Оксиген абсорбер что это
Абсорберы и адсорберы для очистки газа: суть методов, в чём разница, устройство и виды оборудования
Слово сорбция происходит от латинского sorbeo — поглощаю. Под сорбцией понимают процесс поглощения твердым телом или жидкостью других окружающих сред — различных газов, примесей, веществ и т.д.
Вещество, которое поглощается, называется сорбатом, поглощающие твердые тела или жидкости — сорбенты.
Многие задаются вопросов как правильно — абсорберы или адсорберы? Абсорбция и адсорбция это 2 разных процесса. Поэтому верны оба варианта. Рассмотрим подробнее принцип их работы.
Различия сорбционных процессов
Как мы уже сказали, существует 2 основных сорбционных процесса: адсорбция и абсорбция. При абсорбции поглощаемое вещество или газ улавливается всем объемом абсорбента, при адсорбции — только поверхностью адсорбента.
К адсорбции также относят хемосорбцию. При хемосорбции происходит и процесс сорбции, и химическая реакция между улавливаемом веществом и сорбентом.
Абсорбционная очистка газов
Абсорбционный метод очистки газов чаще всего используется в тех сферах, на которых происходит большой выброс всевозможных вредных веществ и пыли в воздух.
Абсорбер для очистки газов — устройство, в котором происходит поглощение примесей газовых компонентов жидкой фазой.
Широкое применения абсорберы получили благодаря своей высокой эффективности.
Самым популярным абсорбером является скруббер. Выделяют несколько типов скрубберов:
Подбирать тип скруббера может только специалист. В противном случае вы можете получить абсолютно неработающую установку, просто потому что неправильно подобрали абсорбент, например.
Принцип работы абсорбера
Грязный газ заходит через воздуховод внутрь корпуса скруббера. Далее при помощи аэродинамических сил он закручивается. Очистка происходит при помощи воды.
Вода подается через насосную станцию, проходит через трубопровод, форсунки и смачивает газ.
Частицы воды улавливают пыль и падают вниз. Грязная вода сливается в бак-отстойник или переходит в очищающее оборудование.
Адсорбционная очистка газов
Адсорбационная очистка газов от загрязнителей основана на молекулярных ситах.
Отлично зарекомендовали себя для очистки от неприятных запахов, дыма, при очистке сжатого воздуха, при очистке других различных видов газов.
Основным очищающим элементом в адсорберах является адсорбент. Для того, чтобы адсорбент справлялся с поставленной задачей, он должен обладать рядом свойств:
Принцип работы адсорбера
Корпус адсорбера заполнен адсорбентом (мы чаще всего используем активированный уголь для очистки воздуха).
Устройство адсорбера очень простое. Загрязненный воздух заходит внутрь фильтра и благодаря специальным канальцам равномерно распределяется по всей площади фильтра. Адсорбент собирает внутри себя все молекулярные загрязнители. Чистый воздух выходит наружу.
Подбор оборудования и производство
Вы должны понимать, что нет универсального оборудования. Так, например, адсорберы нельзя использовать на производствах с большим количеством пыли. Адсорбент сразу забьется и не справится с поставленной задачей.
Кроме того, производитель может предложить более эффективные варианты оборудования, например целую очистную систему для более эффективной очистки. У нас это скруббер «Самум» с трубой Вентури.
Обращайтесь к нам, мы рассчитаем цену и сроки изготовления!
Краткая теоретическая основа абсорбционной очистки газов
Описываемый процесс делится на физическую и химическую абсорбцию. В первом случае улов газов происходит без протекания химической реакции, во втором случае с ее протеканием в слое поглотителя.
Физическая абсорбция чаще всего является обратимым процессом. Для сокращения расходов на абсорбенты при обратимых реакциях применяют абсорбционно-десорбционные установки. В десорберах происходит регенерация улавливающей жидкости, т.е. выделение из нее поглощенного компонента.
Если для сорбции требуется высокое давление и низкая температура, то для обратного течения процесса (десорбции) необходимы высокая температура и низкое давление.
При этом осуществлять процессы регенерации абсорбента целесообразно далеко не всегда. К данным случаям можно отнести отделение отходящих газов в абсорбере от SO3 для получения раствора H2SO4 или абсорбционную очистку газов от выбросов NOx для выработки HNO3.
