2.3.3.2. Використання методу адсорбції для вловлювання газоподібних сполук

Ф ізична основа процесу адсорбції - здатність деяких твердих тіл з ультрамікроскопічною структурою (адсорбентів) вибірково відділяти та концентрувати на своїй поверхні окремі компоненти газової, па­роповітряної суміші або розчину. В пористих тілах з капілярною стру­ктурою поверхневе поглинання доповнюється капілярною конденсацією. Основний пара­метр, який характеризує процес адсорбції - сорбційна здатність (ємність) адсорбенту стосо­вно компоненту, який вилучається. Адсорбційна ємність визначається відношенням ваги речовини, яка поглинута адсорбентом, до ваги адсорбенту (або площі його поверхні). Вона за­лежить від концентрації адорбованої речови­ни біля поверхні адсорбенту, тиску, загальної площі поверхні адсорбенту, фізичних, хімічних та електричних властивостей адсорбованої речовини та адсорбенту, температурних умов та наявності домішок. ІІри рівних інших фак­торах, зі збільшен-ням температури поглинаюча здатність адсорбентів зменшується і, після досяг­нення певної (критиічної) температури, процес переходить в десорбцію. Адсорбована речовина переходить в газову фазу. На цьому базується процес регенерації адсорбенту. Зниження тиску сприяє зменшенню адсорбційної ємності. Процеси адсорбції здійснюють в адсорберах, які становлять вертикальні, горизонтальні або кільцеві ємності, що заповнені пористим або кусковим адсорбентом. Очищувальний газ фільтрується через адсорбент, на поверхні та в порах якого накопичується вловлювана речовина (адсорбат).

Ні адсорбент найширше використовуються активоване вугілля і цеоліти. Необхідну кількість адсор­бенту вираховують за формулою:

де: Va – об’ємні витрати газу, що очищаються;

С – концентрація домішків, що видаляються;

t – час походження адсорбції;

а_пог – поглинювальна здатність адсорбенту.

На рис. 3.11 показаний розріз кільцевого адсорбера. Конс­трукція адсор бера вмонтована в металевий корпус (1). Газ, який підлягає очистці, по трапляє через штуцер (2) у зов­нішню частину адсорбера, проходить чере кільцевий шар адсорбенту, який знаходиться між внутрішньою (7) та зов нішньою (6) циліндричними решітками, та виводиться че­рез штуцер (4) В стадії десорбції десорбент (водяна пара) подається через штуцер (4), парогазова суміш відводиться через штуцер (3).Завантаження адсорбен проводять через два люки (8), а його відвантаження - через третій люк (5).

Рис. 3.11. Кільцевий адсорбер.

Вибір конструкції адсорбера залежить від властивостей ад-сорбен­ту, схеми його регенерації (з видаленням з адсорбера або без нього), необхідної продуктивності по газу та необхідного ступеня очистки газів.

Розрізняють адсорбери періодичної та безперервної дії. В першому ви­падку адсорбент неру­хомий і повітря фільтрується через його шар. Процес продовжується до повного насичення адсорбенту, після чого адсорбер відключають від очищувального газу та проводять регенера­цію адсорбен­ту. В другому випадку адсорбент під дією своєї ваги або потоку очищу­вального повітря безперервно проходить через адсорбер та потрапляє на регенерацію. Віддають пере­вагу установкам безперервної дії, що зумовле­но такими факторами:

- вони мають менші габаритні розміри в порівнянні з установками періодичної дії;

- вони мають менший гідравлічний опір; - більша продуктивність по газу. Недоліком адсорберів безперервної дії є зношування адсорбенту (за рахунок тертя), що збі­льшує його витрати.