Абсорбція та адсорбція

Рис. 27 - Багатоступынчастий адсорбер: 1 - псевдозріджений шар; 2 - решітка; 3 - перетікання; 4 - затвор

Розділ 6. Адсорбційні установки

Схема адсорбційної установки представлена на рис. 28. Газ, що очищається проходить через фільтр 1, де звільняється від пилу, що засмічує адсорбент і знижує його поглинальну здатність. Так як пари розподіленої речовини (бензолу, бензину, розчинників) можуть утворити з повітрям вибухо-та пожежонебезпечні суміші, на трубопроводі очищуваного газу встановлюють вогнеперепинювач 2, що перешкоджає поширенню вогню у випадку загорання газу. Вогнеперепинювач заповнений, твердим роздробленим матеріалом великої теплоємності, що різко знижує температуру газу і зупиняючи його горіння. Далі на шляху газу є вибухова мембрана 3 і вентилятор 9, який подає газ в адсорбер 5. При проведенні процесу регенерації адсорбенту пароповітряна суміш надходить у конденсатор 6 і далі в відстійник (на рисунку не показаний), де видобуваємий продукт виділяється в чистому вигляді. Гаряче повітря для сушіння адсорбенту подається вентилятором 8 через калорифер 4. Повітря для охолодження подає також вентилятор, але минаючи калорифер по обвідній лінії 7.[20]

Рис. 28 - Схема адсорбційної установки: 1 - фільтр, 2 - вогнеперепинювач, 3 - вибухова мембрана, 4 - калорифер, 5 - адсорбер, 6 - конденсатор, 7 - обвідна лінія, 8 - вентилятор для повітря, 9 - вентилятор для газу

Адсорбція виробляється на установках періодичної і безперервної дії.

На установці періодичної дії (рис.29) процес, що проводится в адсорбері, складається з чотирьох послідовних операцій, або циклів: 1) поглинання (власне адсорбція), 2) відгонка поглиненого газу з адсорбенту (десорбція), 3) сушка адсорбенту, 4) охолодження адсорбенту.

При адсорбції газова суміш газодувки 1 подається по газоходу 2 в адсорбер 3, з якого видаляється через вихлопної газохід 4. Після насичення адсорбенту, визначеного за початком проскакування поглинаючогося компонента газу, проводиться десорбція, при цьому суміш парів,що відганяються направляється в конденсатор 5, а потім в ректифікаційну колону (на рисунку не показана).

Рис. 29. Адсорбційна установка періодичної дії: газодувка, 2 - газохід, 3 - адсорбер, 4 - вихлопний газохід, 5 - конденсатор, 6 - теплообмінник

В установках такого типу, застосовуваних для вловлювання (рекуперації) парів летких розчинників, сушку адсорбенту іноді проводять продувкою вихідної пароповітряної суміші, попередньо нагрітій в теплообміннику 6 (на рисунку показаний пунктиром), а охолодження - холодною пароповітряною сумішшю.[3]

Рис. 30 - Двоадсоберна установка безперервної дії: 1,2 - адсорбери, 3 - конденсатор, 4- сепаратор, 5- сховище, 6 - газодувка, 7 - калорифер

Рис. 31 - Адсорбційна установка безперервної дії: 1-колонний адсорбер (І - зона адсорбції, II - зона ректифікації, ІІІ- зона десорбції), 2 - вентилятор; 3 - калорифер, 4 - пневмотранспортна труба 5 - бункеровіддільник; 6 - холодильник конденсатор, 7-сепаратор , 8 - сховище

Розділ 7. Десорбція

абсорбція десорбція емульгаційний колона

Десорбція - контактування відпрацьованого адсорбенту чи абсорбенту з десорбуючим агентом з метою отримання поглинених компонентів і досягнення необхідного ступеня регенерації адсорбенту. Для полегшення десорбції і скорочення витрати десорбуючого агента, а також для більш повної регенерації адсорбенту процес десорбції, як правило, проводять при підвищеній температурі.

