Camgora.ru

Автомобильный журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройство и принципы действия адсорбционных аппаратов

Устройство и принципы действия адсорбционных аппаратов.

Аппараты, в которых осуществляется процесс адсорбции, называются адсорберами. По состоянию слоя адсорбента в аппарате адсорберы можно разделить на три группы: 1 — адсорберы с неподвижным слоем адсорбента (аппараты периодического действия); 2 — адсорберы с псевдоожиженным слоем адсорбента; 3 — адсорберы с движущимся плотным слоем адсорбента. Последние две группы относятся к аппаратам непрерывного действия.

Адсорбер периодического действия с неподвижным слоем адсорбента.На рис.6.7 представлена схема адсорбера с неподвижным слоем адсорбента. Периодические процессы часто осуществляют в четыре стадии.

Рис. 6.7.Адсорбер с неподвижным слоем адсорбента: 1 — корпус; 2 — штуцер для подачи исходной газовой смеси (при адсорбции) и воздуха (при сушке и охлаждении); 3 — штуцер для отвода очищенного газа (при адсорбции) и воздуха

(при сушке и охлаждении); 4 — барботер при подаче острого водяного пара при десорбции; 5 — штуцер для отвода водяного пара при десорбции;

6 — штуцер для отвода конденсата водяного пара; 7 — люк для загрузки адсорбента;

8 — люки для выгрузки адсорбента; 9 — слой адсорбента; 10 — колосниковая решетка, на которую насыпан адсорбент.

Первая стадия — собственно адсорбция, т.е. насыщение адсорбента поглощаемым компонентом. Исходная газовая смесь подается в корпус 1 аппарата через штуцер 2, проходит через слой адсорбента 9 и очищенные газы выходят через штуцер 3.

Вторая стадия — десорбция поглощенного компонента из адсорбента. Подача исходной смеси газов прекращается, и в аппарат подается водяной пар через барботер 4. Смесь паров десорбированного компонента и воды удаляется через штуцер 5. Конденсат водяного пара отводится из аппарата после десорбции через штуцер 6.

Третья стадия — сушка адсорбента. Перекрывается вход и выход водяного пара, после чего влажный адсорбент сушится горячим воздухом, поступающим в аппарат через штуцер 2 и выходящим из аппарата через штуцер 3.

Четвертая стадия — охлаждение адсорбента. Прекращается подача горячего воздуха, после чего адсорбент охлаждается холодным воздухом, поступающим в аппарат через штуцер 2 и выходящим через штуцер 3.

По окончании четвертой стадии цикл работы аппарата начинается снова со стадии адсорбции. Загрузку и выгрузку адсорбента производят периодически через люки 7 и 8.

На рис.9.8 показан по стадийный график работы двух адсорберов периодического действия в схеме установки непрерывного действия.

Рис.6.8.График работы двух адсорберов.

В данном случае время собственно адсорбции tаравно сумме времени стадий десорбции tд, сушки tcи охлаждения t0, т.е.

Если продолжительность стадий десорбции, сушки и охлаждения превышает продолжительность стадии адсорбции, то непрерывность работы установки достигается применением большего числа адсорберов.

Адсорбер с псевдоожиженным слоем адсорбента. На рис.6.9 показана схема адсорбера непрерывного действия с псевдоожиженным слоем адсорбента.

Рис. 6.9.Адсорбер с псевдоожиженным слоем адсорбента:

1 — корпус; 2 –газораспределительная решетка; 3 — сепаратор;

4 — штуцер для отвода очищенных газов; 5 — штуцер для подвода

исходной газовой смеси; 6 — труба для подвода свежего адсорбента;

7 — труба для отвода отработанного адсорбента; 8 – псевдоожиженный

Работает адсорбер следующим образом. Исходная газовая смесь поступает в аппарат через штуцер 5, проходит через газораспределительную решетку 2 и псевдоожиженный слой адсорбента 8.

