4.2.3. Cхемы абсорбционных процессов

В пищевых производствах нашли следующие схемы абсорбционных процессов: прямоточные, противоточные, одноступенчатые с рециркуляцией и многоступенчатые с рециркуляцией.

Прямоточная и противоточная схемы взаимодействия фаз в процессе приведены на рис.4.11.

В прямоточной схеме потоки газа и жидкости движутся параллельно друг другу. Газ с большей концентрацией распределяемого вещества контактирует с жидкостью, имеющей меньшую концентрацию распределяемого компонента, а газ с меньшей концентрацией взаимодействует на выходе аппарата с жидкостью, имеющей большую концентрацию распределяемого вещества.

В противоточной схеме в одном конце аппарата приводятся в контакт газ и жидкость, имеющие большие концентрации распределяемого вещества, а в противоположном конце – меньшие.

Схемы с рециркуляцией предусматривают многократный возврат в аппарат либо жидкости, либо газа. Схемы с рециркуляцией жидкости и газа приведены на рис. 4.12.

Газ проходит через аппарат снизу вверх. Концентрация распределяемого вещества в нем изменяется от до . Абсорбент подводится к верхней части аппарата с концентрацией распределяемого вещества и затем смешивается с выходящей из аппарата жидкостью. В результате смешения концентрация адсорбента повышается до . Значение концентрации можно вычислить из уравнения материального баланса.

Рис.4.11. Прямоточная и противоточная схемы абсорбции.

Рис. 4.12. Противоточные схемы абсорбции с рециркуляцией жидкости и газа.

Введя обозначение кратности рециркуляции , представляющей собой отношение количества абсорбента на входе в аппарат к количеству свежей жидкости, получим:

;

.

Кратность рециркуляции по газу . Ордината в этом случае определяется из материального баланса:

;

.

Одноступенчатые схемы с рециркуляцией выполняются противоточными и прямоточными.

Многоступенчатые схемы с рециркуляцией могут включать прямой ток, противоток, рециркуляцию жидкости и рециркуляцию газа. Большое практическое значение имеет многоступенчатая противоточная схема с рециркуляцией жидкости в каждой ступени (рис.4.13.).

Рабочие линии наносят на диаграмму отдельно для каждой ступени, как и в случае нескольких одноступенчатых аппаратов.

Применение схем с рециркуляцией абсорбента целесообразно в следующих случаях: когда сопротивление массопередаче сосредоточено в жидкой фазе; при необходимости охлаждать абсорбент в процессе абсорбции; для улучшения смачивания насадки (при малых плотностях орошения). Однако рециркуляция жидкости ведет к усложнению абсорбционных установок и дополнительным расходам энергии на перекачивание рециркулирующей жидкости.

Схемы установок, приведенные на рис. 4.11.-4.13., относятся к насадочным абсорберам, в которых затруднительна организация внутреннего отвода тепла в процессе абсорбции. В тарельчатых абсорберах охлаждающие устройства (например, змеевики) устанавливают на тарелках.

Рис.4.13. Многоступенчатая противоточная схема абсорбции

с рециркуляцией жидкости.