برج های جذب و دفع

نام انگلیسی: Absorption and excretion

جذب گاز فرایندی است که در آن یک مخلوط گازی در تماس با یک حلال مایع قرار می گیرد تا به طور انتخابی یک یا چند جزء مورد نظر از مخلوط گازی را در خود حل کند. اغلب فرایند های جذب به یک ماده خارجی نیاز دارند که به فرایند وارد شده و به عنوان حلال مایع عمل می نماید. نظر به اینکه اصول فرایند های جذب و دفع یکسان است هردو فرایند به طور همزمان بررسی می شود. دبی مایع و گاز، درجه حرارت و فشار متغیرهای مهمی هستند که باید تعیین شوند. هرچقدر ضریب جذب بزرگتر باشد به عنوان مثال با افزایش مقدار مایع ، طول ستون جذب یا تعداد سینی های مورد نظر برای جذب کاهش می یابد. درجه حرارت: در جذب کاهش دما حلالیت جزء مورد نظر ( گاز ) را در مایع افزایش می دهد .یعنی در جذب کاهش دما و در دفع افزایش دما مطلوب خواهد بود. فشار: فشار بالا منجر به افزایش حلالیت ماده حل شونده(گاز) در مایع می شود.یعنی در جذب افزایش فشار و در دفع کاهش فشار مطلوب خواهد بود(عکس دما). یکی از مهمترین مباحث مربوط به برج های جذب انتخاب حلال می باشدکه بر اساس معیارهای زیر صورت می گیرد:

۱ -حلالیت گاز: حلالیت گاز در حلال مایع باید بالا باشد تا شدت جذب گاز زیاد و مقدار مصرفی حلال مورد نیاز کم شود. معمولاً حلالی که از نظر طبیعت شیمیایی مشابه ماده حل شونده باشد، امکانات زیادی را جهت انحلال حل شونده فراهم می سازد.
۲ -فراریت: فشار بخار باید کم باشد، زیرا گاز خروجی از یک فرایند جذب معمولاً از بخار حلال اشباع است و لذا اتلاف حلال در صورت بالا بودن فشار بخار آن زیاد خواهد بود.
۳ -قیمت: حلال نباید گران بها باشد تا اتلاف آن هزینه زیادی را ایجاب نکند و به علاوه به آسانی تهیه شود.
۴ -ویسکوزیته: کم بودن ویسکوزیته به دلایل تسریع به سرعت جذب، افت فشار کم در تلمبه کردن و خواص مفید در انتقال حرارت، ترجیح داده می شود.
۵ -خواص متفرقه: حلال در صورت امکان نباید سمی و آتش گیر باشد. باید از نظر شیمیایی پایدار بوده و نقطه انجماد آن نیز پایین باشد. همچنین خاصیت خورندگی بالایی نداشته باشد.

برج های جذب و دفع گاز نحوه کار برجهای جذب دقیقاً همانندبرجهای تقطیر است،بنابراین به توضیح مختصری بسنده می کنیم .همانند شکل ۴۰ گاز از پایین و مایع از بالا وارد برج شده و انتقال جرم بین فازها به وسیله پرکن ها تقویت می شود. دستگاه متداول در جذب گاز برج پرکن است. این دستگاه از یک 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 نگه دارنده ای به نام پرکن های برج است. مایع ورودی که حلالی خالص یا محلول رقیقی از ماده حل شده می باشد توسط توزیع کننده در بالای پرکن ها توزیع می شود و سطوح پرکن ها را به طور یکنواخت مرطوب می کند. گاز حاوی ماده حل شده یا گاز غنی شده، وارد فضای زیر پرکن ها می شود و مخالف جریان مایع از روزنه های موجود در پرکن ها بالا می رود. پرکن ها سطح تماس زیادی بین مایع و گاز فراهم می کنند و تماس نزدیک بین فازها را تقویت می نمایند . 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 گردد.
تقسیم بندی این نوع از برج ها همانند برج های تقطیر است یعنی شامل برج های سینی دار و پرکن هستند. یکی از مشکلاتی که ممکن است در مورد پرکن های فلزی رخ دهد، خوردگی است . در برج هایی که حاوی محیط خورنده ای هستند معمولاً از پرکن های غیر فلزی مانند سرامیک استفاده می شود. مشکلات برج های تقطیر پر شده در اینجا نیز صادق است، مثلاً ممکن است مایع به جای انکه پرکن ها را مرطوب کند بر روی جداره برج جاری شود. این مشکل باعث پایین آمدن بازده به مقدار زیادی می شود.