Лимитирующие стадии процесса абсорбции аммиака в системе аммиак–водяной пар–вода

Abstract

Показано, что в процессе переноса аммиака из газа в абсорбент с одновременным отводом теплоты реакции можно выделить по крайней мере три стадии. Это транспорт аммиака из основной массы газа к поверхности раздела фаз, транспорт от поверхности раздела фаз вглубь жидкости и отвода теплоты, выделяющейся при абсорбции. Также показано, что задача определения стадии, лимитирующим процесс сводится к сопоставлению интенсивности массоотдачи в газе и теплопередачи от абсорбента к хладагента. Для проведения такого сравнения использована функциональная зависимость между равновесным давлением аммиака над абсорбентом и температурой последнего, которая дала возможность выразить движущие силы массо- и теплопередачи в одинаковых физических величинах - единицах температуры. Анализ распределения температур охлаждающей воды, расчетной величины равновесной температуры абсорбента и ее фактического значения, выполненный на основании обследования работы промышленного абсорбера содового производства, показал, что стадией, которая лимитирует абсорбции аммиака, является отвод тепла. Рекомендовано аппарат для абсорбции аммиака проектировать как интенсивный теплообменник, который допускает контакт охлаждаемого потока абсорбента с газом.

It is shown that during the transfer of ammonia from gas to the absorbent with simultaneous removal of the reaction heat, at least three stages can be distinguished. This is the transport of ammonia from the bulk of the gas to the interface, the transport from the interface to the interior of the liquid and the heat dissipated during absorption. It is also shown that the task of determining the stage that limits the process is to compare the intensity of mass transfer in the gas and heat transfer from the absorbent to the refrigerant. To carry out such a comparison, we used the functional dependence between the equilibrium pressure of ammonia over the absorbent and the temperature of the latter, which made it possible to express the driving forces of mass and heat transfer in the same physical quantities - temperature units. An analysis of the temperature distribution of cooling water, the calculated value of the equilibrium temperature of the absorbent and its actual value, performed on the basis of a survey of the operation of an industrial absorber of soda production, showed that heat removal is the stage that limits the absorption of ammonia. It is recommended that the ammonia absorption apparatus be designed as an intensive heat exchanger that allows contact of the cooled absorbent stream with gas.