Схемы абсорбционных установок

Промышленные схемы абсорбционных установок бывают противоточные, прямоточные, одноступенчатые с рециркуляцией и многоступен­чатые с рециркуляцией.

При противоточной схеме абсорбции (рис. XIV-27) газ проходит через абсорбер снизу вверх, а жидкость стекает сверху вниз. Так как при противотоке уходящий газ соприкасается со свежим абсор­бентом, над которым парциальное давление поглощаемого компонента равно нулю (или очень мало), то можно достичь более полного извлечения компонента из газовой смеси, чем при прямоточной схеме (рис. XIV-28), где уходящий газ соприкасается с концентрированным раствором поглощаемого газа. Кроме того, при противотоке можно достиг­нуть более высокой степени насыщения поглотителя извлекаемым компо­нентом, что, в свою очередь, приводит к уменьшению расхода абсорбента. Для отвода тепла, выделяющегося при абсорбции, а также для повы­шения плотности орошения в Колоннах с насадкой часто применяют схемы с рециркуляцией части абсорбента.

На рис. XIV-28 представлена схема одноступенчатой абсорб­ции с частичной рециркуляцией абсорбента. Часть жидкости концентра­цией Х _к отбирается из нижней части колонны в качестве конечного про­дукта, а другая ее часть возвращается насосом на верх колонны, где жидкость присоединяется к поглотителю, имеющему начальную кон­центрацию Х _н. В результате образуется смесь, концентрация которой равна Х _см, причем Х _см > Х _н.

Схема многоступенчатой абсорбции с рециркуляцией части жидкости приведена на рис. XIV-28. При этом газ проходит последова­тельно через все колонны навстречу жидкости. На диаграмме Y—X рабочая линия для всей системы изображается прямой АВ. Эта прямая состоит из отрезков AC, CD и DB, соответствующих рабочим линиям для отдельных колонн. При отсутствии рециркуляции данную систему можно было бы рассматривать как один абсорбер, разделенный на части. Если каждая отдельная колонна работает с рециркуляцией жидкости, то рабочие линии для каждой из этих колонн выразятся отрезками A'С, C'D и D'B. Рассмотренная схема широко распространена в промышлен­ности.

Количество жидкости, проходящей через абсорберы, работающие по схеме с рециркуляцией поглотителя, при одном и том же расходе свежего абсорбента значительно больше, чем в схемах без рециркуляции. В ре­зультате увеличивается коэффициент массоотдачи в жидкой фазе b_ж при некотором снижении движущей силы процесса (рис. XIV-30).

Применение схем с рециркуляцией поглотителя целесообразно в сле­дующих случаях:

1) когда основное сопротивление массопередаче сосредоточено в жидкой фазе;

2) при необходимости охлаждать поглотитель в процессе абсорбции;

3) для улучшения смачивания насадки (при малых плотностях орошения).

Вместе с тем рециркуляция жидкости приводит к усложнению абсорбционных установок и дополнительным расходам энергии на перекачивание рециркулирующей фазы.

Схемы установок, приведенные на рис. XIV-27—XIV-30, относятся к насадочным абсорбентам, в которых затруднительна организация вну­треннего отвода тепла в процессе абсорбции. В тарельчатых абсорберах охлаждающие устройства (например, змеевики) устанавливают непосред­ственно на тарелках, что является существенным преимуществом этих аппаратов при проведении в них процессов абсорбции, протекающих со значительным выделением тепла.

На рис. XIV-30 представлена схема абсорбционной установки с рецир­куляцией жидкости и десорбцией. Насыщенный поглощенным компо­нентом абсорбент из последнего (по ходу жидкости) абсорбера 1 сливается в сборник 2, откуда насосом 5 через теплообменник 8 подается в десорбционную колонну 9, где освобождается от растворенного газа. Регенери­рованный поглотитель из колонны 9 поступает в теплообменник 8, где отдает тепло жидкости, направляемой на десорбцию, и далее через хо­лодильник 10 возвращается в цикл орошения первого (по ходу жидкости) абсорбера.