4.5.3 Питома витрата адсорбенту

Питома витрата адсорбенту – це відношення витрати адсорбента до витрати суміші, що розділяється.

При збільшені питомої витрати адсорбенту збільшується площа контакту його з сумішшю і процес адсорбції прискорюється, але при цьому зростають затрати зв’язані з транспортуванням адсорбенту, його охолодженням перед адсорбцією і нагріванням перед десорбцією. . Регулюється кількістю газової суміші, яка подається в адсорбер А-1.

4.5.4 Температура в десорбері

Температура в десорбері залежить від типу адсорбенту і його термічної стабільності. Чим вища температура десорбції тим швидше молекули поглинутого компонента виходять з поверхні адсорбенту. Температура в десорбері складає 125-

225 ºС, і вона регулюється кількістю десорбату, який подається в десорбер.

4.5.5 Тиск в адсорбері

Чим нижчий тиск в десорбері, тим краще молекули поглинутого компонента відриваються від поверхні адсорбенту і тим швидше проходить процес десорбції. Тиск під час десорбції складає Р_Д = 0,13-0,18 МПа. Регулюється тиск в десорбері клапаном на лінії виводу десорбату і вилученого компоненту.

4.5.6 Природа газової суміші і властивості адсорбенту

Природа вихідної суміші і властивості адсорбенту. Чим більший дипольний момент молекул компоненту, що вилучається, тим краще вихідна суміш розділяється на компоненти. Найбільший дипольний момент мають асфальтосмолисті речовини і поліциклічні ароматичні вуглеводні, найменший – парафінові вуглеводні.

До основних властивостей адсорбенту відносяться: активність, питома поверхня і діаметр.

Активність – це кількість газової або рідкої суміші, яка може поглинутися одиницею маси адсорбенту в умовах рівноваги:

Вона повинна складати а = 0,15-0,35 кг/кг.

Питома поверхня – це вільна поверхня, яка міститься в одному кілограмі адсорбенту. S = 200-1700 м²/кг.

Діаметр пор адсорбенту повинен бут більшим за діаметр молекул компонента, що поглинається.

5 Процес ректифікації

5.1 Призначення і суть процесу

Процес ректифікації служить для розділення суміші рідин, які мають різні температури кипіння, на окремі компоненти. Компонент, який має нижчу температуру кипіння, називають низькокиплячим компонентом (н.к.к.); компонент, який має вищу температуру кипіння, називають висококиплячим компонентом (в.к.к.).

Суть процесу ректифікації полягає у багатократному контактуванні нерівноважних парової і рідкої фаз внаслідок чого проходить між ними масо- і теплообмін і система прямує до рівноваги. При цьому проходить вирівнювання температур і тисків у фазах та пере розподілення компонентів між ними. Процес ректифікації проводиться в колонах, які представляють собою вертикальні циліндричні апарати, всередині яких, вмонтовані пристрої (тарілки або насадки) для контакту парів з рідиною.

Розглянемо більш детально суть процесу ректифікації.

Перед подачею в ректифікаційну колону суміш рідин (сировина) нагріваються в теплообміннику Т-1 до температури кипіння низькокиплячого компоненту. Витрата сировини в колону складає G, кг/с, концентрація низько киплячого компоненту Х_G. Підігріта сировина дальше поступає в секцію живлення колони К-1. Тут вона розділяється на парову фазу складу У₀ і рідку фазу складу Х₀. Парова фаза складається в основному з низькокиплячого компоненту і деякої кількості висококиплячого компонента; рідка фаза складається в основному з висококиплячого компонента.

Задача полягає в тому, щоб із парової фази виділити висококиплячий компонент, а з рідкої низькокиплячий компонент. Цей процес проходить на тарілках. На тарілках завжди знаходить певний рівень рідини, який регулюється висотою перегородки 5 (рис. 5.2). Пари підіймаються на тарілку по патрубках 3 і барбутують через рідину. Так як рідина має нижчу температуру ніж пари, то вона нагрівається і з неї частково виділяється низькокиплячий компонент. Пари, що піднімаються на наступну тарілку є більш концентрованими, тобто містять більше низькокиплячого компоненту.

К-1 – ректифікаційна колона; Т-1 – теплообмінник; ХК-1 – хо-лодильник-конденсатор; С-1 ємність сепаратор; Н-1, Н-2 – від-центрові насоси; Х₀ – концентрація н.к.к. в рідкій фазі сировини; У₀ – концентрація н.к.к. в паровій фазі сировини;

Д – кількість дистиляту, [кг/с]; У_Д – концентрація н.к.к. в дистиляті; g – кількість гострого зрошення, [кг/с]; R – кількість залишку, [кг/с]; Х_R – концентрація н.к.к. в залишку.

Рисунок 5.1 – Схема простої ректифікаційної колони

1 – корпус колони; 2 – днище тарілки; 3 – патрубок; 4 – ковпа-чок; 5 – вертикальна перегородка; 6 – зливна склянка.

Рисунок 5.2 – Схема ковпачкової тарілки

При поступовому проходженні парів через рідину на тарілках наступає такий момент, коли концентрація низькокиплячого компоненту в парах практично не змінюється, і їх виводять із колони у вигляді дистиляту Д. Після виводу із колони їх конденсують і охолоджують в холодильнику конденсаторі ХК-1, а пізніше відокремлюють від повітря в сепараторі С-1. Частина верхнього продукту повертається в колону насосом Н-1 на першу тарілку в якості гострого зрошення. Друга частина верхнього продукту виводиться з установки.

Рідина, при проходженні через неї парів, нагрівається, а пари охолоджуються. Із парів конденсується висококиплячий компонент. Зрошення яке стікає з тарілки через зливну склянку 6 містить більше висококиплячого компонент, ніж зрошення, яке поступає на тарілку. По мірі опускання рідини по висоті колони, концентрація висококиплячого компоненту в ній зростає. Наступає такий момент, коли концентрація висококиплячого компоненту в рідині не змінюється, і її відкачують з колони насосом Н-2 у вигляді залишку R.