Әлсіз сорбцияланатын газдардың адсорбциясы.

1. Әдістін жалпы сипаттамасы.

Әр түрлі қондырғыларда тек таза газдар ғана емес қопаларды да анықтауға болады. Сол үшін қоспалар бар сутекті баллоннан тұрақты қысымда адсорберге жібереді.барлық анықтауды газдың бірдей жылдамдығымен жүргізеді. Термостатқа қойылган гзанализатор арқылы газдың құрамын анықтайды. Қондырғыдан шығатын газдын алғашқы порцияларда қоспалар көбінесе болмайды: тазарту дәрежесі 100%. Содан сон қоспалардын мөлшері көбееді, тепе-тендік күйеді шыққан және кірген гздын құрамдары тен болады. Тепе-тендік күйеге келгеннен сон қысымды дросельдеу арқылы және адсорберді 300⁰С дейін қыздырып сінірілген заттардың десорбциясын жіргізеді, адсорбердегі газдын қалдығын сутекпен шығарады.

Егер әлсіз сорбцияланатын қоспалар болса терен тазарту жағдайда газ-сүйытқыш қоспалармен бірдей адсорбцияланады. Сол себептен алу компонент бойынша адсорбциялық қабілеттілігі азаяды.

2. Техникада әдісті пайдалануы.

Газдардын сұйылту төмен температуралық процестерде, газад алдын ала қоспалардан тазарту жағдайларда сұйық сутекті қоланады. Жүйеде сутектін каталитикалық тазартуды пайдаланады. Оны бөлме немесе одан жоғары температурада жүргізеді. Азоттан газды тазарту үшін, сутекті тазарту үшін жоғары қысымда жұмыс істейтін, екі тазарту блок қойылады. әр бір блок жылуалмастырғыш, кептіргіш және адсорбциялық секциядан турады.

Жоғарғы қысымда жұмыс істейтін адсорбциялық қондырғылар, өте көп таралған. Оны сутекті тазарту, табиғи газдарды кептіру, ауаны төмен темпераурада бөлу және т.б. қолданыдады.

Адсорбциялық әдісті техникалық сутекті кептіру және тазарту кезіндегі екі модификацияға бөлінетін : орто- және парасутекте пайдаланады.

Жоғары температура мен қысымда адсорбциялық әдіспен гелийді азот қоспасынан және неон микроқоспасынан терен тазартады.

Бақылау сұрақтар:

1. Жоғары қысымдағы гадардын бөліну принципі неде негізделген?

2. Жоғары қысымдағы газдардын қоспалардан тазарту қондырғылары.

3. Қондырғыларда газ-сұйытқыш не үшін керек?

Дәріс №5.

Периодтық әсері бар құрылғыларда адсорбенттердің конструкциясы.

1.Вертикальді адсорбер.

Периодтық әсері бар адсорбциондық құрылғыларда, қабаттын биіктігі аппараттын диаметррынын қатынасы бірден көп болатын, адсорберлер көп тараған. Оларды вертикалді адсорберлер деп атайды. Олардың конструкциялар әр түрлі болады. Бензинсіздендіру процесстегі қолданылатын адсорбердің құрылысы. Бұл процесстің вертикалді адсорбер биіктігі 2,5 м , әрбір адсорберге 4 т көмір салынады. Үстінде адсорберлер қақпақпен жабылады. Көмір қабаты керамикалық плитада орналасады. Керамикалық плита чугун торына орналасқан. Керамикалық плитаға биіктігі 100-200 мм гравий қабатын салады. Төменге қарай гравий түйіршіктері әр түрлі болады. Төменде ен ірі бөлшектер 25-30 мм, содан сон 15-25, 10-15, 5-10 мм фракциялар орналасады. Гравий адсорбенті конденсат ластауынан сақтайды ж\е ұсақ ұнтақтарды шашылғаннан ж\е плитадағы тесіктерді бітеуден сақтайды.

Көмірдің сыртқы қабатын сымнан жасалған сеткамен қаптайды.

Адсорбердің төменгі жағында процестің әр сатында газдардың кіру мен шығу үшін 8 штуцер орналасқан. Газды кептіру, салқындату үшін адсорбердің ішінде труба орналасқан. Десорбция кезінде су буды труда арқылы адсорбердің жоғарғы жағына жібереді. Бұл конструкция адсорбердің басқаруын, төменгі жағында мүмкіншілік береді.

Атмосферлік қысымда, жұмыс істейтін адсорберді, қабаты 10 мм листовая болаттан жасалған. Егер газда агрессивті қоспалар болса, легирленген және тат боспайтын болаттан жасайды.

2. Горизонтальді және сақиналы адсорбер.

Адсорбердің ұзындылығы 6 м, адсорбент қабаттын биіктігі 0,8-1,0 м. Горизонтальді адсорбер сур.2 , егер газдың мөлшері өте көп болғанда және тазарту дәрежесіне қатан талаптар қойылмаса қолданылады.

