8.2.2. Адсорбери безперервної дії

Одним з шляхів інтенсифікації адсорбційного процесу є застосування безперервної адсорбції. Переваги безперервних адсорбційних процесів з рухомим щільним шаром сорбенту наступні:

• висока швидкість парогазового потоку в шихті (в порівнянні з швидкостями в стаціонарному шарі);

• високий коефіцієнт використання сорбенту;

• відсутність енерговитрат на періодичне нагрівання і охолодження в одному і тому ж апараті;

- можливість повної автоматизації і простота обслуговування.

Недоліки безперервних процесів:

• високі вимоги до міцності зернистого сорбенту (необхідно використовувати високоміцні адсорбенти сферичної форми);

• необхідність застосування дорогого теплоносія;

• ерозія апаратури;

• низький коефіцієнт теплопередачі, що вимагає великі площі теплообмінних поверхонь в колоні (холодильник, десорбер).

Безперервність процесу може бути досягнута циркуляцією адсорбенту в замкнутій системі і розподілом в адсорбційній колоні локальних зон, в кожній з яких в оптимальних робочих умовах здійснюється одна з основних стадій процесу: адсорбція, нагрівання і десорбція, охолодження і так далі.

Адсорбційні установки з рухомим шаром поглинача відносяться до установок безперервної дії. Адсорбент переміщається в апараті щільним шаром під дією сили тяжіння, що дозволяє організувати безперервну роботу. Ці установки доцільно застосовувати для виділення цільового компоненту з газу-носія з використанням адсорбційної і десорбції секцій.

Схема адсорбера з рухомим шаром зернистого адсорбенту показана на рис. 8.7, з псевдозрідженим шаром − на рис. 8.8.

Рис. 8.7. Адсорбер з рухомим шаром адсорбенту

1 − Зона адсорбції; 2 − розподільні тарілки; 3 − холодильник; 4 − підігрівач; 5 − затвор

Рис. 8.8. Схема багатоступінчатого адсорбера з псевдозрідженим шаром

1 − Псевдозріджений шар; 2 − решітка; 3 − переточний пристрій; 4 − затвор

Для перетоку адсорбенту з тарілки на тарілку використовують різні переточні пристрої (рис. 8.9). Переточний пристрій з додатковим псевдозрідженим шаром адсорбенту показаний на рис. 8.10; з конічним замочним пристроєм − на рис. 8.11 і з автономним підведенням газу − на рис. 8.12.

Рис. 8.9. Типи переточних трубок адсорбера:

а − циліндрична з конічним звуженням; б − циліндрична з циліндричним звуженням; в − конічна; г − циліндрична з підпірним диском (1 − переточна трубка; 2 − тарілка; 3 − диск)

Рис. 8.10. Переточний пристрій з додатковим псевдо зрідженим шаром адсорбенту

1 − Основний псевдозріджений шар; 2 − додатковий шар; 3 − решітка

Рис. 8.11. Переточний пристрій з конічним замочним пристроєм

1, 2 − Патрубки; 3 − решітка; 4 − конус

Рис. 8.12. Переточний пристрій з автономним підведенням газу

1 − Корпус перетоку 2 − щілина; 3 − похила решітка; 4 − решітка

Розроблені конструкції адсорберів з провальними тарілками і регульованим вільним перерізом (рис. 8.13). Запропоновані також конструкції тарілок із спіралеподібною щілиною.

Рис. 8.13. Елементи двошарових провальних тарілок

а − вугільні; б − квадратні; в − круглі

Для безперервної подачі в апарат адсорбенту застосовують різні пристрої живлення (рис. 8.14). Витрата адсорбенту регулюється переміщенням шибера або зміною числа оборотів зірки або диску.

Рис. 8.14. Схеми типових пристроїв живлення

а − шиберний; б − секторний; в − тарілчастий (1 − шибер; 2 − зірка; 3 − регулюючий патрубок; 4 − диск)

Перевагою зрідженого шару є висока швидкість теплопередачі при використанні охолоджуючих трубок для відведення тепла адсорбції. Даний варіант також ефективний в тих випадках, коли потрібна часта регенерація сорбенту. Він може бути використаний для адсорбції органічних сполук з газів, які мають високу вологість, що вимагає частої регенерації використовуваного вугілля, при якій видаляється адсорбована вода.

Одна з основних переваг, завдяки якій адсорбери з псевдозрідженим шаром знаходять застосування − це можливість інтенсивного тепловідводу з сорбційної зони. Проте через швидке насичення адсорбенту найбільш ефективною областю їх використання є обробка газів з невисокою концентрацією забруднювачів.

Важливою технологічною проблемою, наслідком якої є зниження економічної ефективності, вважають стирання сорбенту, що призводить до його втрат. Бажано використовувати дуже тверді гранули, стійкі до стирання.

Всі переваги і недоліки псевдозрідженого шару характерні для фонтануючого режиму. Фонтанування адсорбенту особливо ефективне для здійснення процесів хемосорбції. Швидкість процесу хемосорбції зростає із збільшенням дисперсності частинок, а тонкодисперсні частинки погано піддаються псевдозрідженню. Інтенсифікувати процес хемосорбції найзручніше за допомогою організації фонтануючого режиму такого адсорбенту.