А П Врагов - Массообмінні процеси та обладнання хімічних і газонафтопереробних виробництв - страница 23

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38 

Кристалізатор складається з корпуса 1, з'єднаного з випарником 2 таким чином, що між корпусами утво­рюється відстійна камера 4. По центру апарата встано­влена циркуляційна труба 5, усередині якої вмонтова­на тихохідна пропелерна мішалка 6. У нижній частині апарата встановлена класифікаційна камера - солезбірник 8.

Гарячий початковий розчин, надходить по патрубку А в зону усмокту­вання пропелерної мішалки, змішується із кристалічною суспензією і по­дається в зону випаровування, де утворюється пересичений розчин і від­бувається утворення і ріст кристалів.

Кристали осаджуються вниз, продукційні кристали відводяться через класифікаційну камеру 8 на розділення, дрібні кристали втягу­ються мішалкою в циркуляційну трубу і продовжують зростати.

Освітлений маточниковий розчин відводиться з відстійної камери 4, частина маточникового розчину використовується для відмивання дрі­бних кристалів у класифікаційній камері - солезбірнику 8.

Апарати такого типу успішно використовують в закордонній проми­словості для виробництва сульфату амонію, хлориду калію, діамоній-фосфату, сульфату натрію та інших солей, при цьому продуктивність одного апарата становить 8 - 25 тонн/год.

У крупнотонажних виробництвах мінеральних добрив широко засто­совують випарні кристалізатори типу "Кристал", особливістю яких є те, що зона одержання пересиченого розчину відділена від зони зняття пере­сичення - зони росту кристалів, процес кристалізації проходить у зваже­ному класифікованому шарі висококонцентрованої суспензії, в якому об'ємна концентрація твердої фази становить 30-35 % об'єм.

Типова конструкція блокового вакуум-випарного кристалізатора в сучасному виконанні представлена на рис. 6.17.

Кристаловирощувач 1 і випарник 2 зібрані єдиним блоком і з'єднані між собою центральною опускною циркуляційною трубою 3.

Зовні блоку встановлені циркуляційні трубопроводи 4, циркуляцій­ний осьовий насос 5 і підігрівник розчину 6.

Рис. 6.17 - Випарний класифікуючий кристалізатор типу "Кристал":

А - подача розчину; Б - відведення кристаліч­ної суспензії; В - відведення сокової пари; Г - по­дача гріючої пари; Д - відбирання дрібних криста­лів; Е - подача маточникового розчину; И - відве­дення маточникового розчину; К - відведення кон­денсату;

1 - кристаловирощувач; 2 - випарник - сепара­тор; 3 - центральна опускна труба; 4 - трубопровід циркуляційний; 5 - насос осьової; 6 - теплообмін­ник - підігрівник; 7 - камера відбору дрібних крис­талів; 8 - солезбірник - класифікатор

Гарячий вихідний розчин подається в усмоктувальний трубопровід 4 і змішується із циркулюючим розчином в об'ємному співвідношенні 1:(100-200), суміш нагніта­ється насосом 5 у підігрівник 6, де підігрі­вається на 1-3°С вище температури кипіння розчину у випарнику при відповідному тиску (розрідженні). Підігрітий розчин надходить у випа­рник - сепаратор 2, де відбувається самовипаровування частини роз­чинника, відділення пари розчинника і утворення пересиченого розчи­ну, при цьому величина отримуваного пересичення не повинна виходи­ти за межі метастабільної зони. Звичайно для більшості вироблюваних кристалічних солей сер3еднє пересичення розчину коливається в інтер­валі 1,0-3,0 кг солі на м3 розчину.

Пересичений розчин по центральній трубі 3 опускається в нижню частину кристаловирощувача 1, змінює напрямок свого руху і створює висхідний потік, у якому знаходяться зростаючі кристали. Швидкість висхідного потоку розчину вибирається такою, щоб підтримувалися у зваженому стані кристали потрібних розмірів, звичайно вона дорівнює 3-5 см/с із урахуванням розміру зерен, властивостей розчину і одержу­ваного продукту. Звичайно в кристаловирощувачі циліндроконічної форми ростуть кристали з розміром зерен 2-3 мм.