Егер газда, қоспалардың концентрациясы аз болса, кейде сакиналы адсорберді қолданады. адсорбердің разрезі 3 суретте көрсетілген. 1ө металдық корпус. Тазартуға арналған газ штуцер 2 арқылы адсорбердің сыртқы бөлігіне жіберіледі, горизонталді бағыт бойынша ішкі 7 және сыртқы 6 цилиндрлік торда орналасқан көмірдің сақиналы қабаттан өтіп 4 штуцер арқылы кептіру ж\е салқындату сатына, бұл бағыт сақталады.

Десорбция сатында, су буды (десорбент) 4 штуцер арқылы жібереді, ал газ буды қоспаны 3 штуцерден шығарады. Адсорбентті 8 люк арқылы салады, ал 5 люк арқылы алады.

Химиялық талшықтар зауыттарында адсорбер вентиляциялық газдарда күкірт көмірсутектен тазарту үшін қолданылған. Адсорбердің жалпы биіктілігі 7,8 ; адсорбент қабаттың биіктігі 5,2 м; адсорбердің диаметрі 3,2 м. Адсорберге 14 т Ар көмір салынады. Тазартылған ауада күкірткөмірсутектің мөлшері 1,5-1,7 г/м³, Т +40⁰С.

3. Вертикалді жылуалмасу элементтермен адсорбер.

Егер қыздыру ж/е салқындату сатында жылуалмасу процесті жылдамдату немесе десорбентті концентрленген күйде алу үшін бұл адсорберді пайдаланады. Көбінесе трубкалы жылуалмастырғыш түрінде жасалған адсорбент қолданады. адсорбенті трубкаға орналастырады, ал салқындататын немесе қыздыратын орта трубка араларында болады.

Бұл адсорбер аргон, гелий, неон газдарды оттек пен азот қоспалардан тазартқан процесстерде, өте жоғары нәтижелер берді. Бұл процесс төмен температурада -180⁰С ж/е Р-0,14 МПа өтеді. Адсорбер 100м³/сағ аргонды оттектен тазалайды. Сурет 5.

Трубкаларда салынған адсорбент /цеоли/т биіктігі 2м . трубкалардың жалпы саны 51 болғанда, цеолиттын жалпы массасы 260 кг. Тазарту сатында газдын жылдамдығы 0,016 м/с. Цеолиттын салқындатуын трубкалардағы сұйық оттекпен жүргізеді. Тазартылған аргонда оттектін сонғы остаточная мөлшері 1*10^-3%.

4.Қыстырғыш құрылғылы адсорбер.

Кейбір кезде адсорберді, сеткасы бар жоғарғы торды адсорбент қабатпен тығыс байланысу үшін бұл адсорбер пайдаланады. 6 суретте төмен температура жағдайда, жінішке түйіршіктелген силикагель арқылы, сұйытылған ауаны ацетиленнен тазарту үшін фланцелік адсорбер қолданалады. Тазарту алдында сұйықта ацетиленнің мөлшері 0,2*10^-3 м³/м³. ацетиленнің десорбциясын 0⁰С, 0,15 МПа өткізеді.

Бақылау сұрақтары:

1. Периодтық әсері бар аппаратардың ерекшеліктері.

2. Вертикальді адсорбердің құрылысы.

3. Горизонтальді адсорбердің жұмыс жасау әрекеті.

4. Қай жағдайда сақиналы адсорберді қолданады?

5. Вертикалді жылуалмасу элементтермен адсорбердің жұмыс істеу әрекеті.

Дәріс №6.

Қозғалыс қабатты адсорбентте газ қоспалардың үздіксіз бөліну әдісі.

1. Қондырғының принципиальді схемасы.

Қозалмайтын адсорбент қабатындағы бугаз қоспаларды бөлу және тазалау әдістерінің? Кемшіліктерін үздіксіз принціпін қолдана отыры, адсорбциялық процестің кемшіліктерін реттеу жолдарын іздеді. Ол тұйық жүйеде адсорбенттің циркуляциясы арқылы жүзеге асады. Және адсорбционды колонаның локалді зоналарға бөлінуі арқылы жүзеге асады. әр колонада оптимальді жұмыс жағдайларында процестің бір сатысы жүзеге асады: адсорбция (тазарту, кептіру, газ қоспаларындағы компоненттер рекуперациясы), ысыту және десорбция, суыту ж/е т.б.

