64. Расчет адсорберов

Диаметр адсорбера— ;

Высота слоя в адсорбере периодического действия--l=U(τ_пр+τ₀)

τ_пр—время в течении которого за слоем начинаем опр-ть конц-ю поглощаемогог компонента

τ₀—время потери защитного действия слоя

τ_пр=l/U- τ₀; τ₀=0,5 l₀/U, где U-скорость движения

(w_г-U)Sεc₀=USc_x^*; w_гεc₀= U/( c_x^*+ εc₀)=>U= w_гεc₀/( c_x^*+ εc₀)

w_г—скорость газа в порах адсорбента

ε—порозность

c₀—конц-я поглощаемого компонента в газовой фазе; c_x^*—равновесная конц-я адсорбата в твердой фазе

Gαy=K_yv(y-y^*)V; VK_yv/G=αy/ y-y^*

V=Gn_0y/K_yv=lS=l 0,785 D²=>l=V/0,785 D², K_yv—объемный коэф-т массопередачи, n_0y—число едениц переноса.

Число тарелок: n=l/h_T, l—общая высота слоя, h_T—высота слоя на одной тарелке

K_YV=1/(1/B_YB+m/B_XV)

Коэф-т массотдачи в газовой фазе находим по предварительной зав-ти

Nu^q=kReⁿPr^m, где k,n,m-константы зависят от режима движения

На интенсивность переноса в-ва внутри твердой фазы влияет конц-я поглощаемого в-ва в адсорбенте. С увел-ем конц-ии адсорбента итенсивность переноса уменьшается.

Число ед-ц переноса м.б.найдено графически =======

Расход адсорбента.

G(y_n-y_k)=L(x_k-x_n);L=αL_min[1,1-1,3]=G(y_n-y_k)/ (x_k^*-x_k)

65.Схемы и аппаратура адсорбционных процессов. Адсорбция активированным углем. Наиболее широко в настоящее время распространен в промышленности периодический метод адсорбции с не­подвижным слоем адсорбента. Адсорбция проводится за четыре операции (циклы): поглощение (адсорбция) углем газа из смеси, отгонка его из угля (десорбция), сушка угля и охлаждение. После охлаждения адсорбер снова включается на поглощение. Таким образом, для непрерывного поглощения необходимо иметь несколько адсорберов, которые поочередно включаются на поглощение. Обычно установки состоят из двух, трех или четырех адсорберов.

С ухой газ водяном парРис. 362. Схема установки для адсорбции активированным

углем:

/, //—адсорберы; 1, 3—конденсаторы; 2, 4—сепараторы; 5—газодувка; 6—подогреватель; 7—конденсатор; а, б, в, г, д. е—задвижки.

Н а рис. 362 показана схема адсорбционной установки, предназна­ченной для извлечения углеводородов из газов. В адсорбере / происходит поглощение, а в адсорбере // за это же время—десорбция, сушка и охлаждение. Из адсорбера / газ поступает в распределительную линию. На схеме показан цикл десорбции в адсорбере //, поэтому задвижки а и б открыты и в адсорбер поступает водяной пар. Отогнанные угле­водороды вместе с водяными парами поступают в конденсатор 1, где конденсируется большая часть водяных паров; образующаяся при этом вода отделяется в сепараторе 2, а пары углеводородов с оставшимся неболь­шим количеством водяного пара конденсируются в конденсаторе 3. Вода отделяется в сепараторе 4; из сепаратора углеводороды направляются в сборник, а неконденсирующиеся пары—на компрессию для перевода их в конденсат. После окончания десорбции задвижки а и б закрывают, открывают задвижки в, г, д и пускают в ход газодувку 5. Перед этим подается водяной пар в подогреватель 6; нагреваясь в нем, газ поступает в адсорбер // через задвижки ваг. Выходя из адсорбера // через задвижку д, газ по­падает в конденсатор 7 и далее засасывается газодувкой 5. Через некото­рое время, когда из адсорбера // будет вытеснен оставшийся в нем после десорбции водяной пар и сконденсирован в конденсаторе 7, задвижку е закрывают и начинается циркуляция газа: через газодувку, подогрева- Рис. 363 Угольный адсорбер:

тель 6, адсорбер //, конденсатор 7 и снова газодувку. Поглощаемая газом в адсорбере // влага конденсируется в конденсаторе 7. После окончания сушки прекращают подачу пара в подогреватель 6 и газ направляется мимо него; при этом начинается цикл охлаждения адсорбера //. По его окончании газодувку 5 выключают, а задвижки переключают для перевода адсорбера //на поглощение, а адсорбер / на десорбцию.

