6.1.4. Матеріальний баланс по речовині, яка поглинається адсорбентом за час роботи адсорбера

Розраховують кількість газоповітряної суміші, що пройшла крізь адсорбер за час адсорбції та складають рівняння матеріального балансу за речовиною, яка адсорбується.

В періодичних процесах адсорбції необхідно знайти кількість газоповітряної суміші, кількість адсорбтиву та адсорбату який поглинувся протягом всього часу до моменту проскоку.

Кількість газоповітряної суміші, що пройшла крізь адсорбер за час адсорбції, м³;

(6.22.)

Кількість газоповітряної суміші, що пройшла крізь адсорбер за час адсорбції, кг

(6.22а)

Кількість адсорбтиву, який поступає в адсорбер, кг:

(6.23.)

Кількість адсорбату, який поглинається шаром вугілля (адсорбентом), кг:

(6.24)

Кількість адсорбтиву, який виходить з апарату з газовою фазою, кг:

(6.25)

Перевіряють матеріальний баланс згідно рівняння:

(6.26)

6.1.5. Гідравлічний опір шару адсорбенту

Визначають опір шару адсорбенту, Па. Для установок зі стаціонарним шаром адсорбенту опір розраховують за рівнянням:

(6.27)

Н_ш – висота шару адсорбенту, м;

- густина газоповітряної суміші, кг/м³;

- в’язкість газоповітряної суміші, Па·с;

S_ш - площа перерізу шару адсорбенту, м²;

G_г – масова витрата парогазової суміші, кг/с;

- середній діаметр зерна (частинки) адсорбенту, м;

6.1.6. Розрахунок кільцевих адсорберів

Принцип розрахунку адсорберів кільцевого типу є аналогічним до розрахунку адсорберів вертикальних та горизонтальних, проте існують деякі відмінності, які пов’язані з конструктивними особливостями кільцевого адсорбера.

Кільцеві адсорбери конструктивно складніші, ніж розглянуті вище адсорбери з плоским шаром, проте завдяки великому поперечному перерізу адсорбенту (вугільної шихти), більш компактні та мають більшу продуктивність при відносно невисокому гідравлічному опорі.

В кільцевому адсорбері товщина шару адсорбенту визначається розмірами концентричних решіток, між якими міститься адсорбент. Згідно рекомендацій [1,3,4,5] приймають наступні розміри концентричних решіток:

діаметр зовнішній D_з = 3 м;

діаметр внутрішній D_вн = 1,6 м;

висота решітки (висота шару адсорбенту) H_р =Н_ш = 56 м.

Згідно даних [1,3,4,5] така товщина значно перевищує товщину робочого шару (зона масопередачі), що виключає можливість проскоку адсорбтиву. Товщина шару буде лише визначати його гідравлічний опір та тривалість процесу адсорбції.

Наступним кроком є визначення площі поперечного перерізу шару адсорбенту (, м²) та фіктивної швидкості парогазової суміші (, м/с)

Згідно рекомендацій [1,3,4,5] швидкість газоповітряної суміші більша ніж 0,3 м/с недоцільна, тому що це призводить до збільшення гідравлічного опору. За умов необхідності зменшення швидкості необхідно збільшити висоту концентричних решіток.

Для розрахунку тривалості адсорбції потрібно побудувати ізотерму; визначити, в межах якої ділянки знаходяться задані початкова та кінцева концентрації адсорбтиву у газовій фазі, і вибрати відповідне рівняння 6.19 – 6.21; визначити коефіцієнт масовіддачі.

Ізотерму адсорбції будують, згідно методики, описаній в п.6.1.2.

Коефіцієнт масовіддачі розраховують за рівняннями 6.14 – 6.17.

Рівняння матеріального балансу складають згідно п.6.1.5.

Гідравлічний розрахунок кільцевого адсорбера виконують згідно п.6.1.5.