Час росту кристалів у кристаловирощувачі становить декілька годин, висота зваженого шару становить 3-5 м, у міру зростання крис­тали опускаються в нижню частину, при цьому під впливом висхідного потоку розчину відбувається гідравлічна класифікація кристалів. Щоб покращити гранулометричний склад продукту, дрібні кристали частко­во відбираються в камері 7 і направляються на розчинення, освітлений розчин надходить в усмоктувальний трубопровід циркуляційного насо­су 5. Продукційні кристали відводяться через солезбірник - класифіка­тор 8, при цьому в нього знизу додатково подають маточниковий роз­чин, що забезпечує відмивання дрібних кристалів.

Класифікуючі випарні кристалізатори - досить крупні агрегати великої одиничної потужності, найбільший апарат у світі з діаметром корпуса до 12 м застосовують для виробництва сульфату амонію, у та­ких установках використовують низьконапірні горизонтальні осьові на­соси продуктивністю до 10000 м3/год [46].

Класифікуючі кристалізатори випарного типу знайшли широке застосування у світовій практиці в крупнотонажних виробництвах та­ких речовин як сульфат амонію, діамонійфосфат, карбонат і хлорид на­трію, сульфат нікелю та ін.

Серед сучасних кристалізаторів випарного типу, використовуваних у крупнотонажних виробництвах мінеральних добрив, варто назвати ваку-ум-кристалізатор фірми "Меззо", а також кристалізатори зі здвоєною пропелерною мішалкою спільної германсько-японської фірми [46, 48].

Особливістю цих апаратів є організація внутрішніх циркуляційних потоків за допомогою убудованої пропелерної мішалки, що дозволяє трохи зменшити габаритні розміри кристалізаційної установки і знизи­ти витрату енергії.

6.4.3 Інші конструкції кристалізаторів

Класифікуючі кристалізатори використовують в процесах одержан­ня солей з розчинів, що утворюються в результаті хімічної реакції між вихідними компонентами, що входять до складу цільового продукту.

Такі кристалізатори називають реакційними, а сам процес називають реакційною кристалізацією [46, 53]. При реакційній кристалізації виді­лювана в процесі хімічної взаємодії речовин теплота реакції разом з теплотою кристалізації використовується для випаровування частини розчинника, за рахунок чого відбувається підвищення концентрації речовини, що утворилася в розчині, та її кристалізація.

Класичними прикладами застосування реакційної кристалізації є процеси взаємодії аміаку із сірчаною кислотою з одержанням розчину сульфату амонію (сатураторний спосіб одержання сульфату амонію) або аміаку з фосфорною кислотою з утворенням розчинів фосфатів амонію та з наступною кристалізацією цих солей.

Реакційний кристалізатор типу "Кристал" для одержання сульфату амонію описаний у книгах [46, 53] і представлений на рис. 6.18.

Водний розчин сірчаної кислоти концентрацією 70-75% И2804 без­перервно подається в усмоктувальну лінію перед циркуляційним насо­сом 4 і рівномірно розподіляється в розчині.У напірну лінію по кільце­вому розподільнику вводиться газоподібний аміак у трохи більшій кілько­сті, ніж потрібно за стехіометричним співвідношенням відповідно до хімі­чної реакції. За рахунок тепла реакції розчин розігрівається на декілька градусів і, надійшовши у випарник, закипає в ньому при відповідному ти­ску, що визначає температуру процесу кристалізації.