Видалення десорбуючого агенту з шару адсорбенту і підготовка адсорбенту для проведення адсорбції або окисної регенерації. Видалення десорбуючого агента з шару адсорбенту часто супроводжується охолодженням шару до температури процесу адсорбції.

У разі застосування окисної регенерації адсорбенту відбувається значне підвищення температури адсорбенту і тому перед стадією адсорбції потрібне спеціальне охолодження адсорбенту.[17]

Десорбцію, або відгін, тобто виділення розчиненого газу з розчину, проводять одним з наступних способів:

у струмі інертного газу;

випарюванням розчину;

у вакуумі.

Застосовується також комбінування цих способів.

Відгін в струмі інертного газу (власне десорбція) є процесом, зворотним абсорбції. При зіткненні розчину з інертним газом розчинений газ переходить в газову фазу, так як парціальний тиск газу над розчином вище, ніж у газової суміші. Процес ведуть в насадкових або барботажних колонах, розчин подається в колону зверху, інертний газ-знизу; із нижньої частини колони відводиться регенерований розчин, з верхньої - виділений з розчину газ в суміші з інертним газом.

В якості інертного газу застосовують здебільшого повітря. При цьому виділений з розчину газоподібний компонент виходить не в чистому вигляді, а у вигляді суміші з повітрям. Тому даний спосіб відгонки застосовується в тих випадках, коли витягнутий з газів компонент (наприклад, шкідлива домішка) не використовується або може бути використаний при невисокій концентрації.

Відгонка з інертним газом застосовується також при збагаченні газів, тобто для отримання більш концентрованої газової суміші, ніж вихідна суміш, з якої даний компонент витягують шляхом абсорбції.

При десорбції нерозчинних у воді газів в якості інертного газу застосовують водяну пару. Суміш виділеного компоненту з водяною парою по виході з колони направляється в конденсатор, в якому водяна пара конденсується, а виділюваний компонент виходить в чистому вигляді. Якщо компонент має досить високу температуру кипіння (наприклад, бензол), він конденсується разом з водяною парою і відділення його від води проводиться шляхом відстоювання.

Відгонка шляхом випарювання розчину проводиться з допомогою обігріву глухим паром. При цьому з розчину видаляється не тільки компонент, що відділяється а й випаровується також частина розчинника.

Для поділу компонента і парів розчинника вдаються до ректифікації. Таким чином, за схемою процесу і застосовуваної апаратури цей спосіб відгонки не відрізняється від ректифікації.

Відгонка в вукуумі зазвичай комбінується з відгонкою шляхом випарювання і застосовується в тих випадках, коли приатмосферному тиску неможливо достатньо повне виділення компоненту з поглинача.[21]

Висновок

Отже, процес абсорбції - це процес поглинання газу рідким поглиначем (абсорбентом), я якому газ розчинюється в тій чи іншій мірі. Процес адсорбції - процес поглинення одного або декількох компонентів з газової суміші чи розчину твердим поглиначем - адсорбентом. Процеси абсорбції та адсорбції є оборотними і при зміні умов процесу можливе виділення речовин, що поглинаються адсорбентом чи абсорбентом, цей процес називається десорбцією.

В якості абсорбентів в принципі може бути використана будь-яка рідина, в якій може розчинятися компонент, що вилучається з газового потоку. Щодо адсорбентів то розрізняють їх різни види: активоване вугілля, селікогелі, цеоліти, алюмогелі, іоніти (катіоніти, аніоніти), що різняться між собою різною пористістю та поглинальними здатностями.

Розрізняють різні види абсорбційних апаратів. За способом утворення поверхні зіткнення абсорбери умовно поділяються на поверхневі, плівкові, насадочні, барботажні (тарілчасті), розпилюючі та інші.

Для проведення процесу адсорбції застосовуються адсорбери наступних типів:

з нерухомим зернистим адсорбентом;

з рухомим зернистим адсорбентом;

з киплячим (псевдозрідженим) шаром дрібнозернистого адсорбенту.

