20.Устройство адсорберов.

Устройство адсорберов

Для проведения процессов адсорбции применяются адсор­беры следующих типов:

1. с неподвижным зернистым адсорбентом;

2. с движущимся зернистым адсорбентом;

3. 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.

4. Расчет выпарных аппаратов.

Температура кипения растворов

Давление пара растворителя над раствором всегда ниже, чем давление над чистым растворителем. Вследствие этого температура кипения выше температуры кипения чистого растворителя при том же давлении. Например, вода кипит под атмосферным давлением при 100 ^оC, так как давление ее пара при этой температуре равно 1 ат; для 30% раствора NaOH давление водяного пара над раствором будет при 100 ^оC ниже 1ат, и раствор закипит при более высокой температуры (117 ^оC), когда давление пара над ним достигнет 1ат.

_{Разность между температурами кипения раствора (}t) и чистого растворителя называемой температурной депрессией

_{Температурная депрессия зависит от свойств растворенного вещества и растворителя ; она повышается с увеличением концентрации раствора и давления. Определяется температурная депрессия опытным путем (большинство опытных данных относится к температурной депрессии при атмосферном давлении).}

_{Если известна температурная депрессия при атмосферном давлении ,можно найти депрессию и при давлениях по приближенной формуле Тищенко; , где Т и r абсолютная температура кипения(в К) и теплота испарения (Дж/кг) для воды при данном давлении. Обозначая величину} через K, получим k находим по таблицам.

Повышение температуры кипения раствора определяется не только температурной депрессией, но так же гидростатической и гидравлической депрессиями.

Гидростатическая депрессия вызывается тем, что ниже слои жидкости в аппарате закипают при более высокой температуре, чем верхние (вследствие гидростатического давления верхних слоев). Расчет гидростатической депрессии в выпарных аппаратах невозможен, так как жидкость в них находится в движении. С повышением уровнем жидкости в аппарате гидростатическая депрессия возрастает. В среднем на 1-3градуса.

_{Гидравлическая депрессия} учитывает повышение давления в аппарате вследствие гидравлических потерь при прохождении вторичного пара через ловушку и выходной трубопровод. При расчетах принимают равной 1^оC

_{Полная депрессия равна сумме температурной, гидростатической и гидравлической депрессий : . Температура кипения раствора t определяется, в зависемости от температуры насыщения вторичного пара по формуле:}

_{Материальный баланс выпарного аппарата}

Обозначим начальное и конечное количество раствора (в кг) через G₁ и G₂, его начальную и конечную концентрацию через а₁ и а₂ и количество выпаренной воды (в кг) через W. Тогда можно написать уравнения материального баланса по всему количеству вещества:

_{и по растворенному веществу:}

Рассматривая поступающий раствор как смесь упаренного раствора и испаренной воды, можно написать:

_откуда

где с_в — удельная теплоемкость воды, дж/кг • град.

Подставляя значение G₂c₂ в уравнение, получим

Если пренебречь теплотой дегидратации и потерями тепла, то предыдущее уравнение запишется в виде:

Определение поверхности теплообмена

Необходимая поверхность теплообмена выпарного аппарата определяется по общему уравнению в зависимости от тепловой нагрузки Q. Температурный напор принимается равным разности температуры насыщения греющего пара T и тем­пературы кипения раствора.