Процес кристалізації протікає аналогічно раніше розглянутому для вакуум-випарних кристалізаторів.заторів газоподібний

Рис. 6.18 - Реакційний вакуум-випарний кристалізатор типу "Кристал":

А - подача розчину; Б - подача газу; В - відведення суспензії; Г - відведення парогазової суміші;

1 - корпус кристаловирощувача; 2 - випарник - сепара­тор; 3 - центральна циркуляційна труба; 4 - насос циркуля­ційний; 5 - опора; 6 - солезбірник - класифікатор

Подібна конструкція реакційного кристаліза­тора використовується для виробництва діамо-нійфосфату при реакції між газоподібним аміаком та екстракційною фосфорною кислотою, при цьому за рахунок тепла реакції на 1 кг аміаку, що вводиться, випаровується близько 2,6 кг води.

У деяких конструкціях реакційних кристалі-аміак уводиться через барботер, розміщений у надшаровому просторі кристаловирощувача. Теплота конденсації соко­вої пари може бути використана для підігрівання вихідних розчинів, що дозволяє до мінімуму скоротити витрати тепла на проведення процесу.

Класифікуючий кристалізатор реакційного типу може бути використа­ний як висолюючий апарат при подачі до нього неводного розчинника.

На рис. 6.19 подано принципову будову висолю­ючого кристалізатора періодичної дії.

Рис. 6.19 - Класифікуючий кристалізатор висолюючого типу:

А - подача розчину; Б - подача висолюючого компонента; В - відведення кристалічної суспензії;

1 - корпус; 2 - кришка; 3 - привід пропелерної мішалки; 4 - циркуляційна труба; 5 - лапа-опора; 6 - солезбірник

Апарат складається із циліндроконічного кристало-вирощувача 1, на кришці 2 якого встановлений при­від 3 пропелерної мішалки, змонтованої усередині центральної опускної труби 4.

На днищі кристаловирощувача встановлений соле­збірник 6. У верхній частині труби 4 під рівнем розчину є вікна, у які по патрубку А подається вихідний розчин, а по патрубку Б подається висо­люючий компонент у такій кількості, щоб у результаті змішування пото­ків утворився пересичений метастабільний розчин, що подається пропе­лерною мішалкою у зважений шар кристалів.

Замість органічного висолювача в кристалізатор можна подавати концентрований розчин більш розчинної солі, у цьому випадку частина розчинника зв'язується зі знову уведеною речовиною і відбувається ви­солювання основного компонента (наприклад, виділення хлориду каліюз розчинів додаванням у систему насиченого розчину хлориду натрію з наступним охолодженням розчинів) [53, 57].

Під впливом висхідного потоку пересиченого розчину відбувається ріст і гідравлічна класифікація кристалів. Вирослі кристали із солезбір-ника 6 відводяться на розділення. Дрібні кристали утягуються мішал­кою в циркуляційний цикл і дорощуються до розмірів продукційних. При необхідності потоки реагентів можуть бути підігріті, у процесі та­кож може виділятися тепло, що призведе до випару частини розчинни­ка, пару, що виділилася, відводять через патрубок Г на конденсацію. 6.5 Алгоритм проектного розрахунку кристалізаторів

Завданням проектування та розрахунку кристалізатора є обґрун­товане визначення його основних технологічних розмірів залежно від властивостей розчину і солі, що кристалізується, продуктивності і роз­міру продукційних кристалів, а також вибір типу апарата.

Вихідними даними для розрахунку кристалізатора є:

- властивості вихідного розчину, його початкова концентрація і тем­пература, продуктивність установки (за продуктом або за вихідним розчином), вимоги до продукту (середній розмір кристалів);

- організаційно-технічна структура роботи установки (періодичної або безперервної дії)

- орієнтовно бажаний для замовника тип кристалізатора (охолоджу­вального, випарного або реакційного) і їх кількість;

- наявність енергоресурсів (холодної води або захолодженого розсо­лу, гріючої пари, їх параметрів), а також їх вартості.

Проектний розрахунок кристалізаційної установки доцільно робити за наступною методикою.

1. Необхідно систематизувати дані щодо розчинності солі, що крис­талізується в заданому розчиннику в діапазоні робочих температур (від початкової до кінцевої), а також знайти фізико-хімічні дані щодо властивостей кристалів і розчину у робочих умовах.

