در این تحقیق عملیات انتقال جرم موسوم به جذب گاز و بازیابی یا دفع بررسی می شود در جذب گاز، بخار محلول ا زمخلوط خود با گاز بی اثر با مایعی که حل شونده گاز نسبتاً در آن محلول است، جذب می شود شستن آمونیاک با آب مایع در مخلوط آمونیاک و هوا مثالی از این نوع است در ادامه با تقطیر، ماده حل شده از مایع بازیابی می شود و مایع جذب کننده را یا دور می ریزند و

عملیات انتقال جرم موسوم به جذب گاز و بازیابی یا دفع 

فصل یک

مقدمه

جذب گاز

در این تحقیق عملیات انتقال جرم موسوم به جذب گاز و بازیابی یا دفع بررسی می شود. در جذب گاز، بخار محلول ا زمخلوط خود با گاز بی اثر با مایعی که  حل شونده گاز نسبتاً در آن محلول است، جذب می شود. شستن آمونیاک با آب مایع در مخلوط آمونیاک و هوا مثالی از این نوع است. در ادامه با تقطیر، ماده حل شده از مایع بازیابی می شود و مایع جذب کننده را یا دور می ریزند و یا دوباره مصرف می کنند. گاهی اوقات یک ماده حل شده از مایع با تماس مایع با گازی بی اثر جدا می شود. به این عملیات که عکس جذب گاز است، دفع یا بازیابی گویند.

طراحی برج های آکنده

دستگاه متداول در جذب گاز و برخی عملیات دیگر، برج آکنده است که نمونه ای از آن در شکل (1-1) نشان داده شده است. این دستگاه از ستون یا برج استوانه ای تشکیل شده، که شامل ورودی گاز و فضایی برای توزیع آن در قسمت تحتانی، ورودی مایع و توزیع کننده در قسمت فوقانی، خروجی های گاز و مایع به ترتیب در قسمت فوقانی و تحتانی و توده جامد نگاه دارنده ای به نام آکنه های برج است. آکنه ها معمولاً به صورت صفحاتی هستند که آنها ار چین دار ساخته اند تا مقاومت آنها افزایش یابد و دارای سطح روباز می باشند تا از طغیان جلوگیری شود. مایع ورودی که حلالی خالص یا محلول رقیقی از ماده حل شده در حلال می باشد و به آن محلول رقیق (Weak Liquor) گویند، توسط توزیع کننده در بالای آکنه ها توزیع می شود و در یک عملیات ایده آل، سطوح آکنه ها را به طور یکنواخت مرطوب می کند. توزیع کننده ای که در شکل (1-1) می بینید، مجموعه ای از لوله های سوراخ دار (مشبک) است. در برج های بزرگ، از شیپورهای پاشنده یا سینی های توزیع کننده به همراه مانع یا بند استفاده می شود.

گاز حاوی ماده حل شده یا گاز غنی شده، وارد فضای زیر آکنه ها می شود و مخالف جریان مایع از روزنه های موجود در آکنه ها بالا می رود. آکنه ها، سطح تماس زیادی بین مایع و گاز فراهم می کنند و تماس نزدیک بین فازها را تقویت می کنند.

 

شکل (1-1) خواص آکنه های نامنظم برج.

ماده حل شده در گاز غنی شده توسط مایع تازه ای که وارد برج می شود جذب و گاز رقیق از بالا خارج می شود. هرچه مایع به طرف پایین برج حرکت می کند، از ماده حل شده غنی تر می شود. به مایع غلیظ شده، محلول قوی (Strong liquor) گویند، که از طریق خروجی مایع در انتهای برج خارج می شود.

آکنه های برج به سه دسته اصلی تقسیم می شود: آکنه های نامنظم که به طور تصادفی درون برج ریخته می شود، آکنه هایی که باید با دست روی هم چیده شوند و آنهایی که به آکنه های منظم و مرتب معروف هستند. حداکثر ابعاد آکنه های نوع اول 6 تا mm75 (تا in3( می باشد،

آکنه های کوچک تر با ابعاد mm25 معمولاً در آزمایشگاه ها و یا ستون های نیمه صنعتی به کار می روند. در نوع دوم اندازه آکنه ها 50 تا mm200 (2 تا in8) است. کاربرد این آکنه ها کم تر از نوع اول است و در اینجا بحث نمی شود.

 

شکل 1-2- آکنه های معمولی برج: (الف) حلقه های راشینگ، (ب) حلقه های فلزی پال، (چ)حلقه پلاستیکی  پال، (د) زین برل، (ه) زین سرامیکی اینتالوکس، (و) زین پلاستیکی اینتالوکس بزرگ، (ز) زین فلزی اینتالوکس.

آکنه های پراکنده شده از مواد ارزان و بی اثری همچون خاک رس، چینی یا پلاستیک های مختلف ساخته می شوند. گاهی از حلقه های فلزی با دیواره فولادی یا آلومینیومی نازک استفاده می کنند. جهت ایجاد فضاهای خالی و کانال های بزرگ برای سیالات، آکنه ها را نامنظم یا توخالی می سازند، به طوری که آکنه ها در یکدیگر جای می گیرند و حدود 60 تا 90% فضای خالی ایجاد می شود. انواع آکنه ها برای آکندن نامنظم در شکل (1-2) نشان داده شده است و خواص فیزیکی آنها در جدول (1-1) ارائه شده است. زین های سرامیکی برل و حلقه های راشینگ، از نوع قدیمی آکنه ها هستند و در حال حاضر زیاد استفاده نمی شوند، ولی نسبت به گلوله های سرامیکی یا خرده سنگ ها مزیت های زیادی دارند. زین های اینتالوکس از بعضی جهات شبیه زین های برل هستند، ولی شکل قطعات آنها مانع از فرو رفتن زیاد آنها درهم می شود و در نتیجه فضای خالی بستر افزایش می یابد. زین های اینتالوکس بزرگ همان زین های قبلی با کمی تغییر می باشد به طوری که لبه های آنها کنگره دار شده است. این زین ها به شکل پلاستیکی یا سرامیکی هستند. حلقه های پال از فلز نازک ساخته می شود که در آنها، یا قسمت هایی از دیواره به طرف داخل خم شده است و یا از پلاستیک ساخته شده اند و در آنها شیارهایی در دیواره به وجود می آید و داخل آنها میله های سفت کننده قرار داده می شود. آکنه های هایپک (Hy – pak) و حلقه های فکلسی (Flexiring) (که در شکل نشان داده نشده است) از نظر شکل و کار شبیه حلقه های پال است. بستر حاصل از حلقه های پال 90% فضای خالی دارد و نسبت به بسترهای دیگر با همان اندازه افت فشار کم تری دارد. IMTP (آکنه های اینتالوکس فلزی برج) جدید نورتون (Norton) با ساختمان باز بیش تر و افت فشار کم تر از حلقه های پال است. رابینز (Robbins) عوامل دیگری که باعث کاهش فشار در بسیاری از آکنه های تجارتی می شوند را بیان کرده است.