التعريف
يُعرف إزالة الغازات، أو ما يُسمى أيضًا «إزالة الغازات»، بأنه عملية فصل تُستخدم لإزالة الغازات المذابة أو الهواء المحبوس أو فقاعات الغاز من السوائل وتدفقات العمليات. وفي مجال المعالجة الكيميائية، يشير هذا المصطلح في الغالب إلى إزالة الغازات غير القابلة للتكثيف المذابة في سائل ما.
يُستخدم إزالة الغازات عندما يكون الأكسجين المذاب أو ثاني أكسيد الكربون أو الهواء أو الغازات المتطايرة أو أي مكونات غازية أخرى قادرة على التسبب في التآكل، أو إعاقة التفاعلات اللاحقة، أو تقليل جودة المنتج، أو التأثير على استقرار العملية.
تُجرى هذه العملية عادةً تحت ضغط منخفض في أعمدة حشوية، أو أبراج رش، أو أوعية تفريغ، أو أي معدات أخرى مصممة لتسهيل انتقال الكتلة بين الغاز والسائل.
كيف تتم عملية إزالة الغازات؟
يعتمد مبدأ إزالة الغازات على تقليل قابلية الغازات للذوبان في السائل، وتوليد قوة دافعة لنقل الكتلة تسمح للغازات المذابة بالخروج من الطور السائل.
ويمكن تحقيق ذلك عن طريق خفض ضغط النظام، أو رفع درجة الحرارة، أو إدخال غاز أو بخار للتنقية، أو زيادة مساحة السطح الفاصل بين الغاز والسائل. وفي ظل ظروف التفريغ، تنخفض قابلية الذوبان في حالة التوازن للغازات المذابة، مما يسمح لها بالانتقال من الطور السائل إلى الطور الغازي وإزالتها من النظام.
وبالتالي، فإن كفاءة عملية إزالة الغازات لا تعتمد فقط على مستوى الفراغ أو درجة الحرارة، بل تعتمد أيضًا على مساحة انتقال الكتلة، وتوزيع السائل، ووقت البقاء، والقدرة على إزالة الغاز المنطلق بشكل مستمر.
طرق إزالة الغازات الشائعة
يُستخدم إزالة الغازات بالفراغ على نطاق واسع في العمليات الصناعية. حيث يتعرض السائل لضغط منخفض داخل وعاء فراغي أو برج معبأ أو نظام رش، مما يساعد على إطلاق الغازات المذابة.
تعمل عملية إزالة الغازات الحرارية على تقليل قابلية الغازات للذوبان عن طريق تسخين السائل، في حين أن عملية الاستخلاص بالبخار أو الغاز تعمل على إزالة الغازات المذابة من خلال التلامس المباشر بين الغاز والسائل. أما بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب أداءً أعلى في إزالة الغازات، فيمكن استخدام بخار الماء أو غاز حامل خامل جنبًا إلى جنب مع التشغيل تحت ضغط منخفض.
وتشمل الطرق الأخرى إزالة الغازات بالغشاء، والتطهير بالغاز، وإزالة الغازات بالموجات فوق الصوتية، والمعالجة الكيميائية. وتعتمد الطريقة المناسبة على خصائص السائل، وتركيز الغاز، وكفاءة الإزالة المطلوبة، وحجم التشغيل، ومتطلبات العمليات اللاحقة.
التطبيقات الصناعية
يُستخدم إزالة الغازات في مجالات الإنتاج الكيميائي، ومعالجة البوليمرات، ومعالجة المياه، وتكرير النفط، وتصنيع المواد عالية النقاء.
في أي عملية كيميائية، يمكن تركيب وحدة إزالة الغازات بعد المفاعل أو نظام الاستخلاص أو مرحلة تخزين السوائل، وذلك لإزالة الغازات المذابة قبل عمليات التنقية أو التبخير أو البلمرة أو معالجة المنتج النهائي.
على سبيل المثال، يمكن أن تساعد إزالة الأكسجين المذاب في الحد من التآكل في أنظمة مياه العمليات، في حين أن إزالة الغازات المتبقية والمكونات المتطايرة يمكن أن تحسّن اتساق المنتج في إنتاج البوليمرات والمواد الكيميائية المتخصصة.
الاعتبارات الهندسية
يعتمد أداء إزالة الغازات على العلاقة بين توازن الأطوار، وحركيات انتقال الكتلة، وتصميم المعدات، ومعالجة الغاز في المراحل اللاحقة.
يمكن أن يؤدي الفراغ الأعمق إلى تحسين عملية إزالة الغازات، ولكنه يزيد أيضًا من متطلبات نظام التفريغ، وقد يتسبب في تبخر المكونات المتطايرة القيمة مع الغازات التي يتم إزالتها. ويمكن أن يؤدي التسخين إلى تسريع عملية إزالة الغازات، ولكنه يزيد من استهلاك الطاقة وقد لا يكون مناسبًا للمواد الحساسة للحرارة.
تعمل الأعمدة المعبأة وأبراج الرش على تحسين التلامس بين الغاز والسائل، في حين قد يُفضل استخدام أوعية التفريغ في عمليات التشغيل الدفعية أو مع السوائل عالية اللزوجة. ولذلك، يتعين على مهندسي العمليات تقييم ضغط التشغيل ودرجة الحرارة،, زمن البقاء, ، وتوزيع السائل، وانخفاض الضغط، والميل إلى تكوين الرغوة، وتركيز الغاز المتبقي المطلوب.
كما يجب معالجة تيار الغاز المنبعث بطريقة آمنة من خلال أنظمة التكثيف أو الاسترداد أو التنقية أو غيرها من أنظمة المعالجة، عندما يحتوي على مكونات قيّمة أو خطرة أو خاضعة للوائح البيئية.
المصطلحات ذات الصلة
- إزالة الغازات بالفراغ
- التنقية بالبخار
- ذوبان الغاز
- نقل الكتلة
- عمود مملوء
- فاصل الغاز عن السائل
- التحويل
- نظام التفريغ
