Метод адсорбции

Основан на извлечении из газовых смесей вредных примесей с помощью твердых адсорбентов. В настоящее время промышленность производит разнообразные типы адсорбентов, обладающих различной пористой структурой и разными свойствами поверхности. Это позволяет для каждого конкретного случая подобрать высокоселективный сорбент, который обеспечивает очистку газового потока с малыми потерями. Наиболее широко применяются следующие типы адсорбентов: Активированный уголь - представляет собой сорбент губчатой структуры, состоящий в основном из углерода. В зависимости от размеров пор активированного угля его применяют для очистки газов с малым парциальным давлением (так называемые газовые угли), для адсорбции летучих веществ (так называемые рекуперационные) и для осветления растворов.

Силикагель - представляет собой гель ангидрида кремневой кислоты. Это сорбент с высокоразвитой пористой структурой; скелет геля состоит из мельчайших шарообразных частиц SiO₂. Силикагель легко адсорбирует полярные вещества.

Цеолиты - алюмосиликатные адсорбенты кристаллической структуры. Они подразделяются на природные и синтетические. Из природных цеолитов на практике используются следующие минералы: клиноптилолит, бентонит, шабозит и др. Синтетические цеолиты отечественного производства представляют собой алюмосиликаты, в решетке которых часть ионов Si⁴⁺ заменена ионами А1³⁺ вследствие чего решетка обладает некоторым избыточным отрицательным зарядом компенсируемым различными катионами (натрия Na, калия К, кальция Са). Эта особенность строения сорбента позволяет синтезировать цеолиты разнообразных форм и отличающимся типом кристаллической решетки.

Размер кристаллов синтетических цеолитов измеряется в микрометрах, поэтому в практических условиях цеолиты применяют в гранулированном виде с добавкой различных связующих веществ. В таком виде цеолит приобретает вторичную пористую структуру. Для адсорбции газовых компонентов преимущественно применяют синтетические цеолиты: тип КА - используют только для осушки газов, тип NaA - адсорбирует газы, критический размер молекул которых не превышает 4∙10^-10м - сероводород, сероуглерод, аммиак, пропилен, монооксид углерода.

Иониты - ионообменные смолы применительно к очистке газов удачно сочетают свойства жидких адсорбентов, так как сорбируемое вещество распределяется по всей массе сорбента. В механизме сорбции газов ионитами наиболее существенную роль играют процессы химического взаимодействия газов с ионогенными группами ионитов, а также процесс растворения газов в воде, содержащейся в гранулах ионитов. Иониты нашли применение в промышленных противогазах.

После полного насыщения окиси железа серой ее извлекают сжиганием этой насыщенной поглотительной массы с последующей переработкой образующегося сернистого ангидрида в серную кислоту.

Конструктивно адсорберы выполняются в виде вертикальных, горизонтальных либо кольцевых емкостей, заполненных пористым адсорбентом, через который фильтруется поток очищаемого газа (Рис.6). Наибольшее распространение получили адсорберы периодического действия, в которых фильтрация газа происходит через неподвижный слой адсорбента. В них период контактирования очищаемого газа с адсорбентом чередуется с периодом регенерации адсорбента. В адсорберах непрерывного действия фильтрация происходит через движущийся слой адсорбента под действием силы тяжести или в восходящем потоке очищаемого воздуха. Это позволяет наиболее полно реализовать адсорбционную способность адсорбента по сравнению с использованием неподвижного слоя.

К преимуществам адсорбционных методов относится высокая поглотительная способность адсорбентов, особенно при низких парциальных давлениях извлекаемых компонентов, что позволяет обрабатывать относительно малым количеством сорбента огромные объемы газов и достигать при этом высокой степени очистки. В случае применения твердого сорбента отпадает опасность загрязнения технологического газа вторичными примесями.

Недостатки адсорбционных методов, препятствующие их широкому внедрению в промышленность, заключаются в периодичности процесса очистки, высокой стоимости регенерации адсорбентов и сравнительно низкой эффективности аппаратуры. Существенным недостатком пористых сорбентов является снижение их адсорбционной активности в процессе эксплуатации, особенно при очистке многокомпонентных смесей.