40. Сушка с замкнутой циркуляцией сушильного агента. Принципиальная схема. Изображение в н-х диаграмме.
Cушка -это процесс удаления влаги из твердых влажных материалов путем ее испарения т отвода образующихся паров. Сушка в технике осуществляется двумя способами: 1)нагревание влажных материалов теплоносителем через твердую непроницаемую перегородку - контактная сушка;2)нагревание влажных материалов путем непосредственного контакта с газовым теплоносителем – газовая (воздушная); 3) диэлектрическая сушка (тепло подводится к высушиваемому мат-лу токами высокой частоты, СВЧ-устройства); 4) радиационная сушка (инфракрасные лучи); 5) сублимационная сушка. Т → Г (П), РМ> РП или РМ > РD
Степень отклонения системы «влажное твердое тело-газ» от состояния равновесия характеризуется движущей силой.
К-калорифер, С-сушильная камера, О – охладитель (конденсатор-холодильник), Ж-сборник жидости. За счет тепла окр. среды воздух нагревается и получается линия АD.
Она применяется в тех случаях, когда в качестве высушиваемого газа используют чистый или дорогостоящий газ (водород). Очевидно, что в этих условиях отработанный газ не может быть выброшен в атмосферу, и появляется необходимость замкнутой его циркуляции.
Полностью насыщенный водяными парами газ нагревается (DВ), в рез-те чего резко снижается его относительная влажность и одновременно возрастает высушиваемая способность. После этого газ взаимодействует с влажным материалом (ВС), насыщаясь влагой. Увлажненный газ охлаждается до точки росы (СЕ), и часть находящейся в нем влаги конденсируется (ЕD). Затем газ опять направляется на нагревание и сушку.
При использовании любого варианта сушки, можно лишь ускорить или замедлить процесс сушки, сделать более мягкими или более жестокими условия проведения процесса, но нельзя существенно повлиять на расход тепла, поскольку он определяется согласно ТБ начальными и конечными параметрами высушиваемого газа.
Диаграмма состояния влажного воздуха Н-х служит для графического изображения процессов, происходящих при сушке.
41. Процесс адсорбции. Динамическая и статическая активность адсорбентов. Условия, влияющие на проведение процесса адсорбции.
Адсорбция – поглощение газов или паров из газовых смесей или растворенных веществ из растворов твердыми поглотителями, называемыми адсорбентами. Особенность процессов адсорбции – избирательность и обратимость. Благодаря этой особенности процесса возможно поглощение из парогазовых смесей или растворов одного или нескольких компонентов, а затем, в др. условиях, десорбирование их, т. е. выделение нужного компонента из твердой фазы в более или менее чистом виде. Г(П), Ж → Тв. Адсорбция используется для выделения бензола из парогазовых смесей, разделения смесей газообразных углеводородов, сушки воздуха, очистки жидких нефтепродуктов от растворенных в них примесей.
Виды адсорбции: 1) физическая – молекулы присоединяются к пористой пов-ти; 2) хемосорбция; 3) ионообменные процессы.
Адсорбенты характеризуются статической и динамической активностью. После некоторого периода работы адсорбент перестает полностью поглощать извлекаемый компонент и наблюдается «проскок» компонента через слой адсорбента. С этого момента концентрация компонента в отходящей парогазовой смеси возрастает вплоть до наступления равновесия.
Кол-во вещества, поглощенного единицей массы адсорбента за время от начала адсорбции до начала «проскока», определяет динамическую активность адсорбента. Кол-во вещества, поглощенное тем же кол-вом адсорбента за время от начала адсорбции до установления равновесия, характеризует статическую активность (равновесную). Обе активности зависят от температуры газа и концентрации в нем поглощенного компонента. Динамическая всегда меньше статической, поэтому расход адсорбента определяется по его динамической активности.
[а]=[кг/кг]=[кг/м3]
ад=М/GН, М/V
аС=М//GН, М/ /V
Условия, влияющие на проведение процесса адсорбции:
1) природа извлекаемого компонента и поглощаемого вещества. При прочих равных условиях, лучше извлекается тот компонент, у которого больше молекулярный вес. Чем меньшей растворимостью обладает компонент, тем лучше он извлекается.
Зависимость Ленгмюра: выражает равновесные соотношения при адсорбции.
х=А1*b1c/(1+ b1c) –для растворенных веществ [c]=[кг/м3] х=А2*b2р/(1+ b2р) –для газов и паров [х]= [кг погл в-ва/кг адсорбента]=[а], а=А3*b3y/(1+ b3y).
х – равновесная концентрация поглощенного адсорбентом вещества; р – равновесное давление поглощаемого вещества в паровой смеси; y – равновесная концентрация поглощаемого вещества в парогазовой смеси или растворе.
2) температура. Чем ниже температура, тем процесс протекает более интенсивно. С повышением температуры при прочих равных условиях равновесная концентрация уменьшается.
3) давление. Повышение давления улучшает адсорбцию. С ростом давления в парогазовой фазе равновесная концентрация х увеличивается. Изотермы адсорбции:
4) примеси в фазе, из которой поглощается вещество. Адсорбция ухудшается с появлением примесей. В этом случае примеси (также способные поглощаться адсорбентом) либо частично, либо полностью вытесняют или замещают поглощаемый компонент в адсорбенте.
Адсорбенты: БАУ-большой активированный уголь, КАУ-костяной активированный уголь, силикагель, алюмогель – обладают высокой пористостью и большой удельной пов-ю.