فرآیند جذب گازی
جذب گازی به طور گسترده در صنعت به منظور جدا سازی ترکیبات موجود در جریان گاز با هدف خالص سازی گاز و کنترل آلایندگی مورد استفاده قرار می گیرد. در فرایند جذب یک و یا چند ترکیب موجود در مخلوط گاز در مایع حل می شوند، فرایند جذب می تواند فیزیکی و شیمیایی باشد. جذب فیزیکی زمانی اتفاق می افتد که ترکیبات موجود در گاز به صورت محلول در حلال درآیند و جذب شیمیایی با واکنش بین ترکیبات موجود در گاز و حلال اتفاق می افتد. حلال انتخابی در فرآیند جذب فیزیکی باید دارای قابلیت انحلال بالا ، فشار بخار پایین، ویسکوزیته پایین و نسبتا ارزان باشد. آب به عنوان متداول ترین حلال در سیستم های جذب گازی مورد استفاده قرار می گیرد. در فرایند جذب شیمیایی نیز معمولا محلول کاستیک برای جذب بخارات اسیدی استفاده می شود.
در فرایند جذب گاز، جریان متقابل گاز و مایع بالاترین بازده حذف ترکیبات موجود در گاز را دارا می باشد. نرخ انتقال جرم بین مایع و گاز به سطح تماس و زمان تماس دو فاز بستگی دارد، فاکتورهای دیگری نظیر حلالیت و درجه واکنش پذیری ترکیبات گاز در حلال ، باعث افزایش بازدهی جذب می شود.
عملیات و تجهیزات جذب گازی
تجهیزاتی که برای عملیات جذب گازی استفاده می شوند شامل ستون های اسکرابر پکینگ، اسکرابر ونتوری و اسکرابر پاششی هستند.
اسکرابر های پکینگ
این اسکرابر هابه عنوان متداول ترین سیستم های جذب گازی و کنترل آلایندگی شناخته می شوند. اسکرابر های پکینگ، ستون های پر شده با پکینگ مدیا هستند که باعث افزایش سطح تماس قابل توجه بین دو فاز مایع و گاز می شوند. این نوع از اسکرابر گازی به علت بازدهی حذف بالا آلایندگی گاز و مصرف پایین مایع اسکراب(آب) نسبت به انواع دیگر اسکرابر مورد توجه ویژه ای قرار گرفته اند. در مقابل پکینگ اسکرابر ها دارای افت فشار بالا و هزینه نصب و نگهداری بالاتری نسبت به سایر اسکرابر های گازی می باشند.
اجزا پکینگ اسکرابر
پکینگ اسکرابر ها به طور کلی شامل بدنه برج، توزیع کننده مایع، دمیسترپد، پکینگ ساپورت و پکینگ مدیا هستند. آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی یا پلاستیک مانند پلی پروپیلن برای تجهیزات داخلی این برج ها زمانی که جریان گاز حاوی ترکیبات خورنده باشد استفاده می شود.
متناسب با میزان خورندگی جریان گاز و مایع و بر اساس شرایط عملیاتی فرآیند پوسته بدنه برج از استیل یا پلاستیک و یا ترکیبی از هر دو ساخته می شود. علاوه بر آن متریال انتخابی باید در مقابل دما و واکنش های شیمیایی مقاوم بوده و صرفه اقتصادی داشته باشد. در بسیاری از موارد در فرآیند جذب گاز های اسیدی از پلیمرها به عنوان متریال بدنه برج استفاده می شود که یکی از آنها پلی اتیلن می باشد.
فرآیند تصفیه گاز پکینگ
زمانی که سرعت گاز تصفیه شده خروجی از اسکرابر گازی بالا باشد. ممکن است قطرات ریز مایع به عنوان میست و بخار به همراه گاز از بالای برج اسکرابر خارج شوند. به منظور جلوگیری از این فرایند که باعث کاهش بازدهی سیستم می گردد از لایه های مش به هم بافته شده به نام دمیسترپد یا مش پد استفاده می شود. که با نصب در بالای برج اسکرابر گازی باعث به دام انداختن قطرات ریز مایع می شوند.
توزیع کننده مایع با پاشش مستمر مایع اسکراب به منظور تر کردن بستر پکینگ و تماس مایع با جریان گاز استفاده می شوند. که تعداد آنها بر اساس ارتفاع برج و ارتفاع بستر پکینگ متغیر است.
پکینگ مدیا با فراهم آوردن بستر مرطوب برای جریان گاز ، سطح انتقال جرم بین مایع و گاز را افزایش می دهند. پکینگ مدیا در اشکال مختلفی وجود دارند. که هرکدام مشخصه مختص به خود را دارند مانند سطح تماس، افت فشار، وزن ، مقاومت در مقابل خوردگی و قیمت. طول عمر پکینگ ها بر اساس امکان خوردگی، گرفتگی و شکستگی آنها متفاوت است. اما در شرایط ایده آل عمر پکینگ ها به اندازه خود برج اسکرابر می باشد.
پکینگ مدیا به دو دسته رندوم و ثابت طبقه بندی می شود. در برج های جذب معمولا از پکینگ های رندوم استفاده می شود. این نوع پکینگ ها ابتدا از سرامیک ساخته می شدند. اما به دلیل شکننده بودن آنها استفاده از آنها به مرور زمان کاهش یافت. و امروزه عمدتا از پکینگ های فلزی یا پلاستیکی(پلی پروپیلن) استفاده می شود. پکینگ های فلزی برای استفاده در محیط های خورنده مانند گاز های اسیدی استفاده نمی شوند. و پکینگ های پلاستیکی نیز در برج های با دمای بالای گاز قابل استفاده نمی باشند.
اسکرابر ونتوری
این نوع علاوه بر حذف ترکیبات موجود در گاز و سولفور دی اکسید به طور گسترده برای حذف ذرات با قطر 0.5 تا 5 میکرومتر با بازدهی بالا مورد استفاده می باشند.
اسکرابر پاششی
این نوع اسکرابر ساده ترین نوع اسکرابر های گازی می باشند. که با به دام انداختن ترکیبات موجود در گاز توسط ذرات ریز آب باعث حذف و کنترل آلایندگی می شوند. و کمترین بازدهی جذب گاز را نسبت به انواع دیگر اسکرابر های گازی دارا هستند.