Адсорберы с движущимся слоем адсорбента
Применяют для извлечения этилена из его смеси с водородом и метаном, для извлечения водорода из газов и т.п. Процесс осуществляется непрерывно. В качестве адсорбента часто применяют гранулированный активный уголь. Адсорбер представляет собой вертикальную колонну, в которую встроены холодильник 8, подогреватель 6 и распределительные тарелки 2. Зернистый адсорбент, вводимый в аппарат, перемещается с верху вниз. Скорость движения регулируется в нижней части аппарата дозатором 5. В холодильнике 8 слой адсорбента охлаждается и затем поступает в адсорбционную секцию. Сырьё (парогазовая смесь) поступает в среднюю часть адсорбционной секции через патрубок 7. В адсорбционной секции сырьё движется в противотоке со слоем адсорбента. Непоглощенная часть парогазовой смеси отводится по патрубку 1. Нижняя часть аппарата является десорбером. Адсорбент нагревается в трубчатом подогревателе 6 десорбционной секции и, опускаясь, взаимодействует с вытесняющимся веществом (острый водяной пар), который вводится через патрубок 4. Регенерированный адсорбент удаляется из аппарата через дозатор 5. Продукты десорбции отводятся вместе с вытесняющимся веществом через патрубок 3. Тарелки 2 препятствуют смешению парогазовых потоков адсорбционной и десорбционной секций. |
1,3,4,7 – патрубки; 2 - распределительные тарелки; 5 – дозатор; 6 - подогреватель; 8 – холодильник. I – адсорбционная часть; II – десорбционная часть.
|
Адсорберы с псевдоожиженным слоем
|
Адсорберы с кипящим слоем мелкозернистого адсорбента делятся на одноступенчатые и многоступенчатые. В одноступенчатом адсорбере (см. рис.) в корпусе 3 имеется распределительная решетка 1, через которую снизу подается газ, приводящий слой 2 мелкозернистого адсорбента в состояние «кипения». Адсорбент загружается в аппарат сверху и удаляется через трубу 4. в аппарате поддерживается определенный уровень «стационарного» кипящего слоя адсорбента. |
Многоступенчатый адсорбер представляет собой колонну с тарелками в виде дырчатых или колосниковых решеток. Адсорбент подается газодувкой на верх колонны и стекает по тарелкам через поперечные трубки противотоком к газовой смеси. Газовая смесь, проходя через отверстия в тарелках, движется противотоком к адсорбенту. Адсорбент выгружается снизу колонны через специальный затвор.
4. Принцип расчета адсорбера
Уравнение материального баланса адсорбции по извлекаемому компоненту может быть представлено в следующем виде:
GА = gА (aк – aн) = G0 xн – Gк xк
где GА – масса извлекаемого компонента;
gА – масса адсорбента;
aн, aк - активности по извлекаемому компоненту исходного и отработанного адсорбента;
G0 – масса исходной газовой смеси;
Gк – масса газовой смеси на выходе из адсорбера;
xн, xк – массовые концентрации извлекаемого компонента в газовой смеси соответственно на входе и выходе из адсорбера.
При расчете адсорбера (десорбера) обычно пользуются экспериментальными данными об активности адсорбента для компонентов смеси аi. Общее количество поглощенных компонентов в ед. времени (производительность):
G = ∑Gi
Если адсорбер с неподвижным слоем, то при длительности процесса адсорбции τА поглощается следующее количество вещества:
G = τА ∙∑Gi
Средняя активность адсорбента: a = (∑Gi · ai )/ G
Необходимое для адсорбции количество адсорбента:
g = G / a = (ra · ∑Gi) / a
Рис. Графический расчет теоретических тарелок 1 – изотерма адсорбции; 2 – рабочая линия |
Высота слоя адсорбента в адсорбере обычно не превышает 12м при диаметре аппарата d = 2 - 3 м, скорость газа w = 0,1 ÷ 0,2 м/с. Число теоретических тарелок можно рассчитать, используя изотерму адсорбции и рабочую линию, аналогично расчету других массообменных процессов. |
