Осушка газа адсорбцией

Адсорбция - это объемное поглощение газов и паров поверхностью твердого тела (адсорбен­том) с образованием обновленной поверхности.

Процесс обратный адсорбции называется де­сорбцией.

Различают физическую, химическую и промежуточную адсорбцию. Физи­ческая адсорбция связана, как правило, с Вандер-Ваальсовыми силами, удерживающими мо­лекулы газов и паров у поверхности твердого те­ла и не сопровождается химическим взаимодей­ствием между поглощаемым компонентом и по­глотителем.

Химическая адсорбция (хемосорбция) связана с протеканием определенных поверхностных хи­мических реакций между поглощаемым вещест­вом и адсорбентом Промежуточ­ная адсорбция связана с образованием между мо­лекулами поглощаемого вещества и поверхностью адсорбента слабых координационных связей (например, водородных).

Существует множество технологических приемов проведения адсорбционных процессов. Наибольшее распространение получили циклические (переодические) установки с неподвижным слоем адсорбента, основной узел которых - один или несколько адсорберов, выполненных в виде полых колонн, заполненных гранулированным адсорбентом. Газовый поток, содержащий адсор­бируемые компоненты, пропускается через слой адсорбента до проскока. После этого, адсорбент в адсорбере регенерируют, а газовый поток нап­равляют в другой адсорбер. Регенерацию прово­дят нагреванием, сбросом давления, вытеснени­ем или комбинацией этих методов. Так как вре­мя адсорбции и регенерации не совпадает, то по­дбирают такое число одновременно работающих и регенерируемых адсорберов, чтобы в целом процесс шел непрерывно. При этом. возможно 2 варианта: 1 - целевой продукт адсорбируется и может быть выделен только при регенерации. 2-адсорбируются нецелевые компоненты. В этом случае, целевой продукт получают непосредстве­нно при адсорбции.

Менее распространены установки с движущимся слоем адсорбента. Адсорбент под действием силы тяжести медленно опускается по адсорберу, выводится из его нижней части и попадает в так называемый эрлифт, представляющий собой вер­тикальную трубу, параллельную адсорбционной колонне. По этой трубе снизу вверх движется по­ток воздуха, который поднимает зерна адсорбен­та в верхнюю часть колонны. Перерабатываемый газовый поток поступает в среднюю часть адсор­бера и движется вверх противотоком к адсорбен­ту. В верхней части колонны непрерывно проис­ходит адсорбция, в нижней - регенерация. Возможна и другая конструкция - когда десорбер вы­полнен в виде отдельного аппарата, параллельного адсорберу. В этом случае, необходимы два эрлифта.

Наконец, существуют установки с псевдоожиженным (кипящим) слоем адсорбента, при котором, газовый поток, поступающий в адсорбер сни­зу, приводит адсорбент во взвешенное состояние. При этом, резко увеличивается эффективность массообмена между адсорбентом и газом и сокра­щается длительность адсорбции и десорбции, проводимой, обычно, в другом аппарате.

К твердому адсорбенту, предназначенному для осушки газа, предъявляются многочисленные требования, основные из которых сводятся к сле­дующему:

1. Большая адсорбционная емкость

2. Легкость регенерации

3. Механическая прочность

4. Химическая инертность и термическая стой -кость

5. Низкое сопротивление потоку газа

6. Способность выдерживать много циклов адсорбция - десорбция

7. Доступность.

Наиболее полно данным требованиям отвечают адсорбенты, основные свойства которых при­ведены в табл.1.

Табл.1.