93.Конструкции адсорберов периодического и непрерывного действия

Процессы адсорбции могут проводиться периодически(в аппаратах с неподвижным слоем адсорбента) и непрерывно – в аппаратах с движущимся или кипящим слоем адсорбента, а также в аппаратах с неподвижным слоем – в установке из двух или большего числа адсорберов, в которых отдельные стадии процесса протекают не одновременно.

Адсорберы с неподвижным слоем поглотителя. Наиболее часто применяются цилиндрические адсорберы вертикального и горизонтального типов. Периодические процессы адсорбции часто проводятся четырехфазным способом, при котором процесс проходит в четыре стадии.

1 -ая стадия – собственно адсорбция, т.е. насыщение поглотителя адсорбируемым компонентом. 2-ая стадия – десорбция поглощенного компонента из поглотителя. 3- я стадия – сушка поглотителя. 4-ая стадия – охлаждение поглотителя. По окончании 4 стадии цикл работы аппарата начинается снова. Загрузку и выгрузку поглотителя производят периодически через люки. В случае отсутствия одной из последних двух стадий, метод проведения процесса будет называться трехфазным. Выбор метода работы производится на основании технико-экономических показателей. Для уменьшения потерь тепла в окружающую среду(при десорбции и сушке поглотителя) адсорберы покрывают тепловой изоляцией. Вертикальный и горизонтальный адсорберы имеют корпус / со слоем адсорбента, находящимся на опорно-распределительной решетке 2. Исходная газовая смесь проходит через слой адсорбента сверху вниз. При десорбции водяным паром его подают через нижний штуцер, конденсат отводится через штуцер в днище, а пар вместе с десорбированным веществом уходит через штуцер в крышке. Загрузка и выгрузка адсорбента производятся через люки 4 и 3.

20-6. Адсорберы с неподвижным слоем адсорбента:

а-вертикальный; б-горизонтальный; 1-корпуса; 2 -опорно-распределительные решетки; 3-люки для выгрузки адсорбента; 4-люки для загрузки адсорбента.

94. Экстракция. Основные понятия

Экстрагированием называется процесс полного или ча­стичного разделения смеси веществ, обладающих неодинаковой растворимостью в том или ином растворителе. Разделяемую смесь обрабатывают растворителем для извлечения из нее более легко растворимого вещества.

Экстрагирование веществ из твердого тела водой называется выщелачиванием.

При экстрагировании извлекаемое из смеси вещество переходит в раствор, и для выделения его в чистом виде необходимо полученный раствор подвергнуть выпариванию или кристаллизации или обоим процессам одновременно с последующим удалением оставшегося в твердом теле растворителя путем фильтрования, центрифугирования и сушки. В специальных аппаратах, называемых экстракторами, экстра­гируемая смесь и растворитель вступают в тесный контакт.

Выделение фаз, вновь образовавшихся в результате взаимодействия растворителя с экстрагируемой смесью, производят или отстаиванием с последующей декантацией, фильтрованием, центрифугированием, добавлением специальных веществ, вызывающих расслаивание двух жидких фаз (высаливание), или добавлением веществ, вызывающих выделение одной твердой фазы (кристаллизация).

Процесс экстрагирования основан на свойстве веществ, обладающих разными концентрациями, при соприкосновении взаимно диффундировать, т. е. проникать друг в друга.

Вследствие диффузии при соприкосновении с обрабатываемой смесью растворитель, как фаза с более низкой концентрацией, чем обрабатываемая смесь, насыщается тем компонентом, который растворим в нем.

Равновесное распределение вещества между разделяемой смесью и растворителем или между двумя несмешивающимися фазами определяется законом распределения.

Закон распределения можно выразить уравнением

y_p = k₂x (3-231)

где х—концентрация растворенного вещества в смеси, подлежащей экстрагированию, в кгс/кгс; у_р—равновесная концентрация растворенного вещества в растворителе-в кгс/кгс.Следовательно, если отложить на графике по оси х содержание растворенного вещества в одной фазе, а по оси у—содержание раство­ренного вещества в состоянии равновесия в другой фазе, сохраняя тем­пературу или давление постоянными, то получим обычную фазовую у—%-диаграмму. Так как уравнение (3—231) является уравнением прямой, то на у—%-диаграмме линия равновесия должна быть также прямой.

Однако коэффициент распределения k₂ практически не является величиной постоянной и изменяется с изменением концентрации растворенного вещества и температуры. Поэтому обычно линия равновесия только на некоторых участках приближается к прямой.

Для процесса перехода вещества из одной фазы в другую при экстрагировании действительны рассмотренные выше уравнения диффузии и массопередачи. Применяя к экстрагированию эти основные уравнения, можно сделать следующие обобщения:

1.При экстрагировании из твердых тел необходимо увеличивать поверхность взаимодействия F между фазами, что может быть достигнуто измельчением твердого вещества путем устройства перемешивающих приспособлений или барботажных, распылительных и тому подобных приспособлений при экстрагировании из жидкостей жидкостями.

2. Необходимо увеличивать градиент концентрации, определяющий движущую силу процесса, что может быть достигнуто путем увеличения количества растворителя или путем проведения процесса экстрагирования противотоком.

3. При экстрагировании в движущейся среде необходимо по возможности увеличивать скорость w движения фаз, что приводит к значительному увеличению скорости массообмена вследствие большей турбулентности потоков фаз.

4. Необходимо повышать продолжительность экстрагирования т для увеличения количества извлеченного вещества G. Однако вели­чину т можно увеличивать до некоторого предела, после которого даже значительное удлинение времени экстрагирования дает лишь незначи­тельный прирост количества экстрагированного вещества.

Процесс экстрагирования состоит из трех стадий:

1) приведение смеси, подлежащей экстрагированию, в тесный контакт с растворителем;

2. разделение образовавшихся фаз; удаление и регенерация растворителя из каждой фазы.

42