Устройство адсорберов адсорбционных установок. 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 (шнеки, элеваторы).
Схема адсорбера с движущимся слоем зернистого адсорбента показана на рис. 5.9.
Рис. 5.9. Адсорбер с движущимся слоем адсорбента: 1 – зона адсорбции; 2 – распределительные тарелки; 3 – холодильник; 4 – подогреватель; 5 – затвор
Газовая смесь, подаваемая в колонну через распределительную тарелку 2 поступает в адсорбционную зону и поднимается вверх.
Адсорбент движется по колонне под действием силы тяжести сверху вниз, противотоком газовой смеси.
Адсорбент из зоны адсорбции поступает в зону десорбции, где движется по трубкам теплообменника – десорбера 4, в межтрубном пространстве которого конденсируется греющий пар. Одновременно в трубки теплообменника-десорбера подают перегретый острый пар для отдувки, из адсорбента поглощенных компонентов.
Регенерированный и нагретый адсорбент проходит через гидравлический затвор 5, предотвращающий утечку острого пара с адсорбентом. Далее адсорбент поступает в сборник, куда газодувкой подается транспортирующий газ и по трубе – газоподъемнику адсорбент подается в трубки водяного холодильника 3, где охлаждается и снова поступает в адсорбционную зону.
Устройство адсорберов адсорбционных установок. Адсорберы с кипящим (пседоожиженным) слоем 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.
При соприкосновении газового потока на выходе из кипящего слоя с отработанными насыщенными частицами адсорбента может происходить частичная десорбция поглощенного вещества из адсорбента. При интенсивном перемешивании в кипящем слое происходит сильное истирание твердых частиц адсорбента, в связи с чем для проведения описанного процесса необходимо применять адсорбенты, обладающие достаточной механической прочностью.
Рис. XIV-8. Однокамерный адсорбер с кипящим слоем поглотителя: 1 – корпус аппарата; 2 – циклонное устройство
Рис. XIV-9. Многокамерный адсорбер с кипящим слоем поглотителя: 1 – перфорированные тарелки; 2 – переточные трубы; 3 – труба для ввода адсорбента; 4 – штуцер для подачи паро-газовой смеси; 5 – щтуцер для отвода отработанного газа; 6 – труба для вывода отработанного адсорбента
В промышленности обычно применяются непрерывно действующие многокамерные адсорберы с кипящим слоем. На рис. XIV-8 показан однокамерный адсорбер с кипящим слоем, в котором газ непрерывно движется через корпус 1 снизу вверх, поддерживая находящийся на газораспределительной решетке слой адсорбента в псевдоожиженном состоянии. Газ удаляется из аппарата через циклонное устройство 2, служащее для выделения из газа захваченных им мелких частиц адсорбента. В однокамерных аппаратах такого типа интенсивное перемешивание твердых частиц приводит к значительной неравномерности времени пребывания в слое и соответственно различию степени их насыщения поглощаемым компонентом. В этих аппаратах, работающих по принципу прямотока фаз, не удается достичь концентрации адсорбтива в газовой фазе меньшей, чем равновесная, которая соответствует средней концентрации адсорбента в слое.
Указанные недостатки можно в значительной мере преодолеть при использовании многосекционных аппаратов, в которых взаимодействие фаз приближается к противоточному.
В многомерном адсорбере с кипящим слоем (рис. XIV-9) газ последовательно проходит через перфорированные тарелки 1, имеющие переточные трубы 2, по которым твердые частицы адсорбента «стекают» со ступени на ступень, противотоком к потоку газа. При псевдоожиженном адсорбенте на каждой ступени взаимодействие фаз приближается к режиму идеального смешения, в то время как для аппарата в целом это взаимодействие близко к режиму идеального вытеснения. В таких условиях газ более равномерно распределяется по площади поперечного сечения аппарата, сводится к минимуму «проскока» газа без взаимодействия с адсорбентом и увеличивается время взаимодействия фаз. В результате достигается более равномерная и полная «отработка» зерен адсорбента.