Двухадсорберная установка непрерывного действия

Для проведения адсорбции непрерывным способом применяют установки, состоящие из двух или более адсорберов, которые поочередно включаются для адсорбции газа. На установке из двух адсорберов после насыщения адсорбента в адсорбере-1 подачу газа переключают в адсорбер-2, а в адсорбере-1 проводят десорбцию, сушку и охлаждение, после чего адсорбер-1 снова переключают на цикл поглощения, а адсорбер-2 - на десорбцию, сушку и охлаждение. При таком переключении достигается непрерывная адсорбция газа, (хотя каждый из адсорберов работает периодически), т.к. все циклы процесса в адсорберах проводятся последовательно друг за другом.

1,2- адсорберы; 5 - хранилище;

3 - конденсатор; 6 - газодувка;

4 - сепаратор; 7 - калорифер.

Устройство адсорберов

Адсорберы с неподвижным зернистым адсорбентом

1 - корпус, 2 - решетка, 3-4-5 - люки. Представляет собой полые вертикальные или горизонтальные сосуды, в которых размещены слой зернистого адсорбента. Иногда применяют адсорберы с кольцевым слоем адсорбента. Газовая смесь (паровоздушная) подается в корпус-1 адсорбера, проходит сквозь находящийся на решетке-2 слой адсорбента, после чего удаляется через выхлопной штуцер. По завершении адсорбции для вытеснения поглощенного вещества из адсорбента в аппарат подается перегретый водяной пар, который движется в направлении, обратном движению газа. Паровая смесь (смесь паров воды и извлекаемого компонента) удаляется из аппарата и поступает на разделение в отстойник непрерывного действия или в ректификационную колонну. После десорбции сквозь слой адсорбента пропускают для его сушки горячий воздух, который входит через паровой штуцер и удаляется через тот же штуцер, что и паровая смесь. Высушенный адсорбент охлаждается холодным воздухом, движущимся по тому же пути, что и водяной пар. После чего цикл поглощения повторяется снова.

Адсорберы с кипящим слоем мелкозернистого адсорбента

1 - корпус,

2 - распределительная решетка,

3 - кипящий слой адсорбента,

4 - труба для выхода адсорбента

При проведении адсорбции в кипящем слое адсорбента гидравлическое сопротивление слоя весьма является малым, поэтому можно создавать скорости газового потока, в несколько раз большие, чем в неподвижном слое адсорбента. Благодаря сочетанию высоких скоростей газа с очень развитой поверхностью фазового контакта можно значительно интенсифицировать процесс адсорбции.

При интенсивном перемешивании частиц в кипящем слое в нем происходит быстрое выравнивание температур и предотвращается опасность перегрева адсорбента. В корпусе-1 одноступенчатого адсорбера имеется распределительная решетка-2, через которую снизу подается газ, приводящий мелкозернистый адсорбент в состояние кипящего слоя. Газ отводится через верхний штуцер. Адсорбент поступает сверху и удаляется через трубу-4. В аппарате поддерживается определенный уровень слоя кипящего адсорбента.

Лекция №22 Тема: Сушка

Процесс сушки широко используется в химической промышленности для удаления влаги из обрабатываемых материалов

Чаще всего приходится удалять воду из твердых тел, которые предварительно обезвоживают - механическими способами - прессованием, фильтрованием, центрифугированием. Удаление влаги из газов осуществляют, как правило, физико-химическим способом - поглощением хлористым кальцием, серной кислотой, силикагелем. Более полное удаление влаги из твердых материалов осуществляется с использованием тепловой энергии (для испарения влаги) и с отводом образующихся паров - такой процесс называется сушкой.

Механизм сушки

При сушке материала в первую очередь удаляют влагу, находящуюся на поверхности и в наиболее крупных капиллярах, затем происходит постепенная диффузия влаги к поверхности из мелких капилляров. Химически связанная, так называемая кристаллизационная влага в процессе сушки не удаляется. Удаление влаги из материала продолжается лишь до тех пор, пока не установится равновесие между содержанием влаги в материале и в окружающей его среде.

Сушка является процессом массообменным процессом и поэтому на скорость ее существенное влияние оказывает скорость диффузии влаги изнутри материала к его поверхности и др. факторы.

Вещества, с помощью которых осуществляется подогрев высушиваемого материала (сушильные агенты), могут передавать ему тепло путем непосредственного соприкосновения (конвективная сушка) или через стенку (контактная сушка).

Сушка производится также путем нагревания высушиваемого материала токами высокой частоты (диэлектрическая сушка) или инфракрасными лучами (радиационная сушка).

В особых случаях применяется сушка некоторых продуктов в замороженном состоянии при глубоком вакууме-сушке возгонкой или сублимацией.

В зависимости от направления движения сушильного агента относительно высушиваемого материала различают сушку противотоком (более распространенный метод) и сушку параллельным током.

Схемы сушки

Основным и простым процессом сушки воздухом называется наиболее распространенный сушильных процесс, при котором воздух нагревается только один раз в подогревателе перед сушилкой и однократно проходит через сушилку.

Сушка топочными газами производится обычно по схеме основного процесса, реже по схеме с рециркуляцией. Для сушки применяют смесь топочных газов и воздуха, причем газы, полученные в топке разбавляют воздухом для понижения температуры до максимально допустимой при сушке данного материала.

Основным достоинством сушки топочными газами по сравнению с сушкой воздухом является.

1) большая влагопоглощающая способность топочных газов;

2) меньший расход топлива;

3) упрощение сушильной установки, т.к. отпадает необходимость в устройствах для нагревания воздуха.

Устройство сушилок

Конструкций сушилок довольно разнообразны и отличаются по ряду признаков:

способу подвода теплоты - конвективные и контактные сушилки;

используемому теплоносителю - воздух, дымовые газы, пар, электронагрев;

способу организации процесса - сушилки периодического и непрерывного действия;

взаимному направлению движения материала и сушильного агента -прямоточные и противоточные сушилки;

состоянию высушиваемого материала - сушилки с неподвижным слоем, сушилки с непрерывно пересыпаемым материалом и др.

Конвективные сушилки

Туннельная сушилка представляет собой камеру прямоугольного сечения-1 значительной длины, внутри которой по рельсовому пути перемещаются вагонетки-2 с высушиваемым материалом. Свежий воздух засасывается вентиляторами-3 и, проходя через колориферы-4, нагревается. Для входами выхода вагонеток установлены герметично закрывающиеся двери, которые периодически открываются для подачи вагонеток с сырым материалом и одновременного удаления вагонеток с высушенным материалом из противоположного конца сушилки.

Сушильный агент - воздух подается противотоком или прямотоком. На рисунке показана подача воздуха по всей сушилке противотоком, тогда как в каждую вагонетку воздух поступает перекрестным током.

Туннельные сушилки обычно работают с частичной рециркуляцией сушильного агента и предназначаются для сушки больших количеств штучных керамических изделий. Загрузка и выгрузка вагонеток производится вручную; сушка изделий, находящихся в различных местах вагонеток, протекает неодинаково. Неравномерность процесса сушки и значительные размеры сушилки - существенные недостатки рассмотренной конструкции.