между фазами (движущая сила процесса) происходит процесс массопередачи, который прекращается при достижении состояния равновесия.
Аппараты, в которых осуществляются абсорбционные процессы, называют абсорберами. Как и другие процессы массопередачи, абсорбция протекает на поверхности раздела фаз. Поэтому абсорберы должны иметь развитую поверхность соприкосновения между жидкостью и газом. Для создания развитой поверхности контакта фаз газ пропускают через колонку с
насадкой, орошаемую жидкостью (насадочные абсорберы), либо через аппарат, в котором жидкость распыливается форсунками или вращающимися механическими элементами (распыливающие абсорберы). Для хорошо растворимых газов используют поверхностные абсорберы, в которых газ пропускают над поверхностью жидкости или над поверхностью текущей пленки жидкости (пленочные абсорберы). Кроме того, газ может распределяться в жидкости в виде струек и пузырьков (барботажные абсорберы) [2].
Наиболее широкое распространение получили насадочные и барботажные тарельчатые абсорберы.
Абсорбционная очистка - непрерывный и, как правило, циклический процесс, так как поглощение примесей обычно сопровождается регенерацией поглотительного раствора и его возвращением в начале цикла очистки. Применение абсорбционного метода очистки обусловлено высокой интенсивностью абсорбционных процессов, позволяющей создавать высокопроизводительные газоочистные установки, возможностью применения метода для очистки газов, содержащих и вредные газы, и пыль, и, наконец, наличием огромного опыта эксплуатации абсорбционного оборудования в различных технологических процессах и в первую очередь в химической технологии.
Техническое задание и исходные данные
Требуется рассчитать абсорбер насадочного типа, используемый для поглощения вредного компонента отходящих газов водой, с начальным содержанием его в воздухе ун(% об.). Количество поступающего газа Q (м3/ч) (при н. у.). Общее давление газа 1,01×105 Па. Содержание абсорбтива в поступающей на абсорбцию воде xн (% вес.). Температура поступающего абсорбента 200С. Конечное содержание вредного компонента отходящих газовук (% об.).