Адсорберы кольцевого типа

Вертикальные адсорберы, показанные на рис. 8.7, представляют собой полый цилиндр, в который помещается адсорбент. Они конструктивно сложнее рассмотренных выше адсорберов с плоским слоем, но благодаря большому поперечному сечению шихты более компактны и имеют большую производительность при относительно невысоком гидравлическом сопротивлении.

Рис. 8.7. Кольцевой адсорбер ВТР: 1 – установочная лапа; 2 – штуцер для подачи паровоздушной смеси, сушильного и охлаждающего воздуха; 3 – опора для базы под цилиндры; 4 – корпус; 5, 6 – внешний и внутренний перфорированные цилиндры; 7 – крышка; 8 – смотровой люк; 9 – загрузочный люк; 10 – бункер-компенсатор; 11 – штуцер для предохранительного клапана; 12 – слой активного угля; 13 – база для цилиндров; 14 – разгрузочный люк; 15 – днище; 16 – штуцер для отвода очищенного и отработанного воздуха и для подачи водяного пара;

17 – штуцер для отвода паров и конденсата при десорбции

и для подачи воды

Аппараты выполняются диаметром до 3,2 м, высотой до 8 м. Загрузочные люки расположены на верхней крышке, а разгрузочный – внизу цилиндрической обечайки. Исходная смесь движется от периферии к центру, что способствует лучшему использованию адсорбента, так как по мере снижения концентрации целевого компонента в смеси уменьшается и площадь сечения слоя.

Тип адсорбepa выбирают с учетом конкретных условий процесса, причем вертикальные адсорберы применяют на установках малой и средней мощности, производительностью до 30000 м3/ч исходной смеси. Горизонтальные и кольцевые адсорберы работают на установках средней и большой мощности.

8.6. Десорбция [1]

Десорбция идет более полно и с большей скоростью при повышенной температуре и пониженном давлении.

При выпуклой изотерме адсорбции основное количество вещества десорбируется в начальной стадии процесса, затем скорость десорбции резко падает, точки с наибольшей концентрацией в газе имеют наибольшую скорость, а точки с меньшей концентрацией запаздывают, в результате чего за основной частью выходящего вещества будет находиться «хвост» с постепенно уменьшающейся концентрацией (рис. 8.8, а). В случае вогнутой изотермы десорбируемое вещество выходит более компактно, что также объясняется влиянием вида изотермы на скорость движения концентрационных точек (рис. 8.8, б).

Рис. 8.8. Профили концентраций в потоке при десорбции для выпуклой (а) и вогнутой (б) изотерм

Методы регенерации адсорбентов можно подразделить на никотемпературную термическую регенерацию, высокотемпературную термическую, химическую, вытеснительную и регенерацию понижением давления. Низкотемпературную термическую регенерацию адсорбентов проводят их обработкой перегретым или насыщенным острым водяным паром либо газами при температуре 100–400 °С.

Часть водяного пара, подаваемого на десорбцию, идет на нагрев адсорбента и аппарата, на компенсацию теплоты адсорбции и отрицательной теплоты смачивания. Другая, несконденсировавшаяся часть пара уносит десорбированное вещество из аппарата. С помощью водяного пара обычно регенерируют активный уголь. Силикагели, алюмогели и цеолиты регенерируют продувкой при повышенной температуре.

Выбор температуры регенерации определяется энергией связи адсорбат-адсорбент, необходимой полнотой десорбции, термической стойкостью адсорбента и временем регенерации. Чем выше энергия связи между молекулами адсорбата и адсорбента и полнее требуется десорбция, тем более высокой должна быть температура регенерации. За пороговую температуру, ниже которой процесс регенерации осуществлять нецелесообразно, принята величина, при которой половина адсорбата удаляется в вакууме в течение 10 мин.

В случае, если низкотемпературная регенерация не позволяет достаточно полно удалить поглощенное вещество, что характерно, например, для отработанных активных углей после водоочистки, прибегают к высокотемпературной термической регенерации, которая заключается в обработке адсорбента различными газами, например СО2, при высокой температуре (t > 400 °С). В процессе высокотемпературной регенерации адсорбат разлагается, а продукты его деструкции удаляются. В жестких условиях высокотемпературной регенерации частично меняется также и структура адсорбента.

Химическую регенерацию проводят обработкой адсорбента жидкими или газообразными реагентами при умеренных температурах (t < 100 °С). В качестве реагентов используют кислоты, щелочи, различные окислители.

При вытеснительной десорбции адсорбент обрабатывают растворителем, который, лучше адсорбируясь, чем поглощенное вещество, вытесняет его и вымывает.

Если изотерма адсорбции не крутая, регенерацию можно проводить без подвода теплоты, снижая давление в аппарате, что приводит к увеличению движущей силы процесса. Процессы десорбции, подобно процессам адсорбции, проводят в неподвижном, кипящем или плотно движущемся слое. Расчет процесса десорбции проводят с целью определения времени десорбции (в случае периодического процесса) и расхода десорбирующего агента.

В наиболее распространенных методах десорбции слой адсорбента нагревают до заданной температуры и затем продувают при практически постоянной температуре газом или паром. В случае изотермической десорбции в неподвижном слое для расчета профиля концентраций и времени процесса применимы расчетные уравнения [1]. В более сложных случаях используют опытные данные.

Дата добавления: 2014-01-20