Абсорбция

Абсорбция − процесс избирательного поглощения компонентов газовой смеси жидким поглотителем (абсорбентом)
Процесс выделения из абсорбента поглощенных компонентов газовой смеси называется десорбцией.
Газовые смеси могут быть разделены также ректификацией, однако это требует произвести их ожижение, что обычно связано с большими затратами энергии на охлаждение и сжижение или адсорбцией, т.е. путем контактирования газа с твердым поглотителем адсорбентом.
В нефте- и газоперерабатывающей промышленности процесс абсорбции применяют для разделения, осушки и очистки углеводородных газов. Из природных и попутных газов извлекают этан, пропан, бутан и компоненты бензина, сероводород, разделяют газы термокаталитических процессов.

Принципиальная схема абсорбционно-десорбционной установки
1— абсорбер;
2 — холодильник;
3 — подогреватель;
4 — десорбер;
5 — конденсатор;
6 — емкость;
7 — теплообменник.

Для осуществления процесса абсорбции необходимо, чтобы парциальное давление извлекаемого компонента в газовой фазе pГ было больше , чем в абсорбенте рЖ. Разность этих давлений Δр = рГ − рЖ определяет движущую силу процесса абсорбции. При ΔР>0 происходит процесс абсорбции, при ΔР< 0 процесс десорбции, при рГ = рГ* = рЖ система достигает состояния равновесия и процесс прекращается
Поскольку парциальное давление компонента пропорционально его концентрации, движущую силу при абсорбции можно измерять также разностью концентраций в газовой и жидкой фазах:

КОНСТРУКЦИИ АБСОРБЕРОВ
Абсорберы разделяют по способу контактирования взаимодействующих фаз на три группы:
поверхностные,
барботажные,
распыливающие,

Поверхностные абсорберы
В поверхностных абсорберах поверхностью контакта фаз является зеркало жидкости или поверхность стекающей пленки (пленочные абсорберы). К этой группе относятся аппараты со свободной поверхностью; насадочные с насыпной и регулярной насадкой; пленочные, в которых пленка образуется при гравитационном стекании жидкости внутри вертикальных труб или на поверхности листов; механические пленочные с пленкой, формирующейся под действием центробежных сил.

Барботажные абсорберы
В барботажных абсорберах поверхность контакта развивается потоками газа, распределяющегося в жидкости в виде пузырей и струй. К этой группе относятся аппараты с подвижной (плавающей) насадкой (а), со сплошным барботажным слоем с непрерывным контактом между фазами (б), тарельчатого типа, с механическим перемешиванием жидкости.

Распыливающие абсорберы
В распыливающих абсорберах поверхность контакта образуется путем распыления жидкости на мелкие капли. К этой группе относятся аппараты полые форсуночные, с распылением за счет энергии жидкости, скоростные прямоточные с распылением абсорбента за счет кинетической энергии движущегося с большой скоростью газового потока, механические с распылением жидкости быстро вращающимися элементами

В нефтегазовых производствах наиболее распространены тарельчатые и насадочные абсорберы.

Тарельчатый абсорбер
Тарельчатый абсорбер представляет собой вертикальный аппарат, в верхней части корпуса 1 которого установлен каплеотбойник 2, предотвращающий унос абсорбента потоком газа. Контактирование газового потока и абсорбента осуществляется на контактных тарелках 3 той или иной конструкции

Насадочный абсорбер
Насадочный абсорбер в верхней части оснащен распределителем 2 регенерированного абсорбента. Слой насыпной или регулярной насадки опирается на опорную решетку 4. Для загрузки и выгрузки насадки служат люки 5 и 7.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА АБСОРБЦИИ
Существует оптимальное место ввода сырья в колонну
Существует минимальная величина подачи абсорбента и тепла в кипятильник
Нельзя достичь 100% чистоты продукта, 100% чистота может быть достигнута при бесконечном числе тарелок
Чистота газа улучшается при увеличении абсорбента или орошения, и колебания режима сокращают четкость абсорбции
В режиме полного орошения число тарелок наименьшее
Чем больше разность температур кипения компонентов и больше относительная летучесть ключевых компонентов в сырье, тем меньше число тарелок и меньше затраты энергии на абсорбцию
В неполных колоннах можно получить чистым только один продукт.
Два сырья, отличающиеся между собой температурами и составами следует вводить в колонну отдельно
Кратность орошения по тарелкам - величина переменная
Изменение температур и концентраций по тарелкам различны