Лабораторна робота №1. Абсорбція аміаку водою

Абсорбція аміаку водою

1.1 Мета і задачі роботи

Мета: засвоєння і закріплення теоретичних основ з абсорбції; набуття експериментальних навичок проведення процесу абсорбції на лабораторній установці(на прикладі розділення аміачно-повітряної суміші).

В результаті виконання лабораторної роботи студент повинен

знати:

- призначення і суть процесу абсорбції; використання процесу на підприємствах нафтогазового комплексу; будову і роботу різних типів абсорберів; роботу системи абсорбер-десорбер; вплив параметрів на процес абсорбції.

вміти:

- вибирати необхідні параметри для одержання продуктів необхідної якості; проводити аналіз одержаних продуктів; оцінювати результати проведення процесу на лабораторній установці.

 

1.2 Теоретичні основи

 

1.2.1 Призначення і суть процесу

Процес абсорбції служить для розділення суміші газів на окремі компоненти. Він полягає в тому, що газову суміш пропускають через рідину – абсорбент. В якості абсорбенту вибирається така рідина, яка поглинає один із компонентів суміші і не поглинає інші або поглинає частково. Як абсорбенти використовуються наступні рідини: вода, бензин, гас, дизельне паливо, мінеральні оливи, гліколі та інші. При змішуванні суміші газів з абсорбентом компонент, який поглинається, переходить з газової фази в рідку. Процес поглинання газу рідиною називається абсорбцією. Вона проводиться в апаратах – абсорберах, які бувають тарільчатого, насадочного і плівкового типів. По мірі проходження газової суміші через абсорбент концентрація компоненту, який поглинається, в газовій фазі зменшується, а в рідкій збільшується. Наступає момент рівноваги. Рівновагою називається такий стан системи, при якому кількість компоненту, який переходить з газової фази в рідку, рівна кількості компоненту, який переходить зворотно з рідкої фази в газову. Перехід поглинутого компоненту з рідкої фази в газову називається десорбцією. Процес абсорбції використовується на підприємствах нафогазового комплексу для осушення, очищення природних і супутніх нафтових газів від кислих сполук, розділення їх на індивідуальні вуглеводні.

 

1.2.2 Параметри, які впливають на абсорбцію

На процес абсорбції впливають наступні параметри: концентрація компоненту, що поглинається, температура, тиск, питома витрата абсорбенту, площа контакту між газовою і рідкою фазами, час контакту між ними.

Різниця між концентраціями компоненту у вихідній суміші і в газовій суміші в абсорбері у момент рівноваги називається рушійною силою абсорбції. Чим більша ця величина, тим краще проходить процес абсорбції. В процесі поглинання газу рідиною виділяється теплота і температура в абсорбері підвищується. З підвищенням температури зростає хаотичний рух молекул поглинутого компоненту і вихід їх назад в газову фазу; тобто з підвищенням температури процес абсорбції погіршується, а десорбції покращується. Температура в абсорбері регулюється кількістю холодоагенту, який подається в холодильник, де охолоджується абсорбент.

Чим вищий тиск, тим краще дифузія молекул компоненту, що поглинається, з газу в рідину, що прискорює процес абсорбції. Проте підвищення тиску в абсорбері обмежується товщиною стінок апарату і затратами на додаткове компреміювання газу. Зниження тиску в апараті прискорює зворотній процес виділення поглинутого компоненту в газову фазу, тобто прискорення процесу десорбції. Тиск в абсорбері регулюється автоматично клапаном, який встановлюється на лінії виводу газової суміші з апарату.

Співвідношення між витратою абсорбенту і витратою газової суміші називається питомою витратою абсорбенту. При збільшенні її процес абсорбції прискорюється. Проте, значне збільшення витрат абсорбенту робить процес абсорбції не економічним із-за зростання затрат енергії на перекачку абсорбенту, витрати теплоти на десорбцію поглинутого компоненту в десорбері, витрати холодоагенту на охолодження абсорбенту перед абсорбцією. Питома витрата абсорбенту регулюється кількістю газової суміші, що подається в апарат.

Чим більша площа контакту між газовою і рідкою фазами, тим інтенсивніше проходить абсорбція. Необхідна площа контакту забезпечується при виготовленні абсорберів. При зростанні часу контакту між газовою і рідкою фазою повніше проходить вилучення компоненту, але при цьому зменшується продуктивність абсорбера.

 

1.3 Опис лабораторної установки

Схема лабораторної установки наведена на рис.1.1. Вона складається з балону 1, в якому знаходиться аміачно-повітряна суміш, вентиля 2, уловлювача крапель абсорбенту 3, абсорбера 4, відвідної трубки 5, колби для титрування 6, бюретки 7 з розчином соляної кислоти.