Адсорбент поглощает из газовой смеси адсорбтив, а очищенные газы входят в сепаратор 3, где очищаются от уносимых потоком газа частиц адсорбента, далее очищенные газы выходят из аппарата через штуцер 4. В аппарат непрерывно подается свежий адсорбент по трубе 6 и непрерывно из него отводится отработанный адсорбент по трубе 7. В случае, если заданной степени очистки в одном аппарате достигнуть нельзя, то устанавливается последовательно несколько аппаратов. В самом адсорбере (аппарате) протекает только стадия адсорбции, а регенерация отработанного адсорбента проводится в других аппаратах, которые на приведенной схеме не показаны.

Адсорбер непрерывного действия с движущимся плотным слоем адсорбента. На рис.6.10 приведена схема адсорбера непрерывного действия с движущимся плотным слоем зернистого адсорбента. Адсорбер представляет собою колонну, в которую встроены холодильник 1, подогреватель 7 и распределительные тарелки 2. Зернистый адсорбент, вводимый в аппарат, движется сверху вниз, скорость движения его регулируется внизу затвором-отводником 8.

Распределительные тарелки в адсорбере служат для равномерного распределения адсорбента по поперечному сечению аппарата и препятствуют переходу газовой фазы из одной зоны в другую. Холодильник 1 служит для охлаждения нагретого регенерированного адсорбента, который движется по трубкам, а в межтрубном пространстве движется холодная вода.

Рис. 6.10.Адсорбер с движущимся плотным слоем адсорбента:

1 — холодильник; 2 – распределительные тарелки; 3 — адсорбционная секция;

4 – распределительное устройство для исходной газовой смеси; 5 — патрубок для исходной газовой смеси; 6,10 — патрубки для входа и выхода горячего теплоносителя; 7 — подогреватель десорбционной секции; 8 – затвор-отводник адсорбента; 9 – распределительное устройство для острого водяного пара;

11 — патрубок для отвода водяного пара с продуктами десорбции;

12 — патрубок для отвода очищенных газов; 13, 14 — патрубки для ввода и вывода охлаждающей воды; 15 — патрубок для ввода острого водяного пара;

16 — патрубок для ввода очищенного абсорбента;17-патрубок для отвода влажного очищенного адсорбента.

Подогревание десорбционной зоны 7 служит для нагревания адсорбента в процессе десорбции. Адсорбент движется по трубам, а в межтрубное пространство поступает горячий теплоноситель. При движении сверху вниз адсорбент вначале охлаждается до указанной температуры в трубах холодильника 1 и через распределительную тарелку поступает в адсорбционную секцию 3. Здесь он взаимодействует с исходной газовой смесью, которая поступает из распределительного устройства 4 и движется противотоком к направлению движения адсорбента, т.е. вверх.

Очищенные от поглощаемого компонента газы выходят через штуцер 12. Адсорбент же через распределительную тарелку 2 поступает в зону десорбции, проходит через трубки подогревателя 7, где нагревается. Противотоком по отношению к адсорбенту движется вытесняющее вещество (острый водяной пар), которое поступает в зону десорбции через распределительное устройство 9. Водяной пар с вытесненным из адсорбента компонентом выходит из зоны десорбции через патрубок 11. Регенерированный влажный адсорбент выходит из аппарата через патрубок 17 и при помощи пневмотранспорта направляется в патрубок 16 адсорбера. При движении в линии пневмотранспорта (на схеме пневмотранспортная линия не показана) адсорбент сушится в потоке нагретого воздуха.

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ.

Кристаллы представляют собой однородные твердые тела различной геометрической формы, ограниченные плоскими гранями.

Кристаллизацией называется процесс образования твердой фазы в виде кристаллов из растворов и расплавов, а также из газов и паров.

— выделение кристаллической фазы из растворов и расплавов;

— глубокой очистки веществ от примесей;

Геометрическая форма кристаллов для каждого вещества специфична. Всего известно 32 вида симметрии кристаллов.

В промышленности наибольшее распространение получила кристаллизация из растворов. Поэтому далее рассмотрим кристаллизацию из растворов.

Процесс кристаллизации происходит только в том случае, когда исходная фаза находится в состоянии пересыщения или переохлаждения. Пересыщенными называют такие растворы, в которых концентрация растворенного вещества выше его растворимости. Поскольку пересыщенные растворы неустойчивы, то из нихвыделяется избыточное количество растворенного вещества, т.е. происходит процесс кристаллизации. После прекращения выделения кристаллов раствор становятся насыщенным. Такой раствор называют маточным.

