Основные типы адсорберов

Адсорбенты и их характеристики

Наиболее распространены активные (активированные) угли, силикагель, активная окись алюминия, цеолиты, диатомиты, трепелы и некоторые другие материалы.

Активированные угли (АУ) получаются термической обработкой без доступа воздуха различных веществ: древесины, углей, плодовых косточек – с последующей активацией.

АУ изготовляются в виде гранул размером от 1 до 7 мм, либо в виде порошка. В промышленности они применяются для поглощения паров органических жидкостей из парогазовых смесей, для очистки растворов от примесей. Недостатком углей является их горючесть и склонность некоторых марок углей к самовозгоранию, что не позволяет использовать активные угли при температурах выше 200 °С.

Силикагели и алюмогели представляют собой продукты термической обработки (обезвоживания) гелей кремниевой и алюминиевой (гидроксид алюминия) кислот. Эти сорбенты хорошо поглощают воду, и применяется в процессах осушки воздуха и промышленных газов, осушки различных жидкостей, а также рекуперации паров органических веществ, очистки масел, удаления из нефти смолистых веществ и др. Применяются при температурах выше 500 ⁰С.

Цеолиты (молекулярные сита) изготовляются с размером зерен 0,5–2 мм. Они представляют собой пористые искусственные или синтетические алюмосиликаты со строго регулярной кристаллической структурой и поэтому применяются для разделения газов или жидкостей по размерам молекул, например, для разделения нормальных парафиновых углеводородов и углеводородов изостроения, для глубокой осушки и очистки газов и жидкостей и в др. процессах. Цеолиты изготовляются в виде кристаллических порошков, гранул или таблеток. Цеолиты классифицируются по различным признакам и имеют обозначения LiА, NаА, NаХ, СаХ и др.

Для проведения процессов адсорбции веществ из парогазовых смесей применяются адсорберы следующих типов:

- с неподвижным зернистым адсорбентом;

- с движущимся зернистым адсорбентом;

- с кипящим (псевдоожиженным) слоем мелкозернистого адсорбента.

Типичный аппарат для полунепрерывной (циклической) сорбции углеводородов неподвижным слоем АУ представлен на рисунке 4.2.10. В корпусе 1 смонтированы опорная решетка 2, поддерживающая слой сорбента IV, и барботер 3; аппарат сверху закрыт крышкой 5, а снизу заканчивается диффузором 4.

Рисунок 4.2.10 – Адсорбер полунепрерывного

действия с неподвижным слоем сорбента:

1– аппарат (корпус), 2 – распределительная решетка, З – барботер,

4 – диффузор, 5 – крышка;

I – входящие газы: Iа – исходная смесь, Iб – горячий воздух, Iв – холодный воздух;

II – уходящие газы: IIа – газ, очищенный от ПК, IIб – воздух после сушки и охлаждения сорбента,

III – водяной пар, IV – неподвижный слой сорбента,

V – конденсат, VI – десорбированный ПК с водяным паром.

Процесс проводятся в четыре стадии:

1. Собственно адсорбция. Через штуцер в крышке на слой холодного сорбента подается исходная смесь‚ а (газ, содержащий поглощаемый компонент (ПК) – смесь углеводородов). Сорбент поглощает ПК и постепенно насыщается им. Процесс ведут до тех пор, пока слой сорбента не насытится до определенной степени и содержание адсорбента в очищенном газе (выходной поток IIа) не достигнет предельно допустимой величины – с этого момента стадия адсорбции считается законченной и подача исходной смеси прекращается.

2. Десорбция. Через барботер З начинают подавать перегретьий водяной пар (поток III) с целью нагревания сорбента и понижения парциального давления адсорбтива (оба эффекта способствуют десорбции адсорбата). В первые моменты подачи пара (пока идет нагрев слоя и аппарата) некоторая часть его конденсируется, конденсат удаляется снизу (поток V; затем смесь перегретого пара и десорбированного ПК отводятся сверху (поток VI). Далее ПК отделяется от пара.

