Газдарды күкірт диоксидінен абсорбциялық тазалау

Газдар немесе булар мен газдар қоспаларынан бір немесе бірнеше құрастырушылардың сіңіргіш сұйықтармен сіңірілуі абсорбция деп аталады.

Абсорбциялық процестерді жүзеге асыратын аппараттарды абсорберлер деп атайды. Абсорбция процесі фазалардың жанасу бетінде өтетін болғандықтан, абсорберлердегі сұйықпен газдың арасындағы жанасу беті үлкен болуы керек. Осы беттің түзілу тәсілдеріне байланысты Абсорберлерді шартты түрде төмендегі түрлерге бөлуге болады: бетті және қабықшалы; саптамалы; барботажды (табақшалы); шашыратпалы.

Бұл табақшалардың барлық конструкциялары, барлық мүмкіндіктеріне қарамастан өзіндік жеткіліксіз жерлері бар. Мысалы, клапанды табақша газдық жүктемелерінің толық диспергирленген газын толық қамтамасыз ете алмайды. Техникалық жағынан берілген конструкцияға жақыны ағысты вертикальды табақша, горизонтальды полотнодан тұрады. Полотнода сұйықтыққа қарсы қойылған вертикальды бөлінгіш бар.

Бетті абсорберлер жақсы еритін газдарды сіңіруде қолданылады (1.11 сурет). Абсорберде газбен сұйықтың жанасу беті аз болғандықтан, бірнеше аппарат тізбектеліп жалғанады да, газбен сұйық бір-біріне қарама-қарсы бағытты ағында өтеді. Сұйық бір аппараттан екінші аппаратқа өздігінен ағуы үшін кейінгі аппараттар бұрынғысынан төмендеу орналасады. Абсорбция процесіндегі жылуды бөліп алу үшін аппараттың ішіне сумен суытылатын ирек құбыр орнатады.


1.11 сурет. .Бетті абсорбер
Пластиналы абсорбер (9.2 сурет). Екі канал жүйесінен құралады: қимасы үлкен канал арқылы бір-біріне қарама –қарсы ағында газ және абсорбент, ал қимасы кіші канал арқылы суытатын су өтеді. Мұндай абсорберлер әдетте химиялық берік және жылу өткізгіш материал графиттен жасалады.

1-газдың кіруі мен абсорбенттің шығуына арналған штуцер; 2-суытқыш су кіретін штуцер; 3-сіңірілмеген газ шығатын және абсорбент кіретін штуцер; 4- суытқыш су шығатын штуцер
1.12 сурет. Пластиналы абсорбер
Қабықшалы абсорберлер бетті абсорберлерге қарағанда тиімділеу және ықшамды 1.13 сурет). Бұл аппараттардың төмендегі түрлері болады: құбырлы; жазық параллельді немесе жазық тімсемді саптамалы; сұйық жабықша жоғары өрлеп қозғалатын.

1-саптамалар жиынтығы; 2-тарату құрылғысы

1-құбырлар торы; 2-құбырлар

Саптамалы колонналарда саптамалар газ және сұйық өтетін таяныш торларға орнатылады. Колоннаның жоғарғы жағынан арнаулы таратушы арқылы сұйық шашыратылып беріледі де, саптамалардың беттерін сұйықтандырып, төмен қарай ағады. Дегенмен, саптамалардың барлық биіктігі бойынша колонна қимасындағы сұйық бірдей таралмайды (колонна орталығынан қабырғаға қарай ағады). Осының нәтижесінен саптамалардың беті жақсы сұйықтанбайды. Диаметрі үлкен колонналардағы саптамаларды жақсы саптамаларды жақсы сұйықтандыру үшін олардың биіктігі 2-3 м қабаттармен (секциялармен) орналастырады. Әр қабаттың (секцияның) ең төменгісінен басқалардың, астына сұйықты қайта таратушылар орнатады. Газдың үлкен жылдамдықтарында саптамалар көтеріліп кетпеу үшін үстінгі жағына тор қойылады. Саптамалы колонналарды абсордция, ректификация, адсорбция, эпстракция процесстері үшін, сондай-ақ газдарды тазалауда, суытуда және ылғандандыруда қолданады.

Саптамалар меншікті бетімен еркін көлем немесе кеуектілікпен және эквиваленттік диаметрмен сипатталады. Саптамалар тиімді жұмыс істеуі үшін олар төмендегі талаптарды қанағаттандырулары тиіс:

• 
  Көлем бірлігіндегі беті көп;
  
• 
  Сұйықпен жақсы сұйықтануы;
  
• 
  Газ ағынына гидравликалық кедергісі аз;
  
• 
  Сұйықты біркелкі таратуы;
  
• 
  Сұйықтың және газдың химиялық әрекетіне берік;
  
• 
  Меншікті салмағы аз;
  
• 
  Механикалық беріктілігі жоғары;
  
• 
  Арзан.
  

Өндірістерде пішіндері мен өлшемдері әртүрлі саптамаларды қолданылады (9.6 сурет). Саптамалар әртүрлі материалдардан (керамика, фарфор, шыны, болат, графит және т.б.) жасалынады.

а- жеке сақина, б- ретсіз орналасқан. в- ретті орналасқан сақиналар

Хордалы ағаштан жасалған саптамалар үлкен диаметрлі колонналарда қолданылады. Оларды жасау оңай, бірақ меншікті беті және кеуектілігі аз.

