4.8.2. Осушка газа адсорбентами

Адсорбент — это твердый поглотитель влаги. В качестве твердых поглотителей влаги в газовой промышленности при­меняют активированную окись алюминия или боксит, кото­рый на 50 — 60 % состоит из А1₂О₃. Активизируется боксит при температуре 633 К в течение 3 ч без доступа воздуха. Поглотительная способность боксита составляет 4 — 6,5 % от массы. Преимущества адсорбции: низкая точка росы газа; простота регенерации поглотителя; компактность, простата конструкции и низкая стоимость установки. Боксит поставля­ется в гранулах диаметром 2 — 4 мм. Насыпная масса состав­ляет 800 кг/м³. Продолжительность работы бокситовой заг­рузки больше года. Скорость прохождения газа через акти­вированный боксит равна 0,5 — 0,6 м/с.

Схема установки осушки газа твердым поглотителем изоб­ражена на рис. 4.17. Влажный газ через сепаратор поступает в адсорбер, где проходит через несколько слоев активирован­ного боксита, насыпанного на тарелки с перфорированным основанием. Толщина одного слоя не превышает 60 см. Про­ходя через боксит, газ освобождается от влаги и направляет­ся в газопровод. После определенного промежутка времени в зависимости от загрузки твердого поглотителя и объемной скорости газа (этот промежуток времени обычно составляет 12— 16 ч) адсорбер переводят на восстановление (регенера­цию), а газ переключают на второй адсорбер, который уже прошел регенерацию. Боксит регенерируют (осушают), про­дувая через него горячий газ. При этом из боксита выделяет­ся вся влага, поглощенная им из газа в процессе осушки.

Регенерацию боксита проводят следующим образом (на рис. 4.17 на регенерацию боксита переведен правый адсор­бер). При пуске адсорбера на регенерацию определенное количество газа, требуемое для заполнения системы регене­рации, отводят от линии сухого газа через регулятор давле­ния РД (при давлении, несколько большем 0,1 МПа). Этот газ поступает сначала в холодильник и далее в сепаратор. Газодувкой под давлением не более 3 кПа газ подается в подогре­ватель, где он нагревается до температуры 473 К, и далее поступает в адсорбер, в котором регенерируют боксит. По выходе из адсорбера нагретый насыщенный газ поступает в холодильник, а затем в сепаратор, где отделяется влага, погло­щенная в адсорбере. В результате повторных циклов регене­рирующего газа (газодувка — подогреватель — адсорбер — холодильник — сепаратор — газодувка) боксит осушается и может снова поглощать воду из газа.

Рис. 4.17. Схема установки осушки газа твердым поглотителем: 1,5— сепараторы; 2, 3 — адсорбенты; 4 — холодильник; 6 — насос; 7 — подогреватель; К — конденсат; ГВ — газ влажный; ГС — газ сухой; ГН — газ нагретый; ГНН — газ нагретый насыщенный; РД — регулятор давления

4.8.3. Осушка газа молекулярными ситами

Для глубокой осушки применяют молекулярные сита, обыч­но называемые цеолитами. Цеолиты представляют собой слож­ные неорганические полимеры с кристаллической решет­кой. Форма кристалла цеолита — куб. На каждой из его шести сторон выполнены щели, через которые влага прони­кает во внутреннее пространство. Каждый цеолит имеет свой размер щелей, образованных атомами кислорода (от 3 ∙10 ^-7 до 10∙10 ^-7 мкм). Благодаря этому цеолиты способны сорбировать в основном мелкие молекулы, т. е. при адсорбции происходит отсеивание более мелких молекул от более крупных. Мелкие молекулы проникают во внутреннее про­странство кристалла и застревают в нем, а крупные молеку­лы не проходят и, следовательно, не будут сорбироваться. Цеолиты, применяемые в виде порошка или гранул с разме­рами до 3 мм, обладают высокой пористостью (до 50 %) и огромной поверхностью пор. Их активная поглотительная способность достигает 14— 16 г воды на 100 г цеолита при парциальном давлении 50 Па и превышает активность силикагеля и оксида алюминия почти в 4 раза. Необходимо отметить высокую поглощающую способность цеолитов при низкой относительной влажности газа или при малом пар­циальном давлении водяных паров, что обеспечивает осуш­ку газа до очень низкой точки росы (до 173 К).

Преимуществом молекулярных сит является их хорошая поглотительная способность при высоких температурах (до 373 К она уменьшается весьма незначительно). В то же вре­мя поглотительная способность силикагеля и боксита уже при температуре 311 К снижается в несколько раз, а при температуре 373 К практически равна нулю.

Для регенерации молекулярных сит используется сухой газ, нагретый до 473 — 573 К, который пропускают через слой цеолита в направлении, обратном движению газа при осуш­ке. При глубокой осушке газа с большой начальной влажно­стью возможна двухступенчатая схема с применением обыч­ных осушителей (гликолей и бокситов) и молекулярных сит. Цеолиты выдерживают до 5000 циклов, теряя при этом около 30 % своей поглотительной способности.