2. На основі аналізу та практики експлуатації в промисловості крис­талізаційних установок для солей подібного типу потрібно вибрати технологічну схему проектованої установки і тип кристалізатора.

3. Обґрунтовано вибрати параметри роботи кристалізатора і викона­ти технологічний розрахунок матеріальних і теплових балансів проце­су. У результаті розрахунків визначають витрату технологічних потоків (вихідного розчину, виходу кристалів і маточникового розчину), а та­кож витрату теплоносіїв (холодної води та гріючої пари).

4. Визначають теплове навантаження кристалізатора і потрібну для роботи апарата поверхню теплообміну (поверхню сорочки для апаратів ємнісного типу періодичної дії або поверхню виносних теплообмінни­ків для установок безперервної дії). При розрахунку кристалізаторів охолоджувального типу варто враховувати зменшення коефіцієнта теп­лопередачі в процесі роботи.

5. Виконують розрахунки інтенсивності (швидкості) процесів тепло-і масопередачі в робочому об'ємі кристалізатора.

6. На основі розрахунків уточнюють геометричні розміри кристалі­затора (діаметр, висоту, розміри сорочки та ін.).

Технологічний розрахунок кристалізаторів періодичної дії подано у книгах [11, 53], розрахунок класифікуючих кристалізаторів зі зваженим (псевдозрідженим) шаром кристалів наведено в [10, 48, 49].

Відзначимо, що обґрунтований вибір способу кристалізації, типу кристалізаційної установки і кристалізатора представляють складне технічне завдання і доцільність прийнятих рішень може бути доведено тільки на основі техніко-економічних розрахунків.

Запитання та вправи для самоконтролю

1. У чому полягає фізична сутність процесів кристалізації солей із розчинів?

2. Назвіть умови та окремі стадії утворення твердої фази при кристалізації солей із розчинів.

3. Що називають швидкістю процесу кристалізації, за якими показниками оцінюють швидкість кристалізації речовин?

4. У яких розчинах створюються умови для кристалізації, які фактори впливають на розмір і форму кристалів?

5. Охарактеризуйте процеси зародкоутворення і росту кристалів, у чому полягають загальні ознаки та розбіжності між ними?

6. Які розчини називають пересиченими, у яких одиницях вимірюють пересичення?

7. Які існують способи створення пересиченого розчину, у чому полягає їх фізико-хімічна сутність?

8. Які способи масової кристалізації солей використовують у хімічній та іншій галу­зях промисловості?

9. Які основні фактори впливають на швидкість росту, розмір і форму кристалів?

10. Зіставте способи охолоджувальної та випарної кристалізації, назвіть переваги і недоліки кожного способу.

11. Запишіть систему рівнянь матеріальних балансів процесу охолоджувальної крис­талізації, визначіть вихід кристалів.

12. Запишіть рівняння матеріальних балансів процесу випарної кристалізації, визна­чіть вихід кристалів.

13. З якою метою складають рівняння теплового балансу? Складіть рівняння тепло­вого балансу процесу охолоджувальної кристалізації?

14. Запишіть рівняння теплового балансу процесу випарної кристалізації, знайдіть витрату тепла та гріючої пари для проведення процесу.

15. Яка послідовність технологічного розрахунку кристалізатора, що потрібно при цьому розрахувати?

16. Яка послідовність конструктивного розрахунку кристалізатора, що при цьому потрібно визначити?

17. За якими класифікаційними ознаками та основними характеристиками класифіку­ють промислові кристалізатори?

18. Нарисуйте, поясніть принцип роботи та дайте характеристики основних конс­трукцій кристалізаторів охолоджувального типу.

19. Нарисуйте, поясніть принцип роботи та дайте характеристику основних конс­трукцій кристалізаторів випарного типу.

20. У чому полягає фізико-хімічна сутність процесу реакційної кристалізації? Нари­суйте та поясніть принцип роботи реакційного кристалізатора.


