Абсорбер — поглощение веществ¶
Абсорбер — аппарат или устройство, в котором газовая смесь (парогазовая смесь) контактирует с жидким поглотителем (абсорбентом) и компоненты газа переходят в жидкую фазу за счёт физического растворения или химической реакции. Абсорбер относится к классу массообменного оборудования и применяется в химической, нефтегазоперерабатывающей, пищевой и металлургической промышленности, а также в системах вентиляции и кондиционирования воздуха.
¶Принцип работы
Процесс абсорбции основан на разнице растворимости компонентов газовой смеси в жидком абсорбенте. При контакте газа и жидкости компонент, обладающий большей сродством к абсорбенту, переходит из газовой фазы в жидкую. Направление и скорость переноса определяются разностью парциальных давлений компонента в газе и его равновесным давлением над раствором.
Различают два механизма абсорбции:
- Физическая — компонент растворяется в абсорбенте без химического взаимодействия (например, поглощение углеводородов из природного газа пентаном или сжиженным газом).
- Химическая — компонент вступает в реакцию с абсорбентом (например, поглощение сероводорода аминными растворами, сернистого газа раствором сульфита натрия).
Эффективность процесса зависит от температуры, давления, скорости газа и жидкости, площади контактной поверхности и свойств абсорбента.
¶Устройство и типы абсорберов
Абсорберы классифицируют по конструкции и характеру контакта фаз:
| Тип | Принцип работы | Применение |
|---|---|---|
| Скруббер (башенный) | Газ движется снизу вверх через насадку или тарелки, сверху подаётся абсорбент | Очистка газов от сероводорода, аммиака |
| Тарельчатый | Контакт фаз на тарелках с пузырьками газа в слое жидкости | Крупные химические производства |
| Плёночный | Газ проходит через плёнку жидкости на стенках или насадке | Кондиционирование воздуха, увлажнение |
| Барботажный | Газ продувается через слой жидкости | Лабораторные и маломощные установки |
| Центробежный | Контакт фаз в вихревом потоке | Очистка газов от пыли и аэрозолей |
В промышленной практике наибольшее распространение получили башенные абсорберы с насадкой (кольца Рашига, Паллера) и тарельчатые колонны. В абсорберах с насадкой жидкость стекает по поверхности насадки, а газ проходит сквозь промежутки между элементами; в тарельчатых колоннах контакт достигается за счёт пузырения газа через слой жидкости на каждой тарелке.
¶Абсорберы в системах кондиционирования
В холодильной технике и системах кондиционирования воздуха абсорбером называют элемент абсорбционной холодильной машины, в котором хладагент (чаще всего вода) поглощается раствором абсорбента (бромид лития). Процесс абсорбции сопровождается выделением тепла, поэтому абсорбер оснащают системой охлаждения — водяным змеевиком или воздушным радиатором. В отличие от компрессионной холодильной машины, абсорбционная не использует компрессор, что снижает шум и позволяет применять низкопотенциальное тепло (пар, горячую воду, солнечную энергию) в качестве источника энергии.
¶Абсорберы в вентиляции и охране труда
В системах промышленной вентиляции абсорберы (скрубберы) применяются для очистки выбросов от вредных паров и газов — аммиака, сероводорода, кислотных паров, растворителей. В противогазах и респираторах абсорбентом служит активированный уголь или специальные химические сорбенты, нейтрализующие токсичные компоненты вдыхаемого воздуха.
¶Материалы и абсорбенты
В качестве абсорбентов используют воду, органические растворители (гликоли, амины, щелочные растворы), минеральные кислоты и щёлочи. Выбор абсорбента определяется селективностью (способностью поглощать нужный компонент), теплотой растворения, коррозионной активностью и стоимостью. Материалы корпуса абсорбера подбирают с учётом коррозионной среды: углеродистая сталь, нержавеющая сталь, полимеры, керамика.
¶Применение
- Нефтегазовая промышленность — осушка природного газа, извлечение сероводорода и углекислого газа, ректификация нефти.
- Химическая промышленность — производство серной кислоты (поглощение SO₃), синтез аммиака, очистка отходящих газов.
- Металлургия — улавливание пыли и токсичных газов из дымовых труб.
- Пищевая промышленность — экстракция растительных масел, обезвоживание спиртов.
- Энергетика — очистка дымовых газов от сернистого ангидрида (фосфатно-аммиачная, известковая схемы).
¶См. также
¶Источники
- Балынин В. Н., Панкратов Б. А. «Технология нефтепереработки и нефтехимии».
- Касаткин А. Г. «Основы проектирования химических аппаратов».
- Фаустов А. С. «Химическая технология переработки нефти и газа».
- ГОСТ Р 54934-2012. «Аппараты массообменные. Термины и определения».