Аппараты для проведения процесса абсорбции адсорбции
Аппараты, предназначенные для проведения абсорбционных процессов, называют – абсорберами.
Абсорбция протекает на поверхности соприкосновения взаимодействующих фаз. Поэтому абсорбера должны иметь развитую поверхность контакта фаз между газом и жидкостью.
По способу образования этой поверхности различают:
1. аппараты, в которых поверхность контакта образуется в процессе движения потоков жидкости и газа;
2. аппараты, в которых газ и жидкость соприкасаются на поверхности, создаваемой телами той или другой формы (фиксированной поверхностью);
3. аппараты, в которых контакт между фазами создается при помощи механического воздействия на фазы.
Наиболее распространенными абсорберами первой группы являются тарельчатые барботажные колонны. На рис. изображены ситчатые тарелки 1 с перфорированными устройствами 2 барботажной колонны. Ситчатая тарелка имеют отверстия диаметром от 3 до 5мм, живое сечение тарелки около 10%. Газ проходит через отверстия в тарелках, а жидкость переливается из одной тарелки на другую по переливным трубам и удерживается на тарелкам давлением газа. Порог 3 служит для разрушения пены, стекающей с вышерасположенной тарелки, а порог 4 – для поддержания высоты столба жидкости на тарелке.
Наиболее распространенный в промышленности насадочный абсорбер(рис.) в котором в частности осуществляется процесс абсорбции паров спирта водой, относится к поверхностным аппаратам. Здесь для увеличения объема использована так называемая насадка.
Насадка помещается в колонну слоями 1,5 … 3м.
Абсорбирующая жидкость разбрызгивателем 1 равномерно орошается по всему сечению слоя насадки 2. Стекающая по насадке жидкость смещается к стенкам газовым потоком, идущим снизу, что ухудшает контакт между фазами. Для устранения этого нежелательного явления под решетками 3 располагается конус 4, направляющий стекающую жидкость к центру нижерасположенного слоя насадки.
Схематическое изображение абсорбера пленочного типа приведено на рис . Жидкость поступает через патрубок 3, движется по внутренней поверхности трубок 5 в виде тонкой пленки и выходит через патрубок 6. Навстречу ей снизу вверх поднимается газ, подлежащий разделению. Входит газ в абсорбер через патрубок 1, выходит – через патрубок 4.
Распыливающие абсорбера работает по принципу контакта фаз в результате распыливания или разбрызгивания жидкости в газовом потоке. Простейшим примером такого аппарата является полный распыливающий абсорбер с механическими форсунками (рис ).
Абсорбер с механическим перемешиванием иногда называемый скруббером (рис ), состоит из вала 1, на котором насажен ряд дисков 2 из металлической сетки. В нижней части абсорбера имеется поддон 4, сверху вал с дисками закрывается кожухом 3. В поддон 4 подводится и отводится жидкость. В кожухе 3 имеются штуцера для подвода и отвода газа. Жидкость и газ движутся в аппарате противотоком. При вращении вала жидкость увлекается из нижней части и разбрызгивается сетками, вследствие чего достигается значительное развитие поверхности, хороший контакт между фазами и, следовательно, эффективная работа аппарата.
В пищевой промышленности наибольшее распространение получили аппараты периодического действия для обработки жидких систем с целью их обесцвечивания. Эти аппараты изготовляют в виде колонн, фильтров или смесителей.
На рис. 5 приведена схема адсорбционной колонны (фильтра) для обесцвечивания сиропов при помощи костяного угля.
Рис 5 Колонный адсорбер.
Адсорбер представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд 1 высотой 6-10 м с диаметром 0,6-1,2 м.
Крупка загружается в адсорбер через горловину 2 с крышкой. Для выгрузки крупки имеется люк 5. Уголь насыпают на решетку 4, на которой помещено металлическое сито и холст.
Сироп, поступающий на фильтрацию, подается через трубу 3, к которой присоединены патрубки с вентилями. По этим патрубкам подаются сиропы различной цветности. По мере того как поверхность угля насыщается красителями, направляют сиропы с более высокой цветностью. Это позволяет более полно использовать адсорбционную способность угля.
Обесцвеченный раствор по трубе направляется в контрольный тканевый фильтр 6, в котором удерживаются увлеченные кусочки угля. Производительность такого адсорбера составляет 2-4 л/мин на 1 т угля, загруженного в колонну, в зависимости от качества сиропа и угля.
На рис. 6 представлен схематически другой тип адсорбера-фильтра. Этот адсорбер-фильтр применяется для осветления пива. В качестве адсорбента в этом случае применяется фильтрационная масса, изготовляемая из хлопчатобумажных лоскутков. Путем химической и механической обработки получают тонкую волокнистую массу, которой заполняют рамы фильтрпресса.
Рис. 6. Принципиальная схема адсорбера-фильтра
Рамы имеют два прилива для подачи нефильтрованного пива и два прилива для отвода осветленного пива. Когда рамы собраны, приливы образуют трубы, по которым движется жидкость. Направление ее движения в фильтпрессе показано на рис. 6 стрелками. В данном случае адсорбция протекает одновременно с фильтрацией пива через лепешку массы.
В настоящее время получают применение адсорбционные установки непрерывного действия Принципиальная схема установки с движущимся слоем адсорбента представлена на рис. 7. В этой установке адсорбент (уголь) непрерывно циркулирует, встречая на своем пути в противотоке газы, подвергаемые очистке. Газы поступают в нижнюю часть поглотительной зоны 1; уголь поступает из бункера 2 через холодильник 3 Уголь, насыщенный сорбтивом, поступает в десорбер 4, где подогревается и продувается перегретым водяным паром. Из десорбера уголь поступает в трубопровод 5. Транспортирующий газ подается по штуцеру 6. Подъем угля в бункер производится пневматически. Такого рода адсорбционные установки устраивают и более сложного типа, в которых отбираются отдельные фракции, содержащие различные по летучести компоненты.
Рис 7 Схема установки для непрерывной адсорбции