Кристаллизация состоит из двух основных стадий: образование зародышей кристаллов и роста кристаллов.Причем обе стадии протекают одновременно. Если скорость образования зародышей кристаллов больше скорости их роста, то получается большое количество мелких кристаллов, и наоборот.

Кристаллизация из растворов является процессом, обратным растворению.Поэтому тепловой эффект кристаллизации равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту растворения. Это означает, что вещества, растворяющиеся с поглощением теплоты, кристаллизуются с выделением теплоты, и наоборот.

В промышленности используют два основных метода кристаллизации: изотермический, в котором перенасыщение раствора достигается удалением части растворителя путем выпаривания при постоянной концентрации( температура постоянна), и изогидрический, при котором пересыщение раствора достигается охлаждением раствора при сохранении массы растворителя.

Используются также комбинированный метод (комбинация первых двух) – кристаллизация под вакуумом, при которой одновременно происходит отгонка растворителя и понижение температуры. Кроме рассмотренных основных методов кристаллизации в промышленности применяется также высаливание при котором

в раствор вводят добавки (соли, кислоты и др.) снижающие растворимость кристаллизующего вещества.

Стадии процесса кристаллизации:

— подготовка раствора (доведение раствора до пересыщения),

Устройство и принцип действия адсорберов

Процессы адсорбции проводятся в основном следующими способами: 1) с неподвижным слоем адсорбента; 2) с движущимся слоем адсорбента; 3) с псевдоожиженным слоем адсорбента.

8.5.1. Адсорберы с неподвижным слоем адсорбента

Наибольшее распространение в промышленности находят вертикальные и горизонтальные адсорбционные аппараты с неподвижным слоем (рис. 8.2).

Рис. 8.2. Адсорберы с неподвижным слоем адсорбента:

а – вертикальный; б – горизонтальный; 1 – корпуса;

2 – опорно-распределительные решетки; 3 – люки для выгрузки адсорбента; 4 – люки для загрузки адсорбента

Адсорберы с неподвижным слоем адсорбента являются аппаратами периодического действия. Вертикальный и горизонтальный адсорберы имеют корпус 1 со слоем адсорбента, находящимся на опорно-распределительной решетке 2. Исходная газовая смесь проходит через слой адсорбента сверху вниз. При десорбции водяным паром его подают через нижний штуцер, конденсат отводится через штуцер в днище, а пар вместе с десорбированным веществом уходит через штуцер в крышке. Загрузка и выгрузка адсорбента производятся через люки 4 и 3. Основной недостаток горизонтальных адсорберов – неравномерное распределение потоков по сечению адсорбента и образование застойных зон. Несмотря на простоту конструкции и малое гидравлическое сопротивление, эти адсорберы не нашли широкого применения в промышленности.

Вертикальные адсорберы применяют для адсорбции газов в случае малой и средней производительности. Для обработки больших объемов газов (порядка 30000 м3/ч и выше) используют горизонтальные и кольцевые (здесь не представлены) адсорберы, обладающие незначительным гидравлическим сопротивлением.

Несмотря на периодичность работы аппаратов с неподвижным слоем, адсорбционные установки работают непрерывно, в них включают несколько адсорберов, причем их число определяется в соответствии с продолжительностью адсорбционно-десорбционного цикла. Схема такой рекуперационной установки представлена на рис. 8.3.

Исходную газовую смесь подают в адсорбер 1, заполненный активным углем. После насыщения слоя в адсорбере 1 его переключают на стадию десорбции, а исходную смесь направляют в адсорбер 2. Адсорбент регенерируют острым динамическим водяным паром, подаваемым в нижнюю часть адсорбера. Динамический пар уносит пары адсорбата в конденсатор 3. Конденсат адсорбата в смеси с водой идет далее на разделение. Сушку адсорбента производят горячим воздухом, подаваемым в адсорбер через калорифер 4. Охлаждают адсорбент атмосферным воздухом, подаваемым по обводной линии.