Табиғи газды бөлуге қолданылатын қондырғының схемасының негізі: табиғи газ қондырғының адсорбционды бөлігіне келіп түседі, онда бу газдың құрамынан активтелген көмір қозғалмалы қабатында жоғары компоненттер жойылады. Көмірсутектермен қаныққан көмір ауырлық күші әсерінен трубкалы қыздырғышқа түседі, онда өткір бу арқылы адсорбенті қабырға арқылы қыздыра десорбция жүзеге асады. Бұл жағдайда көмірдің ылғалдануы болмайды және периодты әсерлерге қажетті көмірді кептіру фазасы циклдан шығарылады. Десорбленгени көмірсутектердің булары хроматографиялық бөлігін колонкасының секциясы бойымен жоғары көтеріледі, сонымен қоса ауырлау компонент женілдеу компоненті көмір кеуектерінен ығыстырады. Осының арқасында үздіксіз әдіс газдан жоғары көмірсутектерді бөліп қана қоймай, оларды адсорбционды колонада бөледі. Активтелген көмірді арнайы сіңдіргішпен газлифтқа береді. Онда көмірді тасымалу үшін қондырғы төбесінде бензинсіздендірілген табиғи газды қолданады. цикл трубкалы тоназытқышта тоқтатылады, онда көмірді ағынды сумен суытады адсорбцияға жібермес бұрын. Үздіксіз әдістін артықшылары: процестің толық автоматтандырылыуы, компонент қоспаларынын газдан бөлінуін хроматографиялық бөлу мүмкіндігі бар, көмір регенерациясына жылу шығындалу аз болғандығы.

2. Адсорбленген компонентер қоспасын қондырғының хроматографиялық бөлімінде бөлу.

Массаалмасу адсорбенттің қажетті қасиеттері, негізінде жүзеге асады олар адсорбциялық тепе-тендік пен бөлу коэффициенті қисығымен сипатталады. Бірінші сатында адсорбцияланған және газды фаза құрамы арасында мынадай қатынас бар:

К_р(у₂/у₁)₁= (х₂/х₁)₁ или К_р²(у₂/у₁)₁= (х₂/х₁)₂

n-ші саты үшін:

К_рⁿ(у₂/у₁)_n = (х₂/х₁)_n+1

логарифдесек

n* lg K_p= lg (у₂/у₁)_n - lg (у₂/у₁)₁ (1*)

(1*) формула адсорбциялы-десорбциялы сатылардын санын анықтау үшін қажет, ол егер де бөлу коэффициенті белгілі болса, құрамындағы өзгерісті білу үшін керек:

n = lg (у₂/у₁)_n - lg (у₂/у₁)₁/ lg K_p (2)

дәл осы нәтижені бөлу қабатымен қаныққан адсорбенттің қозғалмалы қабатын қолдану арқылы алу мүмкін екені анықталды. Көмірдің колонна бойымен қозғалу процесінде адсорбцияланған және газды фаза құрамы үздіксіз өзгеріп отырады, онымен қоса газды фазаға қарағанда адсорбционды фаза құрамы өзгерген хроматографиялық бөлу секциясының кез келген нүктесінде анықтау қоспаны адсорбцияның периодты операциялары – десорбциянын сияқты жүзеге асады, яғни адсорбционды тепе-тендікшартымен осылайша хроматографиялық бөлүдің барлық секциясы бірқатар сатыларға шартты түрде бөлінуі мүмкін, олардың әрқайсысында құрам өзгеріп отырады, бір адсорбция –десорбция сатыға сәйкес.

3. Аппаратура нұсқаулары.

Мұнайөнімдерінің адсорбентінің қозғалмалы қабатымен крекингі әр түрлі қондырғыларда былай жүзеге асады. Газ газлифт жүйесіне циркулярлық газүрлегіштер көмегімен еңгізіледі. Ол газды шаңнан мұқият, толық тазартылуын талап етеді. Одан басқа циркуляциялық газ үрлегіштердің ассортиментінін аздығы (жоғары қысымда, бірақ жүйе қысымының аз төмендеуіне жұмыс істейтін). Осыған байланысты пневмотранспорт процестін газ үрлегіштерсіз жүзеге асырылуына мүмкіндік беретін әр түрлі сызба нұсқалар өнделген.

Адсорбциялық колонналардың өткізгіштік қабілеті әдетте адсорбциялы бөліктегі газ жылдамдығымен сипатталанады: газ жылдамдығын критикалық жылдамдығынан жоғарлатуға болмайды, себебі ол адсорбенттің кетуіне әкеліп соқтырады. Ал екі немесе оданда көп адсорбциялы қабаты бар қондырғыда үздіксіз әрекеттегі колонаның өткізу қабілеті арттыруға болады. Керіағынды жаңадан генерирленген көмірмен газ контактін әр адсорбциялық қабатқа жекеше көмір беріп отыруымен және арнайы диафрагмалар көмегімен әр қабаттан көмірді жою арқылы қамтамасыз етеді. Диафрагмалар көмір ағынын бірнеше бөлікке бөлу үшін қолданылады.

Бақылау сұрақтар:

1. Қозғалыс қабатты адсорбентте газ қоспалардың үздіксіз бөліну әдісінің ерекшеліктері.

2. Үздіксіз бөлу әдісінін принципиальді схемалардың негізі.

3. Қондырғының хроматографиялық бөлігінде жүретін массаалмасу процесстер қалай жүреді?

4. Бұл әдісте қолданылатын қондырғылардың нұсқаулары.

Дәріс №7.