Характеристика процесса адсорбции
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
бера; 2 - регулятор давления; 3 - трубопровод для
подачи регулировочного газа; 4 - вспомогательный бак; 5 - выход
непоглощенной части газа; 6 - крышка адсорбера; 7 - труба для подачи
адсорбента; 8 - загрузочный бункер; 9 - труба; 10 - труба для подачи
исходного газа; 11 - разгрузочная труба
Адсорбер имеет специальное приспособление для регулирования высоты кипящего слоя. Этот аппарат состоит из корпуса-резервуара 1, в верхней части которого расположен открытый сверху вспомогательный бак 4. Свежий адсорбент загружается через бункер 8 по трубе 7 в вспомогательный бак. Снизу в вспомогательный бак подведена труба 3. по которой через регулятор 2 нагнетается газ, необходимый для псевдоожижения адсорбента в баке 4. Бак 4 установлен в трубе 9, прикрепленной к крышке адсорбера; открытый конец трубы находится в кипящем слое адсорбента (в резервуаре 1). Псевдоожиженный слой адсорбента из бака 4 по этой трубе переливается в резервуар. Исходная газовая смесь поступает в адсорбер по трубе 10 и создает кипящий слой в резервуаре 1. Скорость газового потока должна быть равна скорости витания ?вит. Освобожденная от поглощаемой части газовая смесь удаляется из адсорбера по трубе 5, а адсорбент, насыщенный поглощаемым газом, осаждается в нижней конической части резервуара и по трубе 11 удаляется из него.
Высота кипящего слоя в резервуаре колеблется в интервале уровней А-В. Подачу газа в бак 4 расiитывают таким образом, чтобы при достижении уровня А кипящий слой адсорбента переливался через край бака в резервуар в количестве большем, чем уходит по трубе 11. В результате количество адсорбента в резервуаре увеличивается и уровень кипящего слоя в нем повышается. При этом будет возрастать толщина слоя адсорбента, сопротивление которого должен преодолевать газ, подаваемый через трубу 5. Вследствие этого при постоянстве давления этого газа, поддерживаемом регулятором 2, расход его будет соответственно уменьшаться. По достижении кипящим слоем уровня Б расход газа сократится настолько, что подача адсорбента в резервуар прекратится, а это приведет к понижению уровня кипящего слоя в резервуаре. Разность уровней А и Б зависит от чувствительности регулятора и практически может быть доведена до 100 мм и менее.
Опытные данные показывают, что процесс адсорбции в кипящем слое характеризуется теми же закономерностями, что и адсорбция в неподвижном слое. Так, время защитного действия слоя меняется прямо пропорционально высоте кипящего слоя. Коэффициент защитного действия адсорбента зависит от скорости газового потока, начальной концентрации газовой смеси и физико-химических свойств системы.
При адсорбции в кипящем слое можно принимать скорость газового потока в три-четыре раза большей по сравнению со скоростью при адсорбции в неподвижном слое и значительно интенсифицировать процесс адсорбции.
.5 Раiет адсорберов периодического действия
В аппаратах периодического действия с неподвижным слоем адсорбента высотой L процесс собственно сорбции протекает в две стадии. Первая стадия iитается с момента начала пропускания газовой смеси через слой адсорбента до полного насыщения нижних слоев адсорбента. В течение этой стадии на какой-то высоте слоя адсорбента L0, называемой работающей высотой, происходит полный переход распределяемого между фазами вещества из газовой фазы в адсорбент и газовая смесь выходит из адсорбера, будучи полностью освобождена от поглощаемого адсорбентом вещества.
При дальнейшей работе адсорбера адсорбент постепенно насыщается поглощаемым веществом и, наконец, наступает момент, когда адсорбент перестает поглощать распределяемый между фазами компонент и начинается проскок этого компонента через слой адсорбента. Время от начала процесса до момента проскока называют вреЁледующим образом:
G=?faL (3.5.1)
и G=wyfaC0?' (3.5.2)
где L - высота слоя адсорбента в м;
fa - площадь поперечного сечения слоя адсорбента в м2;
wy - скорость газового потока в м/сек;
С0 - начальное содержание поглощаемого вещества в газовой фазе в кгс/м3;
?' - продолжительность поглощения при бесконечно большой скорости поглощения в сек.
Сравнивая два последних уравнения, находим:
?'=?/wyC0*L (3.5.3)
Фактическое время защитного действия ? слоя адсорбента длиной L всегда меньше ?'. Разность:
?0=?'- ? (3.5.4)
называется потерей времени защитного действия.
Подставляя в последнее уравнение значение ?' из уравнения, находим
?= ?/wyC0*L- ?0 (3.5.5)
или ?= K3L- ?0 (3.5.6)
где K3= ?/wyC0 - коэффициент защитного действия слоя.
Уравнение можно выразить и так:
?= K3(L- h) (3.5.7)
где h - величина, характеризующая неиспользованную статическую активность слоя адсорбента.
Соответственно потеря времени защитного действия слоя получится из равенства
?бента.
Соответственно потеря времени защитного действия слоя получится из равенства
?0= K