Число стадий цикла работы адсорбционной установки может составить четыре (адсорбция, десорбция, сушка, охлаждение), три (адсорбция, десорбция, сушка или охлаждение) или две (адсорбция, десорбция). Двухстадийными являются короткоцикловые безнагревные адсорбционные установки, служащие для очистки и разделения газов (рис. 8.4).

Газовая смесь поступает под небольшим давлением в адсорбер 1, где в течение нескольких минут происходит преимущественная адсорбция одного из компонентов. После этого из адсорбера 1 под вакуумом десорбируют и откачивают поглощенный компонент, в то время как адсорбер 2 работает на стадии адсорбции.

Рис. 8.3. Схема рекуперационной адсорбционной установки: 1, 2 – адсорберы; 3 – конденсатор водяного пара и паров десорбированного вещества; 4 – калорифер; 5 – конденсато- отводчик

Рис. 8.4. Схема короткоцикловой безнагревной адсорбционной

установки (1, 2 – адсорберы)

Короткоцикловые адсорбционные установки отличаются ком-актностью и малой энергоемкостью, поскольку отсутствует подвод теплоты на стадии десорбции. Применение таких установок ограничено системами, в которых адсорбционное равновесие характеризуется пологими изотермами адсорбции.

|следующая лекция ==>
Кинетика адсорбции|Слоем адсорбента

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

3. Устройство и принцип действия абсорберов

Процесс абсорбции осуществляется в специальных аппаратах — абсорберах.

Абсорбция, как и другие процессы массопередачи, протекает на поверхности разде­ла фаз. Для интенсификации процесса абсорбции необходимы аппараты с развитой поверх­ностью контакта между жидкой и газовой фазами (абсорбента с газом-носителем). По спосо­бу образования этой поверхности и диспергации абсорбента, что непосредственно связано с конструктивными особенностями абсорберов, их можно подразделить на четыре основ­ные группы: 1) пленочные; 2) насадочные; 3) барботажные (тарельчатые); 4) распыливаю-щие или распылительные (брызгальные).

По способу организации массообмена абсорбционные устройства принято делить на аппара­ты с непрерывным и ступенчатым контактом фаз. К устройствам с непрерывным контактом можно отнести насадочные колонны, распылительные аппараты (полые скрубберы, скрубберы Вентури, ротоклоны и др.), однополочные барботажные и пенные устройства, а к устройствам со ступенча­тым контактом — тарельчатые колонны, многополочные барботажные и пенные устройства.

Для абсорбции газовых загрязнителей чаще всего применяются насадочные и тарельчатые колонные аппараты.

4. Насадочные колонны

Насадочные абсорберы получили наибольшее применение в промышленности. В на-садочных колоннах обеспечивается лучший контакт обрабатываемых газов с абсорбентом, чем в полых распылителях, благодаря чему интенсифицируется процесс массопереноса и уменьшаются габариты очистных устройств.

Эти абсорберы представляют собой колонны, заполненные насадкой — твердыми те­лами различной формы. Некоторые распространенные типы насадок показаны на рис. 2.

К основным характеристикам насадки относят ее удельную поверхность f (м 2/м3) и свободный объем ε (м 3 /м 3 ). Еще одной характеристикой насадки является ее свободное сечение S (м 2 /м 2 ). Принимают, что свободное сечение насадки S равно по величине ее сво­бодному объему, т. е. S = ε .

Рис. 2. Виды насадки:

а — насадка из колец Рашига: 1 — отдельное кольцо; 2 — кольца навалом; 3 — регулярная на­садка; б — фасонная насадка: 1 — кольца Палля; 2 — седлообразная насадка «Инталокс»; 3 -кольца с крестообразными перегородками; 4 — керамические блоки; 5 — витые из проволо­ки насадки;

6 — кольца с внутренними спиралями; 7- пропеллерная насадка; 8 — деревянная хордовая насадка.

Максимальную поверхность контакта на единицу объема образуют седлообразные насад­ки «Инталокс» (рис. 2,б-2). Они имеют и минимальное гидравлическое сопротивление, но стои­мость их выше, чем колецевых насадок. Из кольцевых насадок наилучший контакт создают коль­ца Палля (рис. 2,б-1), но они сложны в изготовлении и дороже колец Рашига (рис. 2,а). Хордовые деревянные насадки (рис. 2,б-8) имеют минимальную удельную поверхность и стоимость.

