| Дәріс 11. Абсорбция.
Дәріс жоспары.
1. Жалпы түсінік. Абсорбциядағы тепе-тендік.
2. Процестің материалдық балансы. Процестің жылдамдығы.
3. Абсорберлердің түрлері.
Газдар немесе булар мен газдар қоспаларынан бір немесе бірнеше құрастырушылардың сіңіргіш сұйықтармен сіңірілуі абсорбция деп аталады.
Сіңірілетін газды абсорбтив, ал сіңіргіш сұйықты абсорбент деп атайды.
Физикалық абсорбцияда абсорбтив абсорбентпен химиялық әрекеттеспейді. Егер абсорбтив абсорбентпен химиялық әрекеттессе, ондай процесті хемосорбция деп атайды.
Физикалық абсорбция көбінесе қайтымды процесс, яғни сіңірілген газды ерітіндіден ажырату мүмкін. Мұндай абсорбцияға кері процесс десорбция деп аталады.
Абсорбция процесін десорбция процесімен жалғастырып өткізгенде сіңіргіш сұйық көп рет қайталап қолданылады және сіңірілген таза күйінде бөліп алынады. Көптеген жағдайларда абсорбент пен абсорбтив арзан және қажет емес өнім болғанда (мәселен, газдарды тазалауда) , десорбция процесін өткізу қажет болмайды.
Тамақ өндірісінде абсорбция төмендегі мақсаттарда қолданылады:
Газ қоспаларынан қымбат бағалы құрастырушыларды ажыратылып алуда;
ауаға шығарылатын қалдық газдарды зиянды құрастырушылардан тазалауда;
ауаны құрғатуда.
Абсорбция процесінде ерітіндідегі газдың құрамы сұйықпен газдың қасиеттеріне, қысымға, температураға және газды фазаның құрамына байланыста болады. Абсорбциялы -десорбциялы процестер үшін газдар және олардың сұйықтағы ерітінділері арасындағы тепе-теңдік Генри заңымен өрнектеледі: сұйықта ерітілген газдың парциал қысымы оның ерітіндідегі мольдік үлесіне пропорционал.
Абсорбциялық аппараттардың (абсорберлердің) түрлері.
Абсорбциялық процестерді жүзеге асыратын аппараттарды абсорберлер деп атайды.
Абсорбция процесі фазалардың жанасу бетінде өтетін болғандықтан, абсорберлердегі сұйықпен газдың арасындағыжанасу беті үлкен болуы керек. осы беттің түзілу тәсілдеріне байланысты абсорберлерді шартты түрде төмендегі түрлерге бөлуге болады:
бетті және қабықшалы;
насадкалы;
барботажды (табақшалы);
шашыратпалы.
Төмендегі қрастырылатын аппараттың көпшілік түрлері басқа масса алмасу процестерін (ректификация, экстарция және т.б.) өткізуге қолданылатынын айта кету керек.
|
Бетті абсорберлер жақсы еритінгаздарды (мысалы, HCl–ды сумен) сіңіруде қолданылады. Мұндай аппараттарда қозғалмайтын немесе өте жай қозғалатын сұйық бетінен газ өтеді. Абсорберлерде 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.
|
Шайылатын абсорбер:
1–элементтер; 2–сұйық асып ағатын бөгеттер.
|
Бұл аппарат бірнеше горизонталь құбырлардан (элементтерден) құралған. Құбырлар ішіндебелгілі деңгейде жоғарыдан төмен қарай сұйық, ал төменнен жоғары қарай газ өтеді. Әр элементтегі сұйық деңгейі бөгеттер (2) арқылы бірқалыпты сақталады. Құбырлардың сыртқы беті суытатын сумен шайылады.
|
Пластиналы абсорбер:
1–газ және абсорбент өтетін канал;
2–суытатын су өтетін канал
|
Пластиналы абсорбер. Екі канал жүйесінен құралады: қимасы үлкен канал (2) арқылы бір–біріне қарама–қарсы ағында газ және абсорбент, ал қимасы кіші канал (1) арқылы суытатын су өтеді. Мұндай абсорберлер әдетте химиялық берік және жылу өткізгіш материал графиттен жасалады.
Бетті абсорберлер үлкен және олардың тиімділігі аз, сондықтан кем қолданылады.
|
Қабықшалы абсорберлер бетті абсорберлерге қарағанда тиімділеу және ықшамды. Бұл аппараттардың төмендегі түрлері болады:
құбырлы;
жазық параллельді немесе тімсенді насадкалы;
сұйық қабықша жоғары өрлеп қозғалатын.
с
|
Құбырлы абсорбер құрылымы бойынша тік қаптама құбырлы жылу алмастырғыштарға ұқсас. Абсорбент жоғарғы құбыр торына (1) беріліп, құбырларға (2) таралады да, солардың ішкі бетімен жұқа қабықша, күйінде төмен қарай ағады. Газ құбырлармен төменнен жоғары қарай қабықша бағытына қарсы өтеді. Құбырлар арсындағы кеңістік бойынша суытатын су немесе басқа сұйық өтеді.
|
|
Жазық параллель насадкалы абсорберлер әртүрлі материал–дардан (металл, пластмасса және т.б.) жасалған тік тімсендерден (1) немесе қатты керілген маталардан құралады. Абсорбердің жоғары жағына тімсемді накладканың екі жағын біркелкі сұйық қабықшасымен қамтамасыз ететін сұйықтандыратын таратушы құрылғы (2) орналастырылған.