Абсорбер аппараттарында тік бағана ішіне бір-біріне белгілі қашықтықта орналасқан көлденең бөгеттер-табақшалардан құралған болады. Мұндай аппараттарда фазалардың жанасу беті, газбен (бумен) сұйықтың бір-біріне қарама-қарсы бағытта ағынды, бір қабат сұйықтан барботажды түрде өтуінің әсерінен пайда болады.

Табақшалардағы сұйықтық деңгейі құйылушы қалқамен реттеледі, оның төменгі бөлігі келесі табақшаға дейін жетеді. Артық сұйықтық құйылушы қалқамен төмен орналасқан табақшаға түседі. Қақпақтың деңгейін, қақпақ пен стаканның жоғарғы ернеуінің арасын өзгертумен реттеуге болады.

Табақшалы аппараттарда сұйық белгілі-бір қалындықта, бір табақшадан екіншісіне жоғарыдан төмен қарай ағады, ал газ (бу) төменнен жоғары қарай табақшаларға орналасқан жанасу құрылғылардың әсерінен сұйықпен езіп (майдалап) әрекеттесіп аппараттың жоғарғы жағынан шығып кетеді.

Табақшалардың түрін таңдау қабылдау кезінде келесідей көрсеткіштер анықталады: оның тиімділігі, газ және сұйық бойынша өнімділігі, жұмысқа беріктілік шегі және гидравликалық қатынасы. Сонымен қатар келесідей шарттар ескерілуі тиіс: шашыранды ұстау мөлшері және табақшалардың ара қашықтығы, метал шығыны және табақша құны, дайындаудың қарапайымдылығы, жылу шығру мүмкінділігі, газ және сұйықтың ластығына әсері және т.б.

Клапанды табақшалар. Мұндай табақшалар соңғы кезде, әсіресе газ жылдамдығы тез өзгеретін жағдайда кеңінен қолданылады. Газ берілмеген кезде клапон өзінің салмағымен тесікті жауып тұрады, газ берілген кезде клапон жоғары көтеріледі, газдың мөлшері көбейткен кезде клапон ең шеткі жағдайға дейін көтеріледі.

а-клапанды табақшалар; ә-клапанды табақшалардың құрылысы; 1-табақша; 2-клапан; 3-сұйық құйылатын бөгет пен құбыр; 4-гидравликалық қақпақ; 5-бағана қаңқасы; 6-клапан қақпағы; 7-клапанның көтерілуіне шектеу

Тор тесікті табақшалар. Тік цилиндр корпус ішіне көлденең табақшалар орнатылады. Табақшаның барлық беті 2÷8 мм диаметрмен бұрғыланып тесілген. Сұйықтың бір табақшадан екіншісіне ауысуы үшін түп жағында құйылу бөгеті бар құйылу құбыры орнатылған. Газ табақша тесіктерінен майда көпіршіктер түрінде өтіп сұйықта таралады.

Газ жылдамдығы өте аз болғанда, жоғарғы табақшадағы сұйық төменгі табақшаға тесітер арқылы ағып түсуі мүмкін. Бұл кезде масса алмасу процессінің қарқындылығы өте азайып кетеді. Сондықтан, сұйықтың табақшадан ағып түспеуі үшін газдың жылдамдығы мен қысымы сұйық қабатының қысымынан көп болу керек. Тор тесікті табақшалардың құрылымы қарапайым, орнатуы және жөндеуі оңай, гидравликалық кедергісі төмен болады.

1, 2 – құйу, құйылу бөгеттері, 3 – құйылу құбыры, 4 – тор тесікті табақша, 5 – корпусы.

Қалпақшалы табақшалар. Қалпақшалы табақшаларды ластаған сұйықтармен жұмыс істегенде қолдануға болады. Газ табақшаға келте құбыр арқылы кіоіп, қалпақшаның орларында көптеген жеке ағындарға бөлінеді. Сосын газ табақшадан табақшаға құйылу құбыры арқылы ағып түсетін сұйық қабатынан көпіршік түрінде өтеді. Қалпақшалы табақшалар бетіндегі көбік пен тамшылардың пайда болу қарқындылығы газдың жылдамдығына және қалпақшаның сұйыққа батырылу тереңдігіне байланысты болады. Артықшылығы: ластанған сұйықтармен жұмыс істегенде қолдануға болады.

а-жұмыс істеу тәсілі, ә-капсульді табақшалардың пішіндері; 1-табақша; 2-газ кіретін келте құбыр; 3-дөңгелек қалпақша; 4-сұйық берілетін келте құбыр; 5-гидравликалық қақпақ; 6-колоннаның корпусы

Пластиналы табақшалар. Бұл табақшалар басқа табақшаларға қарағанда айырмашылығы – фазалардың бір бағытты қозғалысында, яғни әр табақша бір ағынды принципте жұмыс істейтіндігінде.

1-гидровликалық қақпақ; 2-құйылу бөгеті; 3-табақша; 4-пластиналар; 5-ағызылатын құбыр.

Пластиналы табақшалардың артықшылықтары: гидравликалық кедергісі аз; ластанған сұйықтар мен жұмыс істеуге болады; табақшаны жасауға аз металл шығындалады.

Пластиналы табақшалардың кемшіліктері: сұйықтың аз мөлшерінде тиімділік азаяды; жылуды беру немесе алу қиын.