В качестве насадки наиболее широко применяют тонкостенные кольца Рашига (рис. 2, а), имеющие высоту, равную диаметру, который изменяется в пределах 15-150 мм. Кольца малых размеров засыпают в колонну навалом. Большие кольца (от 50×50 мм и выше) укладывают правильными рядами, сдвинутыми друг относительно друга. Такой

способ заполнения аппарата насадкой называют загрузкой в укладку, а загруженную та­ким способом насадку — регулярной. Регулярная насадка имеет ряд преимуществ перед нерегулярной, навалом засыпанной в колонну: обладает меньшим гидравлическим сопро­тивлением, допускает большие скорости газа. Однако регулярная насадка требует более сложных по устройству оросителей, чем насадка, засыпанная навалом.

Хордовую насадку (см. рис. 2, б-8) обычно применяют в абсорберах большого диа­метра. Несмотря на простоту ее изготовления, хордовая насадка вследствие небольших удельной поверхности и свободного сечения вытесняется более сложными и дорогостоя­щими видами фасонных насадок, часть из которых представлена на рис. 2.

Устройство насадочной колонны диаметром 1000 мм и расположение ее конструктивных элементов показано на рис. 3.

Эффективность массопередачи в насадочных колоннах значительно зависит от равномерности распределения потоков контактирующих фаз, соотношения их скоростей и условий орошения элементов насадки.

Жидкость в насадочной колонне течет по элементу насадки в виде тонкой пленки, поэтому поверхностью контакта фаз является в основном смоченная поверхность насадки. Однако при перетекании жидкости с одного элемента насадки на другой пленка жидкости разрушается и на нижележащем элементе образуется новая пленка. При этом часть жид­кости проходит на расположенные ниже слои насадки в виде струек, капель и брызг. Часть поверхности насадки, в основном в местах соприкосновения насадочных элементов друг с другом, бывает смочена неподвижной (застойной) жидкостью.

Равномерность распределения газа по сечению абсорберов зависит от способа его ввода в аппарат. При вводе по оси аппарата газ движется преимущественно в центральной его части, лишь постепенно заполняя все сечение аппарата. Наличие опорно-распределительной решетки значительно повышает равномерность движения газа в ос­новном объеме аппарата. Для насадочных колонн очень важным является равномерный по сечению колонны ввод газа под опорную решетку, для того чтобы избежать байпасирова-ния газа в насадке по ее высоте. С этой целью расстояние между днищем абсорбера и на­садкой делают достаточно большим.

Начальная равномерность распределения абсорбента достигается посредством ее диспергиро­ванной подачи на поверхность насадки через распылительные форсунки или распределительные та­релки с большим числом отверстий. При дальнейшем передвижении жидкости ее контактирование с газовой фазой ухудшается из-за оттока к стенкам колонны. Поэтому высоту насадки делят на не­сколько слоев (ярусов), устанавливая между ними перераспределительные устройства в виде тарелок (рис. 4).

Конструкции тарелок (по ОСТ 26-705-73) распределительных ТСН-III (а) и перераспредели­тельных ТСН-П (б) для стандартных типоразмеров насадочных колонн показаны на рис. 4, а их технические характеристики приведены в приложении 4.

Недостаточное орошение элементов насадки ведет к недоиспользованию поверхности ее контакта. Значительный избыток жидкости может вызвать частичное затопление насадки, что также ведет к ухудшению контакта фаз на поверхности насадочных элементов. Ориентировочно минимальную плотность орошения р^ м 3 /ч на 1 м 2 поверхности насадки, можно принять как 0,12 fv, где fv — удельная поверхность насадки, м /м3 , а максимальную плотность орошения — в 4. 6 раз выше минимальной.