3. Сушка сорбента. После десорбции сорбент содержит влагу и подлежит сушке. Она проводится горячим воздухом, подаваемым по линии исходной смеси (поток Iб) и выводимым снизу через нижний штуцер (по линии потока IIб). В результате сорбент освобождается от влаги.

4. Охлаждение сорбента. Через тот же штуцер исходной смеси подается холодный воздух (поток Iв), выводится он – по линии потока Пб.

На этом (стадии 2, 3 и 4) завершается регенерация сорбента, после чего цикл “адсорбция – регенерация” повторяется.

На рисунке 4.2.11 показана схема непрерывно действующего адсорбера с движущимся зернистым адсорбентом, которые применяются в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Адсорбер представляет собой аппарат колонного типа со встроенными холодильником 1, распределительными тарелками 2 и 5 и подогревателем 6. Зернистый адсорбент, поступающий в аппарат через верхний патрубок, движется самотеком сверху вниз и проходит последовательно через зоны охлаждения, адсорбции и десорбции. Регенерированный адсорбент, охлажденный в трубах холодильника 1, проходит через распределительную тарелку 2 и поступает в зону адсорбции, куда подается исходная парогазовая смесь через перфорированный патрубок 4. После взаимодействия с адсорбентом не поглощенная часть смеси выводится из адсорбера через патрубок 10, а насыщенный поглощенными компонентами адсорбент проходит через распределительную тарелку 5 и поступает в трубы подогревателя 6 зоны десорбции адсорбера. В эту зону через перфорированный патрубок 7 подается конкурирующий агент – водяной пар, который вытесняет из адсорбента водяной пар, который вытесняет из адсорбента поглощенные компоненты и выходит в смеси с ними через патрубок 9. В нижней части адсорбера имеется затвор 8, аналогичный по устройству с секторным питателем, с помощью которого регулируется скорость движения адсорбента.

Регенерированный адсорбент поступает в приемное устройство элеватора или пиевмоподъемника (на схеме не показаны) и транспортируется к верхнему патрубку адсорбера. Далее процесс повторяется.

Односекционный адсорбер с псевдоожиженным слоем мелкодисперсного сорбента на рисунке 4.2.12 Поток исходного газа I, содержащего адсорбтив, пройдя газораспределительное устройство 7, он приводит в псевдоожиженное состояние мелкозернистый сорбент II и покидает сепарационное пространство 3 и систему циклонов 4.

Рисунок 4.2.11 – Схема непрерывно действующего адсорбера с движущимся зернистым адсорбентом.

Рисунок 4.2.12 – Односекционный адсорбер с псевдоожиженным слоем мелкодисперсного сорбента 1 – аппарат с псевдоожиженным слоем, 2 – стояки, 3 – сепарационная зона, 4 – циклоны, 5 – холодильное устройство, 6 – подрешеточная камера, 7 – газораспределительная решетка;

I – газ, II – псевдоожиженный слой сорбента. IIс – свежий сорбент, IIн – насыщенный сорбент, III – хладоагент.

Сорбент, отделенный в циклонах от газового потока, возвращается в псевдоожиженный слой по опускным стоякам 2. Поток свежего сорбента IIс постоянно подается в аппарат питателем (на схеме не показан). Поток насыщенного адсорбатом сорбента IIн непрерывно отводится из аппарата. В псевдоожиженном слое размещают холодильные устройства 5 (змеевики, трубные пучки), позволяющие поддерживать температуру процесса на должном уровне.

Достоинство односекционный адсорбер с псевдоожиженным слоем:

– простота его конструктивного оформления;

– развитая поверхность межфазного контакта.

Недостаток:

– пылеобразоваяние;

– не достаточно высокая очистка газа.

ВЫВОД ПО ВОПРОСУ:

Адсорбция – массообменный процесс поглощения газов или паров твердым поглотителем. Адсорбции способствует понижение температуры и повышение давления процесса. Различают абсорберы периодического и непрерывного действия. Пожароопасность процессов адсорбции обусловлена большим количеством легковоспламеняющегося растворителя; возможностью образования горючих концентраций в линиях транспортировки паровоздушной смеси и в адсорберах; горючестью адсорбентов.

Дата добавления: 2014-01-11