 

РОЗДІЛ 7

 

в сіЖгаз (парТтверде

Одним з найважливіших способів вилучення окремих компонентів із складних газових сумішей, глибокого очищення їх від домішок неба­жаних речовин, а також осушування газів є адсорбція.

Адсорбція (від лат. ай - (при) і яотЬео - поглинаю) - процес вибірко­вого (селективного) поглинання з газової суміші переважно одного, а в окремих випадках декількох компонентів поверхнею пористих твердих тіл, називаних адсорбентами. При адсорбційному очищенні початкової газової суміші-носія, компонент, що перебуває в неадсорбованому ста­ні та підлягає поглинанню, називають цільовим компонентом або адсо-рбтивом, частину поглиненого компонента, що перейшла в адсорбент, називають адсорбатом. Апарати, у яких реалізуються адсорбційні про­цеси, називають адсорберами [1, 3, 18, 20, 62 ].

Адсорбція, як типовий масообміний процес, є вибірковою та зворот­ною. Для виділення поглинених компонентів і відновлення поглиналь-них властивостей адсорбентів у промисловості проводять процес десо­рбції - видалення поглиненої речовини з поверхні або з об'єму адсор­бенту й виділення речовини в концентрованому чистому вигляді. Зви­чайно процеси адсорбції й десорбції реалізуються в адсорбційно-десорбційних установках.

У хімічній промисловості адсорбцію застосовують переважно для очищення технологічних газів та санітарного очищення викидних газів, а також для глибокого осушування газів від слідів вологи. У нафтогазо-переробній промисловості адсорбцію застосовують для відбензинення вуглеводневих газів, для розділення газів нафтопереробки й виділення з них водню та етилену, для глибокого очищення природних газів від домішок кислих газів, а також для осушування газів [62, 71].

Порівняно з іншими масообмінними процесами адсорбція є най­більш ефективною у випадку малого вмісту адсорбтиву у вихідній газовій суміші та наявності адсорбенту з високою поглинальною акти­вністю (селективністю).

Різновидом процесу адсорбції є іонний (йонний) обмін - процес вибіркового вилучення іонів (аніонів та катіонів) компонента з рідин і розчинів поверхнею адсорбенту або іоніту [59, 60]. Ці процеси дещо докладніше розглядаються нижче.

7.1 Фізико-хімічна сутність процесу адсорбції

В основу процесів адсорбції покладені закони фізико-хімічної й дифузійної взаємодії молекул речовини з молекулами й поверхнею тве­рдих тіл - адсорбентів. Характер міжмолекулярної взаємодії на межі розділу фаз визначає механізм процесу адсорбції [5, 12, 62].

Статика адсорбції. Сили притягання й взаємодії між молекулами компонентів газової фази та молекулами адсорбенту в основному бу­вають двох типів: фізичні й хімічні, відповідно розрізняють або фізич­ну, або хімічну адсорбцію.

При фізичній адсорбції молекули речовини, що поглинається, селек­тивно адсорбуються на поверхні адсорбенту переважно з допомогою сил молекулярного притягання, утворюючи на поверхні адсорбенту шар поглиненої речовини товщиною в одну або декілька молекул, при цьому між молекулами адсорбтиву (газової фази) й адсорбенту (твердої фази) не відбувається хімічна взаємодія. Іноді фізичну адсорбцію роз­глядають як результат взаємодії вандерваальсових сил між молекулами адсорбату й адсорбенту. При адсорбції виділяється деяка кількість теп­ла, тобто процес адсорбції є екзотермічним, однак теплота адсорбції невелика й істотно не впливає на процес у цілому. За незмінної темпе­ратури кількість адсорбованої речовини зростає з підвищенням тиску.

