Reja: Absorbsiya jarayonining fizik asoslari

9.4-rasm. Absorbsiya sxemalari va jarayonni y-x koordinatlarda tasvirlash.

a – parallel; b – qarama-qarshi; c – absorbent resirkulyatsiyasi bilan; d – absorbtiv resirkulyatsiyasi bilan.
Ushbu sxemali absorberlarning bir uchida absorbtiv konsentratsiyasi yuqori gaz va suyuqlik to’qnashuvda bo’lsa, ikkinchi uchida esa – konsentratsiyalari past fazalar o’zaro ta’sirda bo’ladi.
Qarama-qarshi yo’nalishli sxemalarda parallel yo’nalishliga qaraganda, absorbentdagi absorbtiv eng yuqori qiymatiga erishsa bo’ladi. Lekin, jarayonning o’rtacha harakatga keltiruvchi kuchi parallel yo’nalishliga nisbatan kam bo’lgani uchun, qarama-qarshi yo’nalishli absorberning gabarit o’lchamlari katta bo’ladi.
Absorbent yoki gaz fazaning resirkulyatsiyali sxemalari (9.4c,d-rasm). Bunday sxemalarda absorbent ko’p marta o’tadi.
9.4c-rasmda absorbent bo’yicha resirkulyatsiyali sxema keltirilgan. Bunda, gaz faza absorberning tepa qismidan kirib, past qismidan chiqib ketsa suyuq faza esa qurilmadan bir necha marta qaytarib o’tkaziladi. Absorbent qurilmaning tepa qismiga uzatiladi va gaz fazasiga qarama-qarshi yo’nalishda harakatlanadi. Yangi, x_b konsentratsiyali absorbent absorberdan chiqayotgan suyuq faza bilan aralashishi natijasida uning konsentratsiyasi x_c ga ko’tariladi. Jarayonning ishchi chizig’i y-x diagrammada AB to’g’ri chizig’i bilan ifodalanadi. Absorbtivning aralashtirishdan keyingi konsentratsiyasi x_c ni moddiy balans tenglamasidan topish mumkin.
Agar absorberga kirishdagi absorbent miqdorini yangi absorbent miqdoriga nisbatini n deb belgilasak, moddiy balans tenglamasi ushbu ko’rinishda yoziladi:

bundan
(9.11)
Gaz fazasi resirkulyatsiyali absorbsiya sxemasi 9.4d-rasmda keltirilgan. Ishchi chiziq holati A_c (y_c, x_ox) va B (y_ox, x_b) nuqtalari bilan belgilanadi. y_c konsentratsiya moddiy balans tenglamasidan aniqlanadi:
(9.12)
Absorbent harakat tezligi ortishi bilan massa berish koeffitsienti ko’payadi, bu esa o’z navbatida massa o’tkazish koeffitsientining o’sishiga olib keladi.
Qiyin eruvchan gazlarni absorbsiya qilish paytida absorbentni resirkulyatsiya qilish usulini qo’llash maqsadga muvofiqdir. Agar, absorbtiv resirkulyatsiya qilsa, gaz fazasida massa berish koeffitsienti ko’payadi. Bu usul yaxshi eriydigan gazlarni absorbsiya qilishda yuqori samara beradi.

Absorberlar konstruksiyalari.

Absorbsiya jarayoni fazalarni ajratuvchi yuzada sodir bo’ladi. Shuning uchun ham, suyuqlik va gaz fazalar to’qnashuvda bo’ladigan absorberlar yuzasi iloji boricha katta bo’lishi kerak. Massa almashinish yuzalarini tashkil etish va loyihalash bo’yicha absorberlar 4 guruhga bo’linadi.

Sirtiy absorberlarda harakatlanayotgan suyuqlik ustiga gaz uzatiladi. Bunday qurilmalarda suyuqlik tezligi juda kichik va to’qnashuv yuzasi kam bo’lgani uchun bir nechta qurilma ketma – ket qilib o’rnatiladi.
Suyuqlik va gaz qarama – qarshi yo’nalishda harakatlantiriladi. Gorizontal trubalardan tashkil topgan yuvilib turuvchi absorberlarda trubalar ichida – suyuqlik oqib o’tsa, unga teskari yo’nalishda gaz harakat qiladi. Trubalar ichidagi suyuqlik sathi ostona yordamida bir xil balandlikda ushlab turiladi.
Yupqa qatlamli absorberlar ixcham va yuqori samaralidir. bu absorberlarda fazalarning to’qnashish yuzasi oqib tushayotgan suyuqlik yupqa qatlami yordamida hosil bo’ladi. Yupqa qatlamli qurilmalar guruhiga trubali, list – nasadkali, ko’tariladigan qatlamli absorberlar kiradi.
Trubali absorberlarda suyuqlik vertikal trubalarning tashqi yuzasidan pastga qarab oqib tushsa, gaz faza esa qarama – qarshi yo’nalishda yuqoriga qarab harakatlanadi. Qolgan turdagi absorberlarda ham fazalarning harakat yo’nalishi trubali absorberlarnikiga o’xshashdir.
Trubali absorberlar tuzilishiga qarab qobiq – trubali issiqlik almashinish qurilmasiga o’xshaydi. Qurilmadan hosil bo’lgan issiqlikni ajratib olish uchun trubalar ichiga suv yoki boshqa sovuqlik eltkich yuboriladi.
Nasadkali absorberlar. Turli shaklli qattiq nasadkalar bilan to’ldirilgan vertikal silindrsimon kolonalarning tuzilishi soda, ixcham va yuqori samarador bo’lgani uchun sanoatda ko’p ishlatiladi. Odatda, nasadkalar qatlami teshikli panjaralarga joylashtiriladi. Gaz faza teshikli panjara ostiga yuboriladi va undan o’tib, qatlam orqali yuqoriga qarab harakatlanadi.
Suyuqlik faza absorberning yuqori qismidan taqsimlash moslamasi yordamida purkaladi va nasadka qatlamida gaz fazasi bilan o’zaro ta’sir etadi. Qurilma samarali ishlashi uchun suyuq faza bir tekisda purkalishi va taqsimlanishi zarur. Bu turdagi absorberlarda nasadkalar ham suyuqlikni bir me’yorda taqsimlashga salmoqli hisssa qo’shadi. Nasadkalar quyidagi talablarga javob berishi kerak: katta solishtirma yuziga ega bo’lishi; gaz oqimiga ko’rsatadigan gidravlik qarshiligi kichik bo’lishi; ishchi suyuqlik bilan yaxshi ho’llanishi; absorber ko’ndalang kesim yuzasi bo’ylab suyuqlikni bir tekisda taqsimlashi; ikkala faza ta’siri ostida yemirilmaydigan bo’lishi; yengil va arzon bo’lishi kerak.

