1. Очистка газов цеолитами

Цеолиты являются эффективными поглотителями СО₂ из различ- ных промышленных газов. Молекулы СО₂ достаточно малы, что по- зволяет им проникать во внутреннюю структуру большинства цеоли- тов.

Примером применения цеолитов для одновременной осушки и очистки газов от примесей СО₂ является приготовление экзотермиче- ской контролируемой атмосферы (защитного инертного газа в метал- лургических процессах), получаемой при сгорании природного газа в воздухе. В результате сжигания метана получают азотоводородную смесь, насыщенную парами воды и содержащую до 12 % СО₂. Удале- ние примесей производят в установке с адсорберами, заполненными цеолитами. Обычно в этом процессе используют цеолиты марки СаА. Этот тип цеолита, наряду с высокими равновесными и кинетическими показателями, сохраняет свою стабильность при многоцикловой экс- плуатации и в слабокислой среде. Характерной чертой этих установок является высокая концентрация извлекаемых примесей.

Схема опытно-промышленной установки, в которой нагрев цео- литов в стадии десорбции производится потоком горячего воздуха, представлена на рис. 5.4. Природный газ сжигается в газогенераторе I с небольшим недостатком воздуха. Продукты неполного сгорания, со- держащие СО₂, после охлаждения в теплообменниках 3 и 4 и выделе- ния влаги поступают в один из адсорберов 5, 6 или 7, заполненных це- олитом марки СаА, где происходит осушка газа и очистка его от СО₂. Регенерация цеолита производится нагретым в теплообменнике 3 воз- духом, подаваемым вентилятором 2. Цеолиты на стадии регенерации нагревают до температуры не ниже 235 ^оС. Охлаждение их произво- дится чистым газом, циркулирующим через систему и холодильник 8 при помощи газодувки 9, причем в начальный период охлаждения газ после продувки через цеолиты выбрасывается в атмосферу, а затем циркулирует в замкнутом контуре с постоянной подпиткой свежим га- зом.

Рис. 5.4. Схема установки для приготовления очищенной экзотермиче- ской атмосферы с регенерацией цеолитов горячим воздухом

1 - газогенератор; 2 - вентилятор; 3 - газовоздушный теплообменник; 4, 8 - во- дяные холодильники; 5-7 - адсорберы на стадиях охлаждения, очистки и регене- рации соответственно; 9 - циркуляционная газодувка

Другим процессом, получившим широкое распространение в промышленности, является подготовка воздуха к низкотемпературно- му разделению, т.е. осушка с одновременным удалением микроприме- си СО₂.

При помощи цеолитов успешно решается ряд других задач: из-

влечение СО₂ из природного газа, удаление продуктов жизнедеятель- ности, в первую очередь влаги и СО₂, в современных изолированных экологических системах (например, космических кораблях) и т.д.

Системы жизнеобеспечения космических кораблей, включая бло- ки очистки газов, должна удовлетворять ряду дополнительных требо- ваний: отличаться минимальной массой, низким уровнем шума, мак- симальной надежностью и простотой в эксплуатации, не выделять в пространство замкнутой экологической системы токсических соедине- ний.

Цеолитовые установки удаления СО₂, выделяемого в пространст- во космонавтами, перспективны для полетов средней продолжительно- сти, когда десорбция поглощенного СО₂ может производиться непо- средственно в вакуум космического пространства. Для длительных по- летов создают системы с замкнутым круговоротом веществ в гермети- ческой кабине - использованием всех отходов жизнедеятельности че-

ловека. В этих условиях СО₂ является источником получения кислоро- да. Одновременно с СО₂ из кабины корабля должны выводится вред- ные токсичные примеси: УВ, спирты, кетоны, альдегиды, меркаптаны, органические кислоты. Эта задача решается при помощи активных уг- лей.