Динамическая ёмкость сорбентов по парам влаги при температуре 293 к

Тип сорбента	Динамическая ёмкость, % вес.
Алюмогель	9
Цеолит:
NaA	14
СаА	12
СаХ	15
NaX	16

При наличии изотермы адсорбции величину динамической ёмкости в первом приближении можно определить из соотношения , величину которого для активного глинозема можно принять η = 0,5, а для цеолитов – η = 0,85–0,9. Для ведения нормального процесса адсорбции и определения геометрических размеров адсорберов скорость газового потока, отнесенная ко всему сечению адсорбера при условиях адсорбции, принимается равной 0,15–0,5 л/(минсм²).

Следует иметь в виду, что длина зоны массообмена зависит от скорости осушаемого потока практически по линейному закону. В цеолитовых блоках осушки допускаются скорости газа до 0,5 м/с, причем ограничения связаны с уносом адсорбента и гидравлическим сопротивлением. Рекомендуемые скорости газа при адсорбционной осушке составляют 2–5 м/мин. Цеолиты позволяют максимально снизить содержание влаги в осушаемом газе. Степень осушки 0,5 мг/м³. Цеолиты хорошо отдают влагу при десорбции. Обычно регенерацию адсорбента проводят продувкой слоя горячим сухим азотом или воздухом.

При высоком исходном влагосодержании газа применяют адсорберы, в которых первым по ходу газа находится слой силикагеля или алюмогеля, а вторым – слой цеолита.

Обычно для осушки газов используют цеолит NaX, имеющий высокую адсорбционную ёмкость в области малых концентраций паров воды. Кроме того, его адсорбционная способность велика даже при повышенных температурах. Однако широкопористые цеолиты NaX, CaX, СаА, NaA могут поглощать и осушаемый газ. Например, для осушки CO₂ целесообразно использовать цеолит KA. Этот цеолит имеет размер входного окна 0,3 нм и практически не поглощает диоксида углерода. При этом особое значение имеет качество цеолита, в частности степень обмена катионов Na⁺ на катионы K⁺. На рис. 4.2 представлены изотермы адсорбции диоксида углерода, полученные при температуре 20 °С на цеолитах KA. Анализ рисунка показывает, что цеолит, имеющий степень замещения 98 %, практически не адсорбирует CO₂, а адсорбционная способность промышленного цеолита КА-3М со связующим не превышает 30 см³/г.

Использование цеолитов типа KA позволило существенно увеличить время защитного действия слоя адсорбента и повысить качество осушки. При этом происходит попутная очистка CO₂ от примесей масла. Кроме того, влагоёмкость цеолита KA и отчасти алюмогеля практически не зависит от температуры и составляет для цеолита 6–10 %, а для алюмогеля 1,5–2,0 %.

Следует отметить, что дополнительной осушке часто подвергаются так называемый сварочный диоксид углерода, содержащий не более 0,184 г/м³ паров воды, и пищевой диоксид углерода, массовая доля паров воды в баллоне для которого составляет 0,1 % (ГОСТ 8050-85).

Рис. 4.2. Изотермы адсорбции диоксида углерода при 20 °С на цеолитах:

1– NaA; 2 – КА-3М; 3 – KА (степень замещения 98 %)