21730 str047 (4)

92 Ćwiczenie nr 11

92 Ćwiczenie nr 11

Rys. 2. Zasada działania absorberów powierzchniowych typu turyli Wolfa

Rys. 3. Schemat absorbera warstwowego.

W absorberach warstwowych (rys. 3) ab-sorbent dopływa na górna dennice, w która wpuszczone sa rurki, przelewa sie do rurek i spływa po nich w postaci cienkiej warstwy stykając się jednocześnie z gazem unoszącym się do góry.

Ciepło absorpcji odbiera woda chłodzącą, przepływająca przez przestrzeń między rurkowa.

W absorberach typu bełkotek strumień gazu rozdziela się na pęcherzyki i strugi (barbotaż). Zasadę działania ilustrują rys. 4 i 5.

Rys. 5. Zasada działania bełkotki na przykładzie półek sitowych. 1 - półka sitowa, 2 - rura przelewowa.

Rys. 4. Zasada działania bełkotki na przykładzie półek dzwonowych. 1 - półka, 2 - dzwon, 3 - króciec, 4 - rura przelewowa.

Jeśli gaz rozpuszcza się bardzo dobrze w absorbencie, wówczas główny opór przenikania masy występuje po stronie gazu i najkorzystniejsze jest w tych warunkach rozpylenie cieczy w masie gazu na małe kropelki. Urządzenia takie (rys. 6) nazywane sa absorberami natryskowymi (slćuberami). Absorbery natryskowe mogą być dodatkowo wypełnione specjalnymi kształtkami.

Odpędzanie rozpuszczonego gazu z cieczy nazywamy desorpcja. Desorpcję prowadzi się najczęściej następującymi sposobami:

a)    przez roztwór przepuszcza się strumień gazu

obojętnego;

b)    roztwór poddaje się odparowaniu;

c)    roztwór poddaje się działaniu zmniejszonego ciśnienia.

Dwutlenek węgla otrzymuje się absorbując go z gazów spalinowych w roztworze NaOH lub KOH, a następnie desorbujac np. pod obniżonym ciśnieniem.

3. PROCESY ADSORPCJI

Rys. 6. Schemat absorbera natryskowego (skrubera) bez wypełnienia.

Operacja w wyniku której gazy albo pary, ciecze lub rozpuszczone substancje gromadzę się na powierzchni styku międzyfazowego (tj. na powierzchni ciała stałego lub cieczy) nazywa się adsorpcja. W praktyce jedna z faz stanowi najczęściej ciało stale porowate - adsorbent.

Gdy adsorpcji towarzyszy dyfuzja zaadsorbowanej substancji (adsorbatu) w gtab ciała stałego, całe zjawisko nazywa się sorpcja.

Cecha charakterystyczna adsorbentów stałych jest ich rozwinięta powierzchnia, dochodzącą w szczególnych przypadkach do 1000 m²/g.

Zjawisko adsorpcyjne dzieli się na dwa podstawowe typy:

-    adsorpcję fizyczna - w procesię biorą udział wyłącznie stale oddziaływania dalekiego zasięgu

np. Van der Waalsa - zjawisko jest w pełni odwracalne.

-    adsorpcję chemiczna (chemisorpcję) - następuje reakcja chemiczna między powierzchnia

adsorbenta i cząsteczkami adsorbatu - proces jest nieodwracalny.

W praktyce adsorpcję fizyczna i chemiczna można rozróżnić na podstawie ciepła adsorpcji. Ciepło wydzielane przy chemisorpcji jednego mola substancji jest wielokrotnie wyższe od ciepła wydzielonego w procesie adsorpcji fizycznej.

Szybkość adsorpcji fizycznej jest z kolei znacznie większa od szybkości chemisorpcji. Ponadto chemisorpcja może zachodzić w wysokiej temperaturze, podczas gdy w tych warunkach adsorpcja fizyczna jest znikomo mała.

Większość adsorbentów przemysłowych, zwłaszcza charakteryzu-jacych się duża powierzchnia właściwa zawiera w swojej strukturze wewnętrznej pory o różnych rozmiarach. Pory te w zależności od przeciętnej średnicy nazywamy mikro, mezo i makroporami. Mikropory maja średnice porównywalnie do średnic prostych cząsteczek (poniżej 3,0 nm). Mezopory (pory przejściowe) maja średnice rzędu 3,0-200 nm. Makropory maja średnice powyżej 200 nm. Pory te w praktyce nie wpływają już na wielkość powierzchni właściwej.

Zjawisko adsorpcji wykorzystywane jest w praktyce przemysłowej i laboratoryjnej do oczyszczania i rozdzielania mieszanin gazów (par). Przykładem może być oczyszczanie powietrza ze śladowych zanieczyszczeń szkodliwych gazów i par jak siarkowodór (H₂S), lotne rozpuszczalniki (aceton, benzyny) na węglu aktywnym, osuszanie powietrza w instalacjach chłodniczych przy użyciu zeolitów, rozdzielanie powietrza na poszczególne składniki, względnie wzbogacanie powietrza w tlen łub azot przy użyciu zeolitów lub węgla aktywnego.

Jednym z najbardziej eleganckich technicznie zastosowań zjawiska adsorpcji fizycznej jest analiza gazów i łatwopalnych cieczy z zastosowaniem kolumn adsorpcyjnych napełnianych stałym adsorbentem (gazowa chromatografia adsorpcyjna). Kolumna może być również wypełniona stałym nośnikiem pokrytym cienka warstwa odpowiedniej, trudno lotnej cieczy i wtedy