التعريف
الامتصاص هو عملية نقل كتلة تدخل فيها مادة ما إلى الطور السائد لمادة أخرى وتنتشر داخلها. واعتمادًا على الأطوار المعنية، قد يحدث الامتصاص بين الغازات والسوائل، أو بين السوائل والمواد الصلبة، أو بين أي أطوار أخرى متلامسة.
في الهندسة الكيميائية، يشير هذا المصطلح في الغالب إلى امتصاص الغاز, ، حيث ينتقل مكون واحد أو أكثر من مكونات خليط غازي إلى مادة ماصة سائلة. وعلى عكس الامتصاص السطحي، الذي يحدث بشكل أساسي على السطح، فإن الامتصاص ينطوي على انتقال المكونات إلى داخل كتلة الطور المستقبل.
كيف يعمل امتصاص الغاز؟
يتطلب امتصاص الغاز تلامسًا وثيقًا بين الطور الغازي والمادة الماصة السائلة. حيث ينتقل مكون غازي قابل للذوبان من الطور الغازي الرئيسي إلى السطح الفاصل بين الغاز والسائل، ثم يدخل الطور السائل.
يعتمد معدل الامتصاص على مقاومة انتقال الكتلة، ومساحة السطح الفاصل، وقوة الدفع الناتجة عن التركيز، ومعدلات تدفق الغاز والسائل، ودرجة الحرارة، والضغط، والترابط الفيزيائي أو الكيميائي بين المادة المذابة والمادة الماصة.
ولذلك، تهدف معدات الامتصاص الصناعية إلى توفير تلامس كافٍ بين الغاز والسائل مع التحكم في انخفاض الضغط، والتشبع، والانجراف، وتوزيع السائل.
الامتصاص الفيزيائي والكيميائي
في الامتصاص الفيزيائي, ، يذوب الغاز في السائل دون حدوث تفاعل كيميائي ملحوظ. ويعتمد أداء العملية بشكل كبير على قابلية الغاز للذوبان، وضغط التشغيل، ودرجة الحرارة، وخصائص المذيب.
في الامتصاص الكيميائي, ، يتفاعل المكون الممتص مع المادة الماصة السائلة. ويمكن أن يؤدي التفاعل الكيميائي إلى زيادة سعة الامتصاص أو تحسين كفاءة الإزالة، لكن تجديد المذيب، وحرارة التفاعل، والتحلل، والتآكل قد تصبح عوامل مهمة يجب أخذها في الاعتبار أثناء العملية.
يعتمد الاختيار بين الامتصاص الفيزيائي والامتصاص الكيميائي على تركيبة المواد الخام، وكفاءة الإزالة المطلوبة، وضغط التشغيل، والطاقة اللازمة لتجديد المذيب، ومتطلبات العمليات اللاحقة.
التطبيقات الصناعية
يُستخدم الامتصاص على نطاق واسع في تنقية الغازات، وإزالة الغازات الحمضية، واستخلاص المكونات القيّمة، والتحكم في الانبعاثات، ومعالجة الغازات الناتجة عن العمليات الصناعية.
تشمل التطبيقات النموذجية إزالة الملوثات القابلة للذوبان من تيارات الغاز، واستعادة المواد الكيميائية المتطايرة، وتجهيز الغازات قبل خطوات التفاعل أو الفصل أو التنقية اللاحقة.
في المصانع الكيميائية، غالبًا ما يتم دمج أنظمة الامتصاص مع عمليات إعادة توليد المذيبات، أو الاستخلاص، أو التقطير، أو غيرها من عمليات الفصل. ولذلك، فإن الأداء الإجمالي للعملية لا يعتمد فقط على كفاءة الامتصاص، بل يعتمد أيضًا على متطلبات تدوير المذيبات واستعادتها.
الاعتبارات الهندسية
يعتمد أداء جهاز الامتصاص على التفاعل بين انتقال الكتلة، والهيدروديناميكا، وتوازن الأطوار، وتصميم المعدات.
قد يؤدي سوء توزيع السائل في برج الامتصاص المعبأ إلى حدوث تكتل وتقليل التلامس الفعال بين الغاز والسائل. وقد تتسبب السرعة المفرطة للغاز في حدوث انجراف أو غمر، في حين أن تدفق السائل غير الكافي قد يقلل من ترطيب سطح الحشو.
كما يمكن أن يؤدي توسيع نطاق العملية إلى تغيير توزيع الغاز والسائل، وانخفاض الضغط، وكفاءة نقل الكتلة. ولهذا السبب، يتعين على المهندسين تقييم قطر العمود، واختيار الحشو أو الصواني، وموزعات السائل، ونطاق التشغيل، وخصائص المذيب، وأداء الفصل المطلوب، بشكل متكامل.
معدات الامتصاص وتقنيات DODGEN
يتم إجراء عملية امتصاص الغاز الصناعي عادةً في الأبراج المعبأة، وأعمدة الصواني، وأبراج الرش، وغيرها من معدات التلامس بين الغاز والسائل.
بالنسبة لأبراج الامتصاص المعبأة، تؤثر الحشوات المنظمة والمكونات الداخلية للأعمدة على مساحة السطح الفاصل، وانخفاض الضغط، وتوزيع السائل، وأداء نقل الكتلة. كما يمكن تركيب فواصل الغاز والسائل في المرحلة التالية من العملية للتحكم في القطرات المحمولة وحماية المعدات اللاحقة.
وبالتالي، فإن الامتصاص يرتبط ارتباطًا وثيقًا بـ دودجن تقنيات مثل الحشوات المنظمة، المكونات الداخلية للأعمدة،, أجهزة فصل الغاز عن السائل, ، وأنظمة تكنولوجيا الفصل.
المصطلحات ذات الصلة
- الامتزاز
- امتصاص الغاز
- نقل الكتلة
- برج الامتصاص
- التعبئة المهيكلة
- الأجزاء الداخلية للعمود
- الفيضانات
- التجريد
