19. Физические основы процесса адсорбции.

При адсорбции молекулы газа или пара концентрируются на поверхности адсорбера под влиянием молекулярных сил притяжения. Этот процесс часто сопровождается химическим взаимодействием, а также конденсацией пара в капиллярных порах твердого адсорбента.

При достаточном времени соприкосновения фаз наступает адсорбционное равновесие, при котором устанавливается определенная зависимость между концентрацией адсорбированного вещества Х (кг/кг адсорбента) и его концентрацией Y в фазе, соприкасающейся с адсорбентом:

Х=АY^1/n, где

Y – равновесная концентрация, кг/кг инертной части парогазовой смеси или раствора;

А и n – коэффициенты, определяемый опытным путем, причем n≥1.

Эта зависимость соответствует определенной температуре и изображается кривой – изотермой адсорбции (рисунок)

Уравнение может быть представлено в другом виде:

Х=А₁Р^1/n, где

А₁ – коэф-т пропорциональности

Р – равновесное давление поглощаемого вещества в парогазовой смеси.

Основными факторами, влияющими на протекание процесса адсорбции, являются: свойства адсорбента, температура, давление, свойства поглощаемых веществ и состав фазы, из которой они адсорбируются.

Равновесная концентрация Х уменьшается с повышением температуры и увеличивается с возрастанием давления.

20.Устройство адсорберов.

Для проведения процессов адсорбции применяются адсор­беры следующих типов:с неподвижным зернистым адсорбентом;

с движущимся зернистым адсорбентом;

с кипящим (псевдоожиженным) слоем мелкозернистого адсорбента.

Рисунок «в»—вертикальный с кольцевым слоем адсорбент1 -корпус; 2-решетка; 3,4, 5- люки.

Адсорберы с неподвижным зернистым адсорбентом. Эти адсорберы представляют собой полые вертикальные или горизонтальные сосуды, в которых размещен слой зернистого адсорбента. Иногда применяют адсорберы с кольцевым слоем адсорбента. Для адсорбции из жидкой фазы используют обычные фильтр прессы, рамы которых заполняют зернистым адсорбентом.Адсорберы с движущимся зернистым адсорбентом. Эти адсорберы представляют собой колонны, в которых зернистый адсорбент движется самотеком сверху вниз, либо перемещается при помощи специальных транспортных устройств

Адсорберы с кипящим (псевдоожиженным) слоем мелкозернистого адсорбента. При проведении адсорбции в кипящем (псевдоожиженном) слое адсорбента гидрав­лическое сопротивление слоя является весьма малым, поэтому можно создавать скорости газового потока, в несколько раз большие, чем в неподвижном слое адсорбента. Благодаря сочетанию высоких скоростей газа с очень развитой поверхностью фазового контакта можно значительно интенсифицировать про­цесс адсорбции. При интенсивном перемешивании частиц в кипящем слое в нем проис­ходит быстрое выравнивание температуры и предотвращается * опасность перегрева адсорбента. Адсорберы с кипящим слоем мелкозерни­стого адсорбента делятся на одноступенчатые и многоступенчатые.

Многоступенчатый адсорбер представляет собой колонну с тарелками в виде дырчатых или колосниковых решеток. Адсорбент подается газодувкой на верх колонны и стекает по тарелкам через переточные трубки противотоком к газовой смеси. Газовая смесь, проходя через отверстия в тарелках, движется противотоком к адсорбенту. Адсорбент выгружается снизу колонны через специальный затвор. Путем такой многоступенча­той адсорбции достигается хорошее извлечение ценных компо­нентов из «бедных» газов.

Для проведения адсорбции непрерывным способом применяют установки, состоящие из двух или более адсорберов, которые поочередно включаются для адсорбции газа. На установке из двух адсорберов после насыщения адсорбента в адсорбере подачу газа переключают в адсорбер адсорбере проводят десорбцию, сушку и охлаждение, после чего адсорбер снова переключают на цикл поглощения, а адсорбер на десорбцию, сушку и охлаждение. При таком пере­ключении достигается непрерывная адсорбция газа, так как все циклы процесса в адсорберах проводятся последовательно друг за другом.