Одним из важных моментов при очистке воздуха в аппаратах-абсорберах является правильный подбор улавливающей жидкости. Абсорбент выбирают по следующим критериям:
Зависимость поглотительной способности от изменения термо-барометрических характеристик.
Селективность к выбранному веществу.
Принцип работы абсорбционной установки
Для каждого производства и, соответственно, типа загрязнений применяется своя технология очистки. Зачастую производственные линии включают несколько очистных устройств, подсоединенных последовательно. При наличии пыли в газовоздушном потоке, абсорбционная установка комплексной очистки газа состоит из нескольких ступеней:
Пылеулавливания. Основная цель — полностью удалить механические примеси из потока газа. На данной ступени могут применять скрубберы Вентури, скрубберы с подвижной насадкой, рукавные фильтры, электрофильтры.
Химическая очистка от газовых примесей. Количество и последовательность ступеней химической очистки может варьироваться в зависимости от требований производства.
Схема абсорбционной установки
Описание технологической схемы абсорбционной установки, приведенное далее, относится к одному из типов очистных установок с неподвижной насадкой. Но общий принцип работы схож для всех категорий очистных аппаратов.
Схема аппарата мокрой очистки газов.
1 — насадочный слой, 2 — подача абсорбента.
Нагнетаемый химическим насосом в систему абсорбент преобразуется в мелкодисперсный туман при помощи форсунок.
Производится орошение насадки и стенок рабочей камеры абсорбера. Секций с насадками может быть несколько.
Снизу нагнетается загрязненный газ.
Газ, проходя на противотоке с жидкостью, вступает в реакцию с реагентом на поверхности насадочных тел.
Очищенный газ, проходя каплеуловитель выбрасывается в атмосферу, либо перенаправляется для повторной очистки.
Отработанная жидкость идет на переработку, либо применяется во вторичном производстве. Количество циклов зависит от степени активности реагента.
Типы абсорбентов
Наиболее используемый абсорбент для очищения воздуха — щелочной раствор. Также могут применяться кислоты, моноэтаноламин, водные растворы кислоты и марганца, сульфата железа и многие другие. Улавливание аммиака, например, производится обычной водой.
В процессе работы очистной установки важно отслеживать показатель насыщенности улавливающей жидкости, например, по показателю активности ионов водорода. В зависимости от него принимается решение о замене отработанной жидкости на новую.
Выбор абсорбента для очистки газов является важнейшим этапом разработки газоочистной системы.
Типы абсорберов
В зависимости от устройства, аппараты делятся на несколько категорий. Основными типами абсорберов мокрого типа являются:
Распыливающие полые абсорберы.
Подбор должен производиться на основании расчета и моделирования процесса. В зависимости от целевого назначения и качественного состава загрязнений меняется не только система очистки, но и очищающая жидкость.
Распыливающий полый абсорбер
Устройство представляет собой полую вертикальную цилиндрическую колонну, снизу которой подведен газоход. Вверху камеры установки расположены форсунки, распыляющие очищающую жидкость. Внутри абсорбера происходит контакт примесей газа с мелкодисперсными каплями реагента.
Схема полого форсуночного абсорбера.
Достоинства распыляющего абсорбера:
простота монтажа и эксплуатации;
неприхотливость в обслуживании;
Надежность, долговечность, неприхотливость обусловлена отсутствием механических узлов. Ломаться попросту нечему. А обслуживание сводится к периодической очистке нижней камеры и промывке форсунок.
Насадочный абсорбер
Абсорберы такого типа работают по схожему принципу. Отличие в том, что воздушный поток проходит сквозь секции с насадкой, разделенные решетками. Насадка — это твердые тела с большой площадью контакта.
Существует несколько типов насадочных элементов:
Высота каждого слоя насадки не должна быть больше 4-5 диаметров абсорбера. Это связано с тем, что абсорбент имеет тенденцию перетекать к стенкам аппарата (так называемый пристеночный эффект), что приводит к неэффективному распределению жидкости в насадочном слое. После каждого насадочного слоя следует устанавливать перераспределители жидкости.
Схема насадочного абсорбера.
1 — насадочный слой, 2 — опорная решетка, 3 — распределитель абсорбента, 4 — перераспределитель абсорбента.
Орошение производится таким образом, чтобы вся насадка была смочена. Взаимодействие газов с примесями происходит на поверхности насадочных тел, а отработанная жидкость стекает в нижнюю часть абсорбера, где собирается и направляется в циркуляционный бак, а оттуда на повторное использование.