Проблема захисту навколишнього середовища є дуже актуальною й за допомогою адсорбції та абсорбції можна значно знизити навантаження на середовище. Також, не менш важливим є те, що якщо правильно підібрати абсорбційну та адсорбційну апаратуру можна безвідходно використовувати деякі матеріали.

Список використаних джерел

1. Рамм В.М. Абсорбция газов. Изд. 2-е, переработ. и доп. М., «Химия», 1976.

2. Лукин В.Д., Анцыпович И.С. Регенерация адсорбернов. - Л.: Химия, 1983 - 216с.

3. Плановский А.М., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической промышленности. Москва, 1962 - 841с.

4. Евграшенко В.В., Норов. А.М. Разработка систем абсорбции. Журнал «Химическая промышленность сегодня». Изд. ООО «Химпром сегодня», 2012.

5. Лекае В.М., Лекае А.В. Л43 Процессы и аппараты химической промышленности: Учеб. для среди. ПТУ. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш.шк., 1984. - 247с.

6. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Издательство «Химия», М., 1971 г. 784 с.

7. http://www.ngpedia.ru/id119278p1.html

8. Зубик, С.В. Техноекологія. Джерела забруднення і захист навколишнього середовища: навч. посіб. / С.В. Зубик. - Львів : Оріяна-Нова, 2007. - 400 с. + Гриф МОН. - 33-76.

9. www.ipaht.ru/index/absorcija/0-6

10. http://www.gaps.tstu.ru/win-1251/lab/ochist/pol_rasp.html

11. http://macp.web.tstu.ru/10/10_106_02.html

12. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. 2-е изд., перераб. и доп. - М., Химия, 1984. -592 с.

13. http://ru.wikipedia.org/wiki

14. Комаров, В.С. Адсорбенты: получение, структура, свойства/ В.С. Комаров, А.И. Ратько. - Минск: Беларус. Навука. 2009. -256с. - ISBN 978-985-08-1066-3.

15. Скобло А.И., Молоканов Ю.К., Владимиров А.И., Щелкунов В.А. С44 Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии: Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб и доп. - М.: ООО «Надра- Бизнесцентр»,2000. - 677с.

16. Врагов А.П. В81 Процессы и оборудование газоразделительных установок: Учеб.пособ. - Сумы: ИТД «Университетская кинига»,2005. - 272 с.:ил.- 114, табл. - 8, список литературы - 54назв.

17. http://ogazah.ru/index/adsorbery_nepreryvnogo_dejstvija/0-175.

18. Российский химический журнал. - 2010. - Т. 39 - №6.

19. Процессы и аппараты: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Д.А. Баранов, А.М. Кутепов. - 2-е изд., - М.: Издательский центр «Академия», 2009.

Додаток 1

Рис. 32 - Адсорбер аксіального типу з нерухомим шаром адсорбенту: 1 - корпус; 2 - опорна решітка; 3 - перфорований лист і два шари сітки; 4 - порцелянові кулі; 5 - переточні труби для завантаження (вивантаження) адсорбенту; 6 - шар цеоліту; 7 - шар алюмогелю; 8 - грати; 9 - кран-укосина; 10 - штуцер для завантаження адсорбенту; 11 - люклаз; 12 - трубопровід для вивантаження адсорбенту. Потоки: I - вихідний газ; ІІ - відпрацьований газ

Додаток 2

Рис. 33 - Адсорбер з рухомим зернистим адсорбентом: І - зона адсорбції; ІІ - зона ректифікації; ІІІ - зона десорбції. 1-бункер; 2 - холодильник; 3 - розподільчі тарілки; 4 - теплообмінник-десорбер; 5 - розвантажувальний пристрій, 6 - гідравлічний затвор; 7-регулюючий клапан; 8 - збірник; 9 - газодувки; 10 - труба-газопід'ємник; 11-теплообмінник-реактиватор

Размещено на Allbest.ru