Кіріспе
Сұйықтықтың (абсорбенттің) газдар қоспасынан бір не бірнеше компоненттерді сіңіру прецесін абсорбция деп атайды. Кері процесс десорбция (абсорбенттен сіңірілген заттардың бөлінуі) деп аталады.
Абсорбция процесінде екі: газ және сұйық фазалар қатысады. Осы фазалардың әсерлесуінде бір не бірнеше компонент бір фазадан екінші фазаға ауысады. Газ фазасында сұйықтықта аз еритін не мүлдем ерімейтін компонент болса, оны инерт (газ-тасымалдағыш) деп атайды. Сұйықтықта еритін компонент – абсорбцияланатын компонент.
Абсорбент пен абсорбцияланатын компонент арасында химиялық әсерлесулер болмаса, онда абсорбция физикалық, химиялық әсерлесулер жүрсе, хемосорбция деп аталады.
Абсорбция процесі жоғары қысымда, төмен температурада жүреді. Температураны жоғарылатқан сайын таралатын зат концентрациясы газ фазасында артып, сұйық фазада оның мөлшері өзгермейді. Бұл жағдайда тепе-теңдік сызығы жоғарылайды. Қозғаушы күш төмендеп, абсорбция процесі нашарлайды. Сондықтан абсорбция процесі төмен температурада жүргізіледі. Сұйық фазадағы сіңірілетін компоненттің концентрациясы тұрақты болып, қысымды арттырса, газ фазасындағы сіңірілетін компоненттің тепе-теңдік концентрациясы кемиді. Жалпы, қысым артқан сайын газдың сұйықтықтағы ерігіштігі артып, абсорбция процесіне оң әсерін тигізеді.
Абсорбция процесі жүретін қондырғыларды абсорберлер деп атайды. Абсорбция процесінде масса өту фазалардың бөліну беті аралығында жүзеге асырылады. Фазалардың әсерлесу бетінің өзгешелегіне қарай абсорберлер бөлінеді:
1) Беттік абсорберлер;
2) Қабыршақты абсорберлер;
3) Саптамалы абсорберлер;
4) Барботажды абсорберлер;
5) Тозаңдатқыш абсорберлер.
Беттік абсорберлер
Беттік абсорберлерде газ қозғалыссыз не баяу ағатын сұйықтық беті арқылы жі- беріледі. Мұндай абсорберлерде фазалардың жанасу беті ретінде сұйықтық айнасы алынады. Газдардың сұйықтықпен жанасу беті аз болғандықтан, мұндай абсор- берлердің тиімділігі төмен. Сондықтан олар ерігіштігі жоғары газдардың аз ғана мөлшерін абсорбциялауда (мысалы, хлорсутекті сумен сіңіруде) қолданылады. Тө- мендегі суретте көрсетілгендей, газ қозғалыссыз не баяу қозғалатын сұйықтықтың беті арқылы өтсін. Жанасу беті аз болғандықтан, бір-біріне қарсы ағынды қоз-ғалатын газ бен сұйықтығы бар бірнеше жалғасқан қондырғы орнатылады. Сұйық- тық ағынмен абсорберде араласу үшін, сұйықтық ағынының жүрісіне сәйкес, қон-дырғының бір бөлігін алдыңғысынан сәл төменде орнатады. Абсорбция кезіндегі бөлінетін жылуды шығару үшін сумен не басқа салқындатқышпен салқындаты-латын иректүтікпен жабдықталады.
Беттік абсорбердің басқа түрі сыртқы жағынан суландырылатын көлденең құбыр-лардан тұрады (2-сурет). Қондырғының әр бөлігіндегі су деңгейі ағызғыш табаны-мен реттеледі.
Қатпарлы абсорбер (3-сурет) екі канал жүйесінен тұрады: 1 каналмен қарсы ағын-мен газ бен абсорбент, 2 каналмен салқындатқыш (көбінесе су) өтеді. Қатпарлы аб-сорберлер негізінен графиттен жасалады, себебі графит жылуөткізгіш, химиялық тұрақты материал болып табылады.
1-сурет. Беттік абсорбер 2-сурет. Суландырғыш абсорбер.
1 – абсорбер элементі; 2 – ағызғыш табаны.
3-сурет. Қатпарлы абсорбер
абыршақты абсорберлер
Қабыршақты абсорберлерде газдың сіңірілуі жұқа қабыршақты қозғалыстағы сұйықтықпен түйісуі нәтижесінде жүзеге асырылады. Олардың құбырлы, жазық-параллель саптамалы, сұйықтық қабыршақтарымен жоғары қозғалатын абсорбер-лер сияқты түрлері бар.
Құбырлы абсорберлерде (4-сурет) абсорбент 1 құбыр торына түсіп, 2 құбыр арқы-лы таралады және құбырдың ішкі бетімен жұқа қабыршақ түрінде ағады. Құбыр са-ны көп абсорберлерде абсорбенттің біркелкі таралуы үшін арнаулы тарататын құ-рылғылар орнатылады. Газ сұйықтық қабыршағына қарсы ағында төменнен жоға-рыға қарай қозғалады. Абсорбциялану кезінде жылуды шығару үшін абсорбердің құбыраралық кеңістігіне салқындатқыш жібереді.
Жазық-параллель саптамалы абсорберлер тік бағана бөліктерінен (металдан, плас-тикалық массадан, т.б. жасалған) тұрады (5-сурет). Абсорбердің жоғарғы жағында тік бағана бөліктерін біркелкі ылғалдандыру үшін2 тарататын құрылғы орнатыла-ды.
Жоғары қозғалыстағы қабыршақты абсорбер құбыр торына орныққан құбырлар шоғырынан тұрады (6-сурет). Газ 4 жалғама құбырлар арқылы өтеді. Абсорбент 5 саңылау арқылы өтеді. Жоғары жылдамдықпен қозғалып келе жатқан газ сұйықтық қабықшасын жоғарыға қарай әкетеді. 1 құбырдан шыққан сұйықтық жоғары құбыр торына түседі де, абсорберден шығады. Абсорбция кезіндегі жылуды шығару үшін құбыраралық кеңістікке салқындатқыш жіберіледі. Процестің тиімділігін арттыру үшін көпсатылы абсорберлер қолданылады.
6-б суретте екісатылы қабыршақты абсорбер көрсетілген, онда әр саты тік ағынды принциппен жұмыс істейді, ал жалпы қондырғыда газ бен сұйықтық қарсы ағынмен қозғалады.
Жоғары қозғалысты қабыршақты абсорберлерде газ өте жоғары жылдамдықпен қозғалады, онда масса беру коэффициенті және гидравликалық кедергі де артады. Бұл қысым онша жоғары емес кезде абсорбция процесін жүргізу кезінде кеңінен қолдануды қиындатады.
4-сурет. Құбырлы абсорбер. 5-сурет. Жазық-параллель саптамалы абсорбер
1 – корпус; 2 – құбырлар; 3 – аралықтар. 1 – бағана бөліктері; 2 – тарататын құрылғы
6-сурет. Жоғары қозғалысты абсорбер.