Зміна фізичних умов процесу впливає як на швидкість процесу, так і на кількість поглиненої речовини. Так, підвищення тиску й зниження темпе­ратури сприяють збільшенню швидкості процесу адсорбції й кількості поглиненої речовини, зниження тиску й підвищення температури сприя­ють протіканню процесу у зворотному напрямку. Саме зниження тиску й підвищення температури використовують для проведення процесів десор­бції. Сили взаємодії між молекулами адсорбтиву й адсорбенту в процесах фізичної адсорбції менш міцні, ніж у процесах хемосорбції.

При хімічній адсорбції (хемосорбції) молекули адсорбтиву вступа­ють у хімічну взаємодію з поверхнею адсорбенту, у результаті цього на поверхні адсорбенту утворюється плівка продуктів хімічної реакції. Процес хемосорбції супроводжується виділенням теплоти хімічної реа­кції, що перевищує теплоту фізичної адсорбції, і помітним підвищен­ням температури. Регенерація адсорбенту в процесах хемосорбції до­сить утруднена і протікає складніше.

Незалежно від природи адсорбційних сил на швидкість процесу адсорбції впливають фізико-хімічні властивості адсорбенту і речовини, що поглинається, концентрація адсорбтиву в газовій суміші та наяв­ність домішок інших газів, а також тиск і температура.

Рушійною силою процесу адсорбції є різниця концентрацій (парціа­льних тисків) адсорбтиву в газовій фазі та рівноважної концентрації вилучаємої речовини на поверхні адсорбенту.

Отже, для розрахунків процесу адсорбції, необхідно встановити закономірності зміни рівноважних концентрацій речовини залежно від основних факторів процесу.

Як відомо, рівноважні залежності встановлюють зв'язок між кількіс­тю поглиненої речовини, концентрацією (парціальним тиском) компо­нента в газовій суміші - носії, температурою процесу та враховують властивості адсорбенту й адсорбтиву.

Незалежно від механізму реалізації процесу адсорбції рівновага між взаємодіючими фазами при середніх тисках газу описується емпірич­ним рівнянням Фрейндліха [3, І4, 20, 40, 62]:

X = кр", (7.1)

де X - кількість поглиненої речовини одиницею маси адсорбенту в умовах рівноваги -ємність адсорбенту, кг/кг; р - парціальний тиск (концентрація) компонента, що погли­нається, у газовій суміші; к, п - константа й показчик, що визначають експерименталь­но й враховують властивості адсорбенту й адсорбтиву.

Рівняння (7.1) у логарифмічних координатах звичайно подається в лінійній формі й зручне для застосування в практичних розрахунках

Igа = Іgk+ п ^ Р. (7.2)

Більшого поширення набуло рівняння Ленгмюра, отримане на осно­ві моделі фізичної (мономолекулярної) адсорбції:

X = А ———, (7.3) о (1 + Ьр)

де X - ємність адсорбента; Ао - гранична кількість адсорбтиву, поглиненого у вигляді мономолекулярного шару за умови повного насичення активної поверхні адсорбенту; Ь - дослідний коефіцієнт. Чисельні значення величин Ао й Ь визначають експеримента­льно залежно від природи адсорбтиву й адсорбенту, а також від температури.

За низьких тисків величиною коефіцієнта Ь у знаменнику рівняння (7.3) можна зневажити й тоді рівняння приймає вигляд

X = ЬрАо, (7.4)

та є лінійним, подібним до рівняння закона Генрі.

За низьких парціальних тисків речовини, що поглинається, рівняння Ленгмюра добре узгоджується з експериментальними даними.

При високому тиску можна зневажити одиницею в знаменнику й тоді X = Ао, тобто кількість поглиненої речовини визначається погли-нальною здатністю - ємністю адсорбенту.

У реальних процесах очищення газових сумішей фізична й хімічна адсорбція можуть протікати паралельно, при цьому при низьких темпе­ратурах переважно протікає процес фізичної адсорбції, а при підвище­них температурах протікають переважно процеси хемосорбції.

Відповідно до теорії полімолекулярної адсорбції (теорія Браунау-ера - Еммета - Теллера) у міру збільшення кількості шарів на адсорбу­ючій поверхні адсорбенту крива рівноваги має Б-образну форму в діа­пазоні відношення 0 <р/Р„ ~ 0,35 [62].

