5. Конструкции абсорберов.

Абсорбция – процесс поглощения одного вещества другим во всем объеме сорбента.

Абсорберы пищевой промышленности классифицируют по

конструктивным признакам:

Основные типы абсорберов схематично представлены на рисунке:

Наибольшее распространение в пищевой промышленности получили насадочные и тарелочные абсорберы. Насадочные абсорберы (скруббер). Представляет собой цилиндрическую башню, заполненную насадкой. Найболее распространены кольцевая и хордовая насадки.

В расчетах насадочных абсорберов параметры насадки определяют следующим образом. В начале из уравнений материального баланса находят все массовые и объемные потоки компонентов. Необходимую площадь поверхности контакта в насадке определяют из основного уравнения массопередачи при учете неполного использования насадки для протекания рабочего процесса.

В абсорберах с псевдоожиженными (кипящим) слоем рабочий процесс значительно интенсифицируется. В них в качестве насадки используют полые шары диаметром 70…75 мм., изготовленные из полиэтилена, стекла, резины, нержавеющей стали и др.; плотность насадки не привышает плотности абсорбента. Насадка помещается между 2х решеток и имеет высоту 100…200 мм при расстоянии между решетками до 500мм. Под действием газового потока насадка образует псевдоожиженный слой и может подниматься пока не упрется в верхнюю решетку. Нормальный режим работы такого абсорбера – это псевдоожижение без упора в верхнюю решетку.

Тарелочные абсорберы. Представляют собой вертикальные колонны, разделенные по высоте рядом тарелок, на которых создается определенный по высоте уровень абсорбента, перетекающего вниз с тарелки на тарелку. Через колпачки решетки или сита сквозь слой абсорбента барботируется газ, содержащий выделяемый продукт. Каждая такая тарелка является ступенью абсорбции.

Равновесие в процессах адсорбции. Независимо от природы адсорбционных сил количество вещества,

адсорбированного единицей массы или объема определенного адсорбента, зависит от природы поглощенного вещества, температуры, давления и количества примесей в фазе, из которой поглощается вещество. Зависимость между равновесными концентрациями поглощенного вещества в твердой и газовой или жидкой фазах в общем виде выража ется

уравнением х_р = f1(y) или x_р = f2(ρ), где х_р – относительная концентрация поглощаемого вещества (адсорбтива) в адсорбенте, равновесная с концентрацией адсорбтива в газовой или жидкой фазе, кг адсорбтива на 1 кг адсорбента;

y – относительная концентрация адсорбтива в паровой или жидкой фазе, кг адсорбтива на 1 кг инертной части; р – равновесное давление адсорбтива в парогазовой смеси, Н/м². Зависимости, описываемые уравнениями, называются изотермами адсорбции. На основании химической термодинамики найдены конкрет-

ные выражения изотерм адсорбции, называемые изотермами Лэнгмюра: х_р =kρ^{1/ n} , х_р= abp/1+ap,

где х_р – концентрация поглощенного адсорбентом вещества, кг на 1 кг адсорбента; р – равновесное давление адсорбента в парогазовой смеси, Н/м2; k,n,а,b – константы, определяемые опытным путем.

Статика адсорбции - может происходить на любой поверхности раздела между двумя фазами. В результате чего происходит вытеснение некоторого числа молекул из адсорбента, адсорбируемого компонента, следовательно адсорбция носит конкурентный характер. Молекулярная адсорбция – происходит при адсорбции растворов не электролитов, а ионная адсорбция - электролитов. Кинетика процесса – процесс происходит во времени и определяется механизмом диффузии, т.е. подводом адсорбтива и поверхности адсорбции. Если через слой адсорбента пропускать газовый или жидкостный поток и исследовать состав выходящего потока, то через определенный промежуток времени происходит перемещение фронта адсорбции до момента «проскока».В результате заканчивается адсорбционное или защитное действие слоя адсорбента.

Наступает динамическая активность слоя адсорбента, для продолжения процесса необходимо провести десорбцию. Десорбция – восстановление сорбционных свойств аб- или адсорбентов, в целях извлечения из них ад- или абсорбтивов в целях их дальнейшей переработки. Десорбцию проводят следующими способами: 1) нагревание сорбентов, 2) понижение общего давления в системе или парциального ад- или абсорбтивов. Пропускание через сорбенты инертных газов или жидкости, которая вытесняет сорбент. Для регенирации сорбентов после хемосорбции используют химические реагенты.