Рис. 3.6. Схема промислової адсорбційної установки на вугіллі для вловлювання (рекуперації) парів органічних речовин з їх суміші з повітрям:

1 - фільтр; 2 - гравійний вогнеперегороджувач; 3 - запобіжний пристрій з розривними мембранами; 4, 7 - вентилятори; 5 - адсорбер; 6 - конденсатор; 8 - калорифер; 9 - обвідна лінія

Після запобіжного клапану пароповітряна суміш подається вентилятором або газодувкою 4 в адсорбер 5 (на першу стадію - адсорбція). Під час десорбції (друга стадія) очищені пари після адсорбера конденсуються у конденсаторі 6. Одержаний конденсат (рекуперат) розділюється ректифікацією або розшаровуванням в сепараторі, якщо десорбований компонент не змішується з водою, його розшаровують у сепараторі. Під час сушіння адсорбенту (третя стадія) в адсорбер вентилятором 7 подається повітря, попередньо нагріте в калорифері 8. Для охолодження адсорбенту (четверта стадія) передбачена подача вентилятором 7 холодного повітря в адсорбер обвідною лінією 9, повз калорифер.

Адсорбер у описаній установці працює періодично, проте ця схема є придатною і для неперервного процесу адсорбції. Для цього необхідно встановити декілька (мінімум - два) адсорбери, які працюють почергово із зсувом стадій (наприклад, під час адсорбції в одному апараті в другому може відбуватися десорбція).

3.6.2. Адсорбери з рухомим зернистим адсорбентом

Ці адсорбери являють собою колони, в яких зернистий адсорбент рухається самопливно зверху вниз, або транспортується спеціальними транспортними засобами (шнеками, елеваторами тощо). Газова суміш надходить в колону під розподільчу тарілку 1 (рис. 3.7) у вигляді трубної решітки з направленими вниз патрубками. Через них піднімається в адсорбційну зону І, де взаємодіє з рухомим шаром активованого вугілля, охолодженого в трубах холодильника 2. Адсорбент (гранульоване активоване вугілля) рухається в колоні під дією сили земного тяжіння зверху вниз, назустріч газовій суміші і поглинає тяжчі компоненти газової суміші, найлегші, не поглинуті гази (верхня, або легка фракція), виводяться через штуцер, розміщений під розподільчою тарілкою 3. Із зони І вугілля надходить у розміщену нижче ректифікаційну зону ІІ, обмежену розподільчими тарілками 1 і 4. В зоні ІІ пара, що піднімається з нижньої частини колони, витісняє з вугілля менш сорбовані компоненти, утворюючи суміші різного складу (проміжні фракції).

На схемі показано відбір однієї проміжної фракції біля третьої тарілки (4а). Склад проміжної фракції залежить від місця її відбору (по висоті ректифікаційної зони). В деяких випадках по висоті зони ІІ відбирають декілька проміжних фракцій.

Після цього адсорбент через розподільчу тарілку 4 надходить у зону десорбції ІІІ, де рухається трубами, що обігріваються ззовні переважно парою високотемпературних теплоносіїв. Одночасно вугілля в трубах продувають перегрітою гострою парою для видування з адсорбенту десорбованих компонентів.

Ці речовини в суміші з водяною парою (тяжка фракція) відводяться з апарату під розподільчою тарілкою 4. Частина тяжкої фракції подається в зону ІІ для виділення з вугілля менш сорбованих компонентів і утворення проміжних фракцій.

Частина тяжкої фракції повертається в зону ІІ для вилучення з вугілля менш сорбованих компонентів і утворення проміжних фракцій. Розподільчі тарілки забезпечують рівномірне розподілення газу і вугілля по перерізу колони і зменшення винесення дрібної фракції вугілля з газами.

Регенерований в зоні ІІІ нагрітий адсорбент виводиться з апарату через розвантажувальний пристрій 5 і через гідрозатвор 6, який запобігає виходу пари і попаданню її з вугіллям в газовий підйомник 7, куди вугілля через регулюючий клапан 8 надходить в проміжний збірник 9. Звідси газодувкою або вентилятором 10 вугілля подається в бункер 11, з якого зсипається у водяний холодильник 2, після чого знову в зону І адсорбційної колони для повторення циклу.

Для компенсації втрат вугілля внаслідок його стирання, а також для підтримання постійного рівня завантаження в бункері 11, в нього додають свіже вугілля.

Рис. 3.7. Схема адсорбційної установки з рухомим шаром активованого вугілля.

І – адсорбційна зона; ІІ – ректифікаційна зона; ІІІ – десорбцій на зона; 1; 3; 4; 4а - розподільчі тарілки; 2 - холодильник; 5 - вивантажувальний пристрій; 6 - гідрозатвор; 7 - газовий підйомник; 8 - клапан; 9 - збірник газового підйомника; 10 - вентилятор або газодувка; 11 - бункер; 12 – ре активатор

В газі, що розділюється, можуть міститись речовини, які тяжко десорбуються (не виділяються в десорбцій ній зоні з вугілля), що понижує активність адсорбенту. Для повного відновлення його активності частину вугілля з бункеру 11 подають в теплообмінник-реактиватор 12, який обігрівається токовими газами до температури, що є значно вищою ніж у десорбері колони. В трубках теплообмінника-реактиватора адсорбент продувається гострою водяною парою і надходить в збірник 8. Продукти реактивації і водяна пара відводяться з верхньої частини реактиватора. За додаткової обробки в реактиваторі активність вугілля не зменшується навіть за тривалої роботи установки.