Gidrodinamik rejimlar. Absorbsiya jarayonining samaradorligi gidrodinamik rejimlarga bog’liq. Bu rejimlar uzatilayotgan suyuqlik miqdori (namlash zichligi) va gaz oqimining tezligi bilan belgilanadi. Qurilmada ro’y beradigan rejimlar nasadka gidravlik qarshiligini gaz oqimining soxta tezligiga bog’liqlik funksiyasi sifatida tasvirlanadi

1-rejim – yupqa qatlamli rejim – gaz oqimining tezligi kichik va uzatilayotgan suyuqlik miqdori kam bo’lganda ro’y beradi. Suyuqlik nasadka bo’ylab yupqa qatlam ko’rinishida oqib tushadi. Yupqa qatlamli rejim birinchi o’tish nuqtasi (A nuqta, 9.5-rasm) da tamom bo’ladi va u osilib turish nuqtasi deb nomlanadi. Bu rejimda fazalararo to’qnashish yuzasi kichik va jarayon samaradorligi kamroq bo’ladi.
2-rejim – osilib turish rejimi. Bunda fazalar qarama-qarshi yo’nalishli harakati tufayli gaz va suyuqlik orasidagi ishqalanish kuchlari ortadi. Bu hol suyuqlikni nasadkadan oqib tushish tezligini sekinlashtiradi, yupqa qatlam qalinligi va undagi suyuqlik miqdori ortadi. Shu bilan birga fazalar orasidagi to’qnashish yuzasi ko’payadi, jarayonning samaradorligi birmuncha kattaroq bo’ladi. Bu rejim ikkinchi o’tish nuqtasi (B) da tamom bo’ladi.
Shuni ta’kidlash kerakki, osilib turish rejimida qatlamning sekin oqishi buziladi; uyurma va tomchilar hosil bo’ladi, ya’ni barbotaj holatiga o’tish sharoitlar tug’iladi.
3-rejim – emulgatsion rejim – nasadkaning bo’sh hajmida suyuqlik yig’ilishi natijasida paydo bo’ladi. Suyuqlik yig’ilishi ko’tarilayotgan gaz va oqib tushayotgan suyuqlik orasidagi ishqalanish kuchi teng bo’lgunga qadar davom etadi. Natijada “gaz – suyuqlik” dispers sistemasi va tashqi ko’rinishi bo’yicha barbotajli (ko’pikli) qatlam yoki gaz suyuqlikli emulsiya hosil bo’ladi.
Shuning uchun, yuqori bosimda ishlaydigan absorberlarda gidravlik qarshilikning ta’siri sust yoki bo’lmagani uchun absorbsiya jarayoni emulgatsion rejimda olib boriladi.
Emulgatsion rejim samarali rejim deb hisoblanadi. Bu rejimda fazalar to’qnashish yuzasi katta bo’lgani uchun jarayon juda intensive kechadi.
4-rejim – uchib chiqish rejimida suyuq faza kolonnadan gaz oqimi bilan tashqariga chiqa boshlaydi. Ushbu rejim sanoatda ishlatiladigan qurilmalarda qo’llanilmaydi.


Adabiyotlar:
1. N.R. Yusupbekov, H.S. Nurmuhammedov, S.G. Zokirov “Kimyoviy texnologiya asosiy jarayon va qurilmalar” 2003 yil.
2. Z. Salimov, I.S. To`ychiyev “Ximiyaviy texnologiya protsesslari va apparatlari” 1987 yil.
3. N.R. Yusupbekov, H.S. Nurmuhammedov, P.R. Ismatullayev, S.G. Zokirov, U.V. Mannonov “Kimyo va oziq-ovqat sanoatlarining asosiy jarayon va qurilmalarining hisoblash va loyihalash” 2000 yil.