Відома також теорія ізотермічної адсорбції на основі припущення про об'ємний характер заповнення мікропор адсорбенту. Різновидом ізотермічної адсорбції є капілярна конденсація, тобто поглинання, кон­центрування й конденсація пари речовини в порах адсорбенту з насту­пним заповненням пор конденсатом, що утворюється.

Звичайно при адсорбції з газової суміші паралельно з поглинанням цільового компонента відбувається поглинання й інших газів, але затим у міру підвищення стану насичення адсорбента цільовим компонентом, відбувається витиснення молекул інших газів з меншою активністю, урезультаті компоненти розташовуються на адсорбенті пошарово у міру зменшення їх активності.

При десорбції в першу чергу виділяються менш активні (домішкові) компоненти, а потім - цільовий компонент.

Крива, що графічно виражає залежність кількості поглиненої речовини від тиску за постійної температури, називається ізотермою адсорбції. Як правило, ізотерми адсорбції будують за експериментальними даними або за розрахунковими залежностями. Для практичних розрахунків адсорбційних процесів найбільш надійними даними щодо рівноваги в сис­темі компонент - адсорбент є криві, отримані експериментально.

На практиці найчастіше зустрічається 5 типів ізотерм адсорбції (див. рис. 7.1): опукла, лінійна, Б-подібна й увігнута.

Рис. 7.1 - Характерні типи ізотерм адсорбції:

1, 3 - опукла; 2 - Б-подібна; 4 - лінійна; 5 - увігнута;

Рис. 7.2 - Ізобари процесу адсорбції оксиду вуглецю на активованому вугіллі:

а - кількість СО, що поглинається; С - концентрація СО в газовій суміші

У більшості випадків крива ізотерми адсорбції включає три області.

Перша область характеризується практично лінійною залежністю поглинальної здатності адсорбенту від концентрації адсорбату в газовій суміші - носії. Друга область характеризується степеневою залежністю поглинальної здатності адсорбенту від концентрації. У третій області досягається граничне насичення адсорбенту речовиною, що поглина­ється, а затим кількість поглиненого адсорбату майже не залежить від його концентрації в газовій суміші (крива 1 на рис. 7.1).

Промислові процеси адсорбції переважно протікають у перших двох областях внаслідок того, що адсорбцію звичайно використовують для глибокого очищення газів від компонента, що вилучається, а це збіль­шує час захисної дії й скорочує частоту циклів регенерації адсорбенту.

Для найпоширеніших промислових марок адсорбентів і речовин, що поглинаються, криві адсорбції є опуклими.

Крива, що графічно відображає зміну поглинальної здатності адсор­бенту при постійному тиску залежно від температури, називається ізо­барою адсорбції. На рис. 7.2 показані ізобари адсорбції оксиду вуглецю на активованому вугіллі залежно від температури. Як бачимо, при зни­женні температури поглинальна здатність адсорбенту підвищується.

Установлено також, що поглинальна здатність адсорбентів залежить від їх природи й фізико-хімічних властивостей, а також від величини мо­лекул, молекулярної маси й критичної температури речовини, що погли­нається. Як правило, чим вища критична температура й молекулярна маса компонента, тим краще він поглинається адсорбентом (рис. 7.3 а). Так, поглинальна здатність активованого вугілля щодо пропану вища, ніж для етану або метану (рис. 7.3 а), одночасно поглинальна здатність активова­ного вугілля вища для пропану, ніж силікагелю (рис. 7.3 б).

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38 


Похожие статьи

А П Врагов - Гідромеханічні процеси та обладнання хімічних і нафтопереробних виробництв

А П Врагов - Сравнительный анализ энергетических затрат в процессах высаливающей и испарительной кристаллизации

А П Врагов - Массообмінні процеси та обладнання хімічних і газонафтопереробних виробництв