Адсорбция в химии
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
?ругу (рис. 3.2.2).
Рис. 3.2.1 Кольцевой адсорбер; 1-корпус адсорбера; 2- слой адсорбента
Рис. 3.2.2. Схема установки для адсорбции силикагелем: 1-адсорбер; 2-десорбер; 3-конденсатор; 4- сборник; 5, 9- газодувка; 6-холодильник; 7-циклон; 8-пылеуловитель.
Активность силикагеля несколько меньше, чем активированного угля; степень поглощения силикагелем составляет в среднем 92% и в лучшем случае достигает 95-97%. В то же время силикагель обладает преимуществами по сравнению с активированным углем: меньше расходуется адсорбента, так как силикагель может работать непрерывно гораздо дольше активированного угля и десорбция из силикагеля может проводиться при более высоких температурах.
3.3 Гиперсорбция
В нефтяной промышленности для разделения газов пиролиза нефти находит применение метод непрерывной адсорбции в движущемся слое адсорбента. Этот метод, названный гиперсорбцией, отличается более высокой производительностью установок по сравнению с установками периодического действия, работающими с неподвижным слоем адсорбента, а также более высокой степенью разделения газовых смесей на составляющие их компоненты.
Рис. 3.3.1. Схема установки для непрерывного разделения газовых смесей методом гиперсорбции: 1-бункер; 2- холодильник; 3-адсорбционная секцня; 4-распределительная тарелка; 5-колонна; 6- рекгификационная секция; 7-отпарняя секция; 8 - механизм выгрузки; 9-газлифт; 10- реактиватор; 11-газодувка.
Схема одной из простейших адсорбционных установок непрерывного действия представлена на рис. 3.3.1 Основным аппаратом установки является колонна 5, разделенная на несколько секций. Внутри этой колонны под действием силы тяжести твердый гранулированный адсорбент движется сверху вниз со скоростью, регулируемой механизмом выгрузки 8.
Газовая смесь, подлежащая разделению, подается в колонну разделения через специальную распределительную тарелку 4 и, проходя по адсорбционной секции колонны 3 противотоком к адсорбенту, отдает ему хорошо адсорбируемые компоненты, которые и поглощаются адсорбентом. Неадсорбированный газ проходит через холодильник 2, где охлаждается кодой, и удаляется из верхней части колонны в виде головной фракции.
.4 Адсорбция в кипящем (псевдоожиженном) слое
За последнее время в ряде отраслей промышленности находит применение адсорбция в кипящем слое, которая по сравнению с адсорбцией в неподвижном слое имеет ряд преимуществ, а именно:
) при сорбции адсорбентом, находящимся в псевдоожиженном состоянии, вследствие интенсивного движения частиц не происходит послойной отработки адсорбента;
) вследствие интенсивного перемешивания частиц адсорбента температура в кипящем слое выравнивается и предотвращается перегрев;
) адсорбент, находящийся в псевдоожиженном состоянии, оказывает относительно очень малое гидравлическое сопротивление;
) адсорбент представляет собой текучую фазу, легко транспортируемую из аппарата в аппарат.
Вместе с этим адсорбция в кипящем слое имеет и свои недостатки:
) в кипящем слое адсорбента отработавшие частицы адсорбента смешаны с неотработавшими. Поток, выходящий из адсорбера, встретив отработавшие частицы адсорбента, может вызвать десорбцию, что отрицательно скажется на степени разделения газовой смеси;
) вследствие интенсивного перемешивания частиц адсорбента в кипящем слое происходит их истирание; поэтому к адсорбенту предъявляются особые требования по механической прочности;
) при интенсивном движении частиц адсорбента в кипящем слое усиливается эрозия стенок аппарата.
Рис. 3.4.1. Схема колонного аппарата для разделения газов адсорбцией в кипящем слое: 1-выход непоглощенной части газа;2- корпус колонны; 3-контактная тарелка; 4-выход регенерированного адсорбента; 5-выход фракции газа С3; б-выход фракции газа C2.Рис. 3.4.2. Схема устройства контактной тарелки колонного адсорбера с кипящим слоем: 1-переточные стаканы; 2-патрубки; 3-колпачок; 4-перегородки; 5-теплообменные трубки
На рис. 3.4.1 дана схема колонного аппарата для адсорбции в кипящем слое, применяемого при разделении углеводородных газов. Колонна снабжена контактными колпачковыми тарелками, схема устройства которых представлена на рис. 3.4.2. Частицы адсорбента, движущегося по колонне сверху вниз, переходят с тарелки на тарелку по переточным стаканам 1. Газ, который поддерживает частицы адсорбента на тарелке в состоянии псевдоожижения, проходит снизу вверх через патрубки 2 с колпачками 3. Для большей турболизации кипящего слоя установлены вертикальные перегородки 4, а для осуществления теплообмена-пучок трубок 5, в которых в зависимости от условий процесса может протекать охлаждающий или нагревающий агент.
Колонна по высоте делится на пять зон. Газ, подлежащий разделению, поступает по трубе под нижнюю тарелку первой-верхней зоны, в которой протекает процесс адсорбции; свежий адсорбент подается в верхнюю часть этой зоны. В этой зоне из газовой смеси поглощаются углеводороды, содержащие два и три атома углерода, и небольшие количества метана. Непоглощенная часть газовой смеси, содержащей метан, водород, азот и двуокись углерода, удаляется из верха колонны по трубе 1. Так как процесс адсорбции в первой зоне колонны протекает с выделением тепла, тарелки этой зоны снабжены охладительными трубами, по которым протекает холодная вода.
Рис. 3.4.3. Схема установки для адсорбции и д