Абсорбер
Абсорбер (от лат. absorbeo — поглощаю) — аппарат для поглощения газов, паров, для разделения газовой смеси на составные части растворением одного или нескольких компонентов этой смеси в жидкости, называемой абсорбентом (поглотителем).
Процесс абсорбции, происходящий в абсорбере, относится к процессам массопередачи. [1]
Абсорбер обычно представляет собой колонку с насадкой или тарелками, в нижнюю часть которой подаётся газ, а в верхнюю — жидкость; газ удаляется из абсорбера сверху, а жидкость — снизу. Абсорбер применяется в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.
В исследованиях по физике абсорберами называют материал, поглощающий часть энергии излучаемых частиц. Выбор материала зависит от задачи, обычно используют свинец и жидкий водород. Одно из последних применений таких абсорберов — ионизационное охлаждение.
Кроме того, в пневматике используются ударные абсорберы (shock absorber), предназначенные для поглощения энергии удара, для быстрой мягкой остановки поршня, детали.
Виды абсорберов
При абсорбции процесс протекает на поверхности соприкосновения фаз. Поэтому абсорберы должны иметь развитую межфазную поверхность. Исходя из способа создания этой поверхности, абсорберы условно делят на группы[1]:
- Поверхностные и пленочные
- Барботажные (тарельчатые)
- Распыливающие
Необходимо отметить, что один и тот же тип аппарата в зависимости от условий работы может работать в разных режимах. Так, например, насадочный колонный абсорбер может работать как в плёночном режиме, так и в барботажном.
Поверхностные абсорберы
Поверхность контакта фаз в поверхностных абсорберах создаётся за счёт фиксированной поверхности: либо зеркала жидкости (собственно поверхностные абсорберы), либо текущей плёнки жидкости (плёночные абсорберы), то есть поверхность контакта фаз в аппарате в известной степени определяется площадью элемента аппарата (например, насадки), хотя обычно и не равна ей.
Поверхностные абсорберы используют для поглощения хорошо растворимых газов (например, хлористый водород поглощают водой). Они находят ограниченное применение из-за малой эффективности и громоздкости. [1]
Поверхностные абсорберы делятся на следующие типы:
- Поверхностные абсорберы с горизонтальным зеркалом жидкости;
- Насадочный абсорбер (с неподвижной насадкой);
- Плёночные абсорберы;
- Механические плёночные абсорберы
Аппараты с подвижной насадкой занимают промежуточное положение между насадочными и барботажными абсорберами и рассматриваются отдельно.
Барботажные абсорберы
В барботажных абсорберах поверхность межфазного контакта развивается потоками газовых струек или пузырьков, распределяющихся по жидкости. Поверхность контакта в таких аппаратах определяется гидродинамическим режимом (расходами газа и жидкости).
Многочисленные виды барботажных абсорберов можно разделить на следующие типы:
- Абсорберы со сплошным барботажным слоем, в которых осуществляется непрерывный контакт между фазами;
- Абсорберы тарельчатого типа со ступенчатым контактом между фазами;
- Абсорберы с плавающей(подвижной) насадкой;
- Абсорберы с механическим перемешиванием жидкости.
Распыливающие абсорберы
В распыливающих абсорберах поверхности контакта фаз образуется путём распыления жидкости в объёме газа на мелкие капли.
Распыливающие абсорберы можно разделить на следующие три группы аппаратов:
1)Полые (форсуночные) распыливающие абсорберы, представляющие собой колонны или камеры, в которых движется газ, встречающий на своём пути жидкость, распыляемую на капли при помощи форсунок (распылителей).
Их достоинство это простота и возможность работы с загрязненными газами. [1]
2) Скоростные прямоточные распыливающие абсорберы, в которых распыление жидкости осуществляется за счёт кинетической энергии движущегося с большой скоростью газового потока.
Эти абсорберы можно условно разбить на 3 группы.
2.1)Жидкость распыливается при струйном или плёночном её течении.
2.2)Осуществляется восходящий прямоток. Характерным представителем этой группы является бесфорсуночный абсорбер Вентури , в котором жидкость эжектируется в конфузор поступающим в него газом.
2.3)Распыление происходит при ударе движущегося с большой скоростью газа о поверхность жидкости.
3)Механические распыливающие абсорберы, в которых жидкость распыляется вращающимися деталями.
Известно большое число конструкций механических распыливающих абсорберов. Во многих из них достигается высокая эффективность при небольших габаритах. Это обстоятельство, а также низкое гидравлическое сопротивление привлекают внимание исследователей к рассматриваемому типу абсорберов. Однако из-за сложности конструкции, наличия вращающихся частей и значительного расхода энергии- механические абсорберы нашли ограниченное применение.
Примечания
- Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. http://www.ncm.unn.ru. 8 изд., М. (1971.).