Процесс адсорбции проводят также за три цикла. В этом случае после окончания первого цикла–адсорбции уголь нагревается горячим инертным газом и выделяющиеся при этом пары поглощенного вещества отводятся в конденсатор. Этот циклдесорбция заканчивается продувкой угля водяным паром, после чего уголь охлаждается холодным воздухом. Таким образом, при этом методе отсуттвует цикл сушки и полная регенерация угля достигается при охлаждении.

1–корпус; 2–решетка; 3–парораспределитель; 4– вход паре-воздушной смесн; 5–выход непоглощенного газа; в–выход влаги.

И звестен также метод адсорбции, проводимый за два цикла; при этом нагретую паро-воздушную смесь пропускают через горячий и влажный активированный уголь и одновременно с поглощением паров происходит также подсушивание угля. Затем через уголь пропускают холодную паро-воздушную смесь с тем, чтобы одновременно с поглощением происходило охлаждение адсорбента. После окончания адсорбции произ­водится десорбция водяным паром, после чего через горячий и влажный уголь вновь пропускают нагретую паро-воздушную смесь. Экономически наиболее выгодным является именно этот метод, проводимый за два цикла, так как расход энергии меньше, а производительность установки значительно выше. На рис. 363 представлен вертикальный угольный адсорбер; активи­рованный уголь располагается в виде слоя на решетке 2, паро-воздушная смесь подается под решетку по трубе 4, а непоглощенная часть паро-воздушной смеси удаляется через патрубок 5. Однако регенерация силикагеля и десорбция из него адсорбтива могут значительно отличаться от методов регенерации угля и десорбции из него адсорбированных продуктов. Отличие в методе регенерации вызвано тем, что силикагель не меняет своей структуры к адсорбционных качеств под воздействием высокой температуры. Так, например, широко прак­тикуется регенерация силикагеля путем нагревания его до 300°, в то время как нагревание активированного угля даже до 200° недопустимо. Адсорбцию силикагелем производят на установках с автоматическим переключением адсорберов, в которых десорбция и регенерация осуществляются одновременно путем продувки через адсорбент горячего воздуха. Применение пылеобразного силикагеля позволяет осуществлять процесс адсорбции непрерывным методом с движением адсорбента и адсорбтива противотоком друг к другу (рис. 366).

В адсорбер /, который представляет собой полый стальной цилиндрический аппарат, состоящий из нескольких царг, снизу поступает газовая смесь. Навстречу газовому потоку в адсорбере перемещается сверху вниз Рис. 366.

Схема установки для адсорбции силикагелем:

/—адсорбер; 2—десорбер; 3—конденсатор; 4— сборник; 5. 9—газодувки; 6—холодильник; 7—циклон; 8—пылеуловитель.

охлажденная пыль силикагеля. Для полного поглощения адсорбтива достаточно контакта фаз в течение непродолжительного времени; пыль силикагеля, собирающаяся внизу аппарата, является насыщенной, а газы, уходящие из адсорбера, не содержат поглощаемого компонента. Отработанный силикагель из нижней части аппарата перемещается шнеком и подается в десорбер 2, где происходят одновременно десорбция и ре­генерация путем нагревания. Освобожденная от поглощаемого газа газовая смесь выходит из адсорбера / в верхней части его и. пройдя последовательно через циклон 7 и пылеуловитель 8, подается газодувкой 9 в атмосферу или в какие-нибудь аппара­ты для дальнейшей обработки. Циклон соединяется трубопроводом с нижней частью аппарата, и осевшая в нем пыль адсорбента «самотеком» перемещается в десорбер. Для пневматического перемещения пыли силикагеля из десорбера в адсорбер используют газы, освобожденные от поглощаемого компонента, для чего отводящий газопровод соединен также с газодувкой 5.