Современные насадочные абсорберы способны уловить 99,9% примесей и не создают высокое сопротивление.
Пенный абсорбер
Установки данного типа проявили свою эффективность в процессах очистки промышленного воздуха от пыли, фтористых, аммиачных, серных и других токсичных компонентов. Скоростной пенный абсорбер может иметь в сечении окружность или прямоугольник. Достоинства установки следующие:
Полностью отсутствует брызгоунос.
Аппарат легко обслуживать.
Малые габаритные размеры;
Степень очистки — 98%.
Внутри рабочей камеры расположено одно или несколько контактных устройств, внешне напоминающих тарелку с перфорацией, на которой происходит контакт.
Схема пенного абсорбера.
Жидкость направляется в рабочую камеру насосом посредством циркуляционных труб. Результатом контакта абсорбента с газом является газо-жидкостная пена, образующаяся на масообменной тарелке, где и происходит очистка. Далее очищенный газ поступает в сепаратор, который отделяет от него капельную влагу, а чистый газ выбрасывается в атмосферу.
Минусом данного типа оборудования является то, что мелкие перфорации на масообменной тарелке склонны к зарастанию, что требует частой остановки для обслуживания.
Абсорбер Вентури
Внешне абсорбер Вентури это цилиндрическая колонна с сужающейся горловиной. Конструкция позволяет изменять скорость пропускаемого газа для увеличения степени фильтрации и расширения спектра рабочих параметров. Изменением сечения горловины обеспечивается:
Более эффективное удаление твердых взвешенных частиц и газовых компонентов при перепаде расхода газа.
Увеличение плотности орошения.
Увеличение контракта газовой фазы с абсорбентом.
Схема абсорбера Вентури.
1 — патрубок входа загрязненного газа, 2 — патрубок выхода очищенного газа, 3 — ороситель, 4 — конфузор, 5 — горловина, 6 — диффузор, 7 — каплеуловитель, 8 — вывод шлама.
Такие установки применяются в:
легкой и тяжелой промышленности;
производствах продуктов питания и т.д.
Эффективность абсорберов Вентури достигается благодаря дроблению потока жидкости на мелкие капли из-за разности скоростей воздуха и жидкости в горловине.
Для решения сложных задач на производствах устанавливают батареи, состоящие из нескольких абсорберов Вентури, подсоединенных последовательно. Количество установок и параметры каждой из них разрабатываются индивидуально для каждого производства.
Расчет абсорбера
Расчет абсорбера для очистки природного газа, производственного воздуха или для улавливания химических соединений производится проектными организациями или специалистами на завода-изготовителя. При этом нужно оценить производственные требования, сформулированные в техзадании. Требуется рассчитать множество параметров, среди которых ключевыми являются:
Масса веществ, применяемых в качестве поглотителя (абсорбента).
Движущая сила и коэффициент массопередачи.
Диаметр рабочей камеры.
Скорость воздушного потока.
Площадь активной поверхности элементов насадки.
Гидросопротивление фильтрационной системы.
Прочие параметры узлов и комплектующих.
Отдельные научные изыскания касаются выбора параметров насадки. Нужно учитывать конфигурация, массу, площадь поверхности, вызываемое сопротивление и прочие характеристики.
Расчет также предполагает определение оптимального состава абсорбента, написание регламента на оборот улавливающей жидкости: при каких концентрациях отработанный абсорбент сливать из системы, каким образом осуществлять водоподготовку и очистку стоков.
Надо помнить, что универсальных стандартных очистных устройств не существует. Абсорберы рассчитываются индивидуально для каждой отдельно взятой производственной линии. При создании оборудования важно учитывать множество требований, аспектов и нюансов. Только так можно добиться оптимальных результатов по эффективности, экономии, целесообразности.
Если вам требуется помощь в выборе подходящего типа абсорбера и дальнейший его расчет, обращайтесь к нашим специалистам.
Адсорбер
Чаще всего адсорберы используют для разделения газовых или паровых смесей, очистки и осушки газа, улавливания из парогазовых смесей ценных органических веществ.
Процесс адсорбции является избирательным и обратимым.
Каждый адсорбент способен поглощать лишь определенные вещества и не поглощать другие вещества, содержащиеся в газовой смеси.
