7.2.3. Устройство адсорберов.

Процессы абсорбции могут проводиться периодически (в аппаратах с неподвижным слоем адсорбента) и непрерывно в аппаратах с движущимся или кипящим слоем адсорбента.

Адсорберы с неподвижным слоем по конструкции могут быть вертикальные, горизонтальные и кольцевые.

а)

б)

в)

Рис. 24. адсорберы с неподвижным слоем адсорбента

а) вертикальный, б) горизонтальный, в) кольцевой

При неподвижном слое адсорбента процесс адсорбции носит периодический характер и протекает в четыре стадии:

1. Первая стадия – собственно адсорбция, то есть насыщение поглотителя адсорбирующим компонентом за время . Газовую смесь подают в адсорбер, пропускают через слой адсорбента и выводят из аппарата.

2. Вторая стадия – десорбция поглощаемого компонента из слоя адсорбента за время t_дес. Подачу газовой смеси прекращают. Через барбортер в аппарат подают водяной пар, затем смесь паров десорбировонного компонента и воды, а также конденсат удаляются через соответствующие патрубки.

3. Третья стадия – сушка поглотителя за время t_суш.

4. Четвертая стадия – подача водяного пара прекращается, после чего поглотитель охлаждается холодным воздухом.

По окончании четвертой стадии цикл работы аппарата повторяется.

Загрузку и выгрузку поглотителя производят периодически через люки. Для того чтобы процесс адсорбции не прерывался необходимо иметь не менее двух попеременно работающих аппаратов.

7.2.4. Расчет адсорбера с неподвижным слоем адсорбента.

При расчете адсорбера определяют массу адсорбента, необходимую для процесса с заданной степенью извлечения улавливаемого компонента, а также диаметр аппарата.

Необходимый диаметр аппарата абсорбера находят по заданному расходу газовой смеси и скорости газа .

В промышленных условиях скорость газа принимают равной 0,1…0,25 м/с. Высота адсорбера зависит от толщины слоя адсорбента Н и определяется заданным временем действия , которое обусловлено технологическими требованиями.

Приближенно продолжительность собственно процесса адсорбции можно определить исходя из концентрации адсорбированного компонента соответственно в начальный и конечный моменты процесса адсорбции и .

Если масса адсорбента в слое равна , то количество поглощаемого компонента за один цикл равна:

Массу адсорбента легко определить по площади поперечного сечения , определяемого по найденному диаметру адсорбера, толщины слоя и насыпной плотности .

Из уравнения материального баланса количество поглощенного компонента равно убыли этого компонента в газовой смеси за время адсорбции .

и - средняя концентрация поглощаемого компонента в газовой смеси соответственно при входе в слой и выходе из него.

- плотность газовой смеси, кг/м³.

- скорость газа в адсорбере, м/с.

Приравнивая правые и левые части уравнений получим:

По тем же уравнениям можно определить необходимую толщину слоя адсорбента при заданном времени процесса адсорбции.

Продолжительность полного цикла в адсорбере складывается из продолжительности отдельных стадий.

- продолжительность вспомогательных операций, определяемая опытным путем.