Жазық параллель насадкалы абсорберлер: 1–тімсемді насадка; 2–таратушы құрылғы.
|
Сұйық қабықша жоғары өрлеп қозғалатын абсорбер:
1–құбырлар;
2–құбыр торы;
3–камера;
4–газ берілетін келте құбыр;
5–абсорбент берілетін қуыс.
|
Сұйық қабықша жоғары өрлеп қозғалатын абсорбер құбырлар торына (2) бекітілген құбырлардан (1) құрылған. Газ камерадан (3) құбырлар (1) осіне сәйкес орналасқан келте құбырлар (4) арқылы шығады. Абсорбент құбырларға (1) қуыс (5) арқылы беріледі. Келте құбырдан үлкен жылдамдықта шыққан газ сұйықты қабықша күйінде өзімен бірге ілестіріп әкетеді. Құбырлардан (1) шыққан сұйық жоғары құбыр торының үстіне жиналып, аппараттан шығарылады. Жылуды алып шығу үшін құбырлар арасындағы кеңістікке суытатын сұйық беріледі. Мұндай аппараттағы газ ағынының жылдамдығының үлкендігіне байланысты масса өту коэффициенттеріжоғары және сонымен бірге бұл аппаратардың гидравликалық кедергісі үлкен.
|
Насадкалы абсорбер:
1–цилиндрлі корпус; 2–насадка;
3–сұйық тарататын құрылғы;
4–таяныш тор; 5–насадка қабаттары арасындағы сұйықты қайта таратушы;
6–гидравликалық қақпа (затвор); 7–тор.
|
Әртүрлі пішінді қатты денелермен – насадкалармен толтырылған тік колонналы абсорберлердің құрылымы қарапайым болғандықтан өндірісте кеңінен қолданылады. Насадкалы колонналарда насадкалар (2) газ және сұйық өтетін таяныш торларға (4) орнатылады. Колоннаның жоғары жағынан арнаулы таратушы (3) арқылы сұйық шашыратылып беріледіде, насадкалы денелердің бетін сұйықтандырып, төмен қарай ағады. Дегенмен, насадканың барлық биіктігі бойынша колонна қимасындағы сұйық бірдей таралмайды (колонна орталығынан қабырғаға қарай ағады). Осының нәтижесінен насадкалар беті жақсы сұйықтанбайды. Диаметрі үлкен колонналардағы насадкалардың жақсы сұйықтануы үшін оларды биіктігі 2–3м қабаттармен (секциялармен) орналастырылады. әр секцияның (ең төменгісінен басқаларының астына сұйықты қайта таратушылар (5) орнатады. Газдың үлкен жылдамдықтарда насадка көтеріліп кетпеу үшін тор (7) қойылады.
|
Сұйық тарататын құрылғылар әртүрлі болады. Насадкалар тиімді жұмыс істеуі үшін олар төмендегі талаптарды қанағаттандырулары тиіс:
көлем бірлігіндегі беті көп;
сұйықпен жақсы сұйықтануы (дымқылдануы);
газ ағынына гидравликалвқ кедергісі аз;
сұйықты біркелкі таратуы;
сұйықтың және газдың химиялық әрекетіне берік;
меншікті салмағы аз
механикалық беріктігі жоғары
арзан.
Бұл көрсетілген талаптарды толық қанағаттандыратын насадкалар жоқ. Мысалы, меншікті беті көбейту аппараттың гидравликалық кедергісін арттырады. өндірісте пішіндері мен өлшемдері әртүрлі насадкалар қолданылады. Насадкалар әртүрлі материалдардан (керамика, фарфор, шыны, болат, графит және т.б.) жасалынады.
|
|
1–ретсіз орналасқан Рашиг сақиналары;
2–ретті орналасқан крестті бөгеті бар сақиналар;
|
3–Гудлоу насадкасы;
4–Паль сақинасы;
|
|
|
5–«Спрейпак» насадкасы;
6–Берль ері;
|
7–хордалы насадка;
8–«Инталлокс» ері.
|
Насадка ретінде колоннаға ретсіз салынған немесе кварцтың түйіршіктері де пайдаланылады. Дегенмен, кейбір кемшіліктеріне байланысты (меншікті беті аз, гидравликалық кедергісі жоғары) түйіршікті насадкалар қазір кем қолданылады.
Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Диффузиялық коэффициент және молекулярлық диффузия коэффициенттерін процесі неге байланысты? 2.Термодиффузия дегеніміз не? . 3.Сорбционные процесі және оларды тамақ өндірісінде қолдану түрлері? 4. Абсорбция процесінің қозғаушы күші не? 5 Абсорбциялау аппараттарының жіктелуі және олардың конструкциясы?
Ұсынылатын әдебиет: 4.1.1. 233-269 бет
4.1.1. Ә. Ақбердиев, М.М. Молдабеков Химиялық технологияның негізгі процестері және аппараттары. 1 бөлім. Алматы. 1993 ж., 302 бет
Достарыңызбен бөлісу: |