Адсорберы подразделяют не следующие типы:
Паровоздушная или газовая смесь, подлежащая разделению, подается внутрь корпуса адсорбера через специальный штуцер.
Внутри адсорбера смесь проходит через слой зернистого адсорбента, уложенного на решетке.
Зерна адсорбента поглощают из смеси определенный компонент.
После этого газовая смесь удаляется из адсорбера через выхлопной патрубок.
Адсорбент может поглощать извлекаемый компонент до некоторого предела насыщения, после которого проводят процесс десорбции.
С этой целью прекращают подачу паровоздушной смеси в адсорбер, а затем в аппарат подают перегретый водяной пар (или другой вытесняющий агент), который движется в направлении, обратном движению паровоздушной смеси.
Паровая смесь (смесь паров воды и извлекаемого компонента) удаляется из адсорбера и поступает на разделение в ректификационную колонну или отстойник.
После десорбции, длящейся приблизительно одинаковое с процессом адсорбции время, через слой адсорбента пропускают горячий воздух, которым адсорбент подсушивается.
Воздух входит в аппарат через паровой штуцер, а удаляется через штуцер для паровой смеси.
Высушенный адсорбент затем охлаждается холодным воздухом до необходимой температуры.
Современный адсорбер оснащен системой приборов, которые в нужное время автоматически переключают потоки с адсорбции на десорбцию, затем на сушку и охлаждение.
Чтобы установка непрерывно разделяла газовую смесь, ее комплектуют из двух или более адсорберов, которые включаются на поглощение и другие операции поочередно.
Адсорберы с движущимся слоем зернистого адсорбента представляют собой вертикальные цилиндрические колонны.
Внутри этих колонн сверху вниз самотеком движется зернистый адсорбент.
Установка состоит из вертикальной колонны, разделенной перегородками на несколько зон, транспортных трубопроводов и теплообменников.
Исходная газовая смесь подается под распределительную решетку, пройдя которую она поднимается в опускающемся слое зернистого материала в зоне I.
Здесь адсорбируются тяжелые компоненты газовой смеси, а легкая фракция удаляется из верхней части зоны I.
Адсорбент, поглотивший тяжелую фракцию, опускается, проходит промежуточную зону II и десорбционную зону III.
В десорбционной зоне III зерна адсорбента движутся по трубам теплообменника.
В межтрубное пространство теплообменника подается конденсирующийся пар, который частично нагревает адсорбент.
В нижнюю часть трубок теплообменника подается острый перегретый пар, который отдувает из адсорбента поглощенные тяжелые компоненты газовой смеси.
Наиболее тяжелая фракция удаляется вместе с паром из верхней части зоны III; часть же десорбированных, более легких компонентов в виде парогазовой смеси проходит в промежуточную зону II.
Здесь парогазовая смесь вытесняет из адсорбента компоненты более легкие, чем десорбирующиеся в зоне III.
Парогазовая смесь, называемая промежуточной фракцией, удаляется из средней части промежуточной зоны.
Регенерированный адсорбент, пройдя разгрузочное устройство и гидравлический затвор, поступает к регулирующему клапану.
Клапан перепускает зернистый адсорбент в необходимом количестве в сборник.
Здесь зерна адсорбента подхватываются транспортирующим газом (например, газами легкой фракции) и по трубе забрасываются в бункер.
Из бункера адсорбент ссыпается в трубки водяного холодильника.
Опускаясь по трубам холодильника, адсорбент охлаждается и поступает снова на адсорбцию в зону I.
Для полного восстановления активности адсорбента некоторая часть его непрерывно ссыпается в теплообменник-реактиватор и подвергается в его трубах высокому нагреву топочными газами, подаваемыми в межтрубное пространство теплообменника.
Для отдувки из адсорбента поглощенных продуктов в трубы теплообменника снизу подается острый перегретый пар.
Псевдоожижающий газ, он же и исходная смесь, подается под решетку.
Пройдя отверстия решетки, газ входит в псевдоожиженный слой пылевидного адсорбента, где протекает процесс адсорбции.
Газ по выходе из слоя очищается от пыли в циклоне и удаляется из аппарата.
Адсорбент непрерывно вводится сверху в псевдоожиженный слой и удаляется через трубу.
Регенерация адсорбента производится в другом аппарате, аналогичном по конструкции первому.