Абсорберы. Абсорбционные колонны
В химии используются процессы адсорбции – поверхностного поглощения, примером которого может являться поглощение вредных веществ активированным углем или другим адсорбентом и процессы абсорбции. Абсорбция – это объёмное поглощение веществ. Если адсорбция протекает на границах раздела фаз «Т-Г» или «Т-Ж», по процесс абсорбции протекает на границах раздела фаз «Ж-Г». Если процесс абсобции сопровождается протеканием химических реакций, то его правильно называть хемосорбцией (химическая сорбция).
Примером аппарата для проведения процесса абсорбции являются абсорберы, применяемые в процессе очистки синтез-газа производства аммиака от двуокиси углерода, а так же абсорбционные колонны в производстве азотной кислоты. Рассмотрим второй пример.
| Оборотная вода |
| Нитрозные газы |
| Конденсат пара |
| Оборотная вода |
Абсорбционная колонна для производства азотной кислоты – аппарат высотой 46,5 м. Внутри имеет 47 тарелок. На 46-ую тарелку подаётся орошение, для чего используется конденсат водяного пара, или обессоленная вода. 47-ая тарелка служит каплеотбойником. Тарелки абсорбционной колонны ситчатые для прохода газа через отверстия сит. На каждой тарелке имеются перегородки для того, чтобы держать определённый необходимый для ведения процесса уровень жидкости на тарелке. Жидкость, которая налита сверх перегородки, по переливным трубам, находящимся внутри колонны переливается на нижние тарелки. Нитрозные газы, содержащие оксиды азота подаются под первую тарелку абсорбционной колонны. При движении газа вверх по абсобционной колонне на тарелках, на границах раздела фаз протекает процесс поглощения водой оксидов азота с протеканием химических реакций, с образованием азотной и азотистой кислот. Процесс этот протекает с выделением тепла, поэтому на тарелки абсорбционной колонны уложены змеевики, по которым подается оборотная вода для съёма тепла химических реакций. По высоте колонны сверху вниз повышается конценрация азотной кислоты и понижается концентрация оксидов азота. Хвостовые газы выходят из верхней части колонны, азотная кислота – из нижней, кубовой части.
При ведении технологического процесса абсорбции необходимо следить за следующими параметрами: Расходы газов и конденсата на орошение колонны, температура в кубе колонны и газов на выходе из колонны, концентрацией продукта и концентрацией веществ (в данном, рассматриваемом случае – оксидов азота) в газе на выходе из колонны.
Экстракторы. Экстракция – процесс избирательного извлечения веществ из смеси твёрдых или жидких веществ с помощью растворителей. Смесь растворетеля (экстрагента) с извлекаемым веществом называется экстрактом, смесь, оставшаяся после экстаркции называется рафинатом.
Примеры экстракции из твердой фазы – экстракция сахара из свекловичной стружки, канифоли из древесины, едкого натра (NaOH) из феррита. Пример экствакции жидкости из жидкости – отделение дивинила от ацетальдегида. Основана эктракция на различае растворимости веществ в органических растворителях и воде (неорганический растворитель).
Экстрактор для процесса извлечения Т-Ж может работать как в периодическом, так и в непрерывном режиме. Предпочтительнее – непрерывный режим производства, где не тратится дополнительное время на загрузку сырья. В периодическом экстракторе исходная смесь А+В подается в экстрактор прямотоком с растворителем С, который предварительно подогревается в теплообменнике для улучшения процесса растворения. Разделяемая смесь находится на полке, процесс экстракции протекает на границах раздела фаз. По окончании процесса экстракт выгружается из нижней точки эктрактора, рафинат – из верхней части рабочего объёма, в котором предполагается наличие рафината (нижняя точка полки) при помощи выгрузочного устройства. Для подогрева разделяемой смеси может подаваться пар в теплообменник типа «труба в трубе», находящийся внутри экстрактора. Периодические эктракторы для более полного извлечения экстракта объединяют в батареи.