Соотношение расходов жидкости и газа, поступающих в колонну, должно соответ­ствовать оптимальному гидравлическому режиму работы насадочного слоя. При низких расходах газа наблюдается пленочное стекание жидкости. С увеличением подачи газа на­ступает момент, когда часть жидкости начинает задерживаться и скапливаться в слое на­садки, а его гидравлическое сопротивление быстро растет. Такой режим называют нача-

лом (точкой) подвисания (или торможения). Дальнейшее увеличение расхода газа приво­дит к запиранию потока жидкости и ее эмульгированию. При этом наступает обращение, или инверсия, фаз (жидкость становится сплошной фазой, а газ — дисперсной). Соответст­вующий режим называют началом (точкой) захлебывания. Режим эмульгирования соот­ветствует максимальной эффективности насадочных колонн вследствие увеличения кон­такта фаз, но это повышение эффективности насадочной колонны сопровождается резким увеличением ее гидравлического сопротивления.

Скорость захлебывания снижается с увеличением отношения расхода жидкости к расходу газа, насыпной плотности насадки и с уменьшением размера насадочных элемен­тов, а также зависит от типа насадки.

Насадочные абсорберы должны работать с максимально возможными скоростями газово­го потока, при которых насадка не захлебывается. Обычно эта скорость превышает поло­вину скорости захлебывания. Для колец Рашига ее можно принимать до 60. 80%, для седлообразных насадок — до 60. 85% от скорости захлебывания.

Рис. 3. Конструкция насадочной колонны.

Рис. 4. Конструкции распределительных тарелок.

При выборе размеров насадки необходимо учитывать, что с увеличением размеров ее элементов увеличивается допустимая скорость газа, а гидравлическое сопротивление насадочного абсорбера снижается.

Диаметр колонны с крупной насадкой будет ниже, несмотря на то что высота насад­ки несколько увеличится по сравнению с абсорбером, заполненном насадкой меньших размеров. Это особенно относится к абсорбции хорошо растворимых газов.

Сорбционные аппараты

Среди сорбционных процессов в пищевой промышленности наиболее широкое распространение получили абсорбция (процессы в системе газ, пар – жидкость) и адсорбция (система газ, пар, жидкость – твердое тело). В пищевой промышленности аппараты для проведения этих процессов используются в основном на заключительных стадиях технологического цикла для очистки и улучшения качества готовых продуктов, а также для улавливания ценных веществ и вредных выбросов.

Абсорберы

Классификация абсорберов обусловлена конструктивными элементами аппаратов с помощью которых взаимодействующие фазы приводятся между собой в тесное соприкосновение. Различают следующие основные типы абсорберов: пленочные, поверхностные, барботажные, распылительные и механические.

Различают три разновидности пленочных абсорберов: каскадные, трубчатые и насадочные. Принцип действия этих аппаратов основан на взаимодействии поднимающегося вверх газа (пара) с пленкой жидкости, стекающей вниз.

Каскадный абсорбер

Конструкция каскадного абсорбера (рисунок 1) представляет собой систему неподвижно установленных в корпусе 1 аппарата перегородок 2 по которым жидкая фаза стекает вниз сплошным пото­ком не образуя пространства для свободного движения газа.

Газовая фаза подается в аппарат в нижней части корпуса и поднимаясь вверх вступает во взаимодействие с жидкостью, в результате которого происходит массообменный процесс перехода компонентов из газа в жидкость.

Благодаря простоте конструкции и высокой эффективности пленочные абсорберы получили широкое распространение в промышленности.

1-корпус; 2-перегородки; 3-вход газовой фазы; 4- вход жидкости; 5-выход газа; 6-выход жидкости
Рисунок 1 – Каскадный абсорбер

Насадочный абсорбер

Насадочные абсорберы (рисунок 2), представляют собой цилиндрическую колонну 1, заполненную насадочными телами 2 (кольца или другие твердые тела), которые укладываются на опорные решетки 4, имеющие отверстия для прохождения газа и стока жидкости. Абсорбирующая жидкость из разбрызгивателя 3 стекает по поверхности насадочных тел в виде тонкой плёнки, а в промежутках между ними – в виде струй и капель. Газ, подлежащий разделению, поднимается вверх. Абсорбтив поглощается жидкостью. При достаточной плотности орошения, характеризуемой расходом жидкости (м 3 /с) на единицу площади поперечного сечения аппарата (м 2 ), практически вся поверхность элементов насадки покрыта жидкостными плёнками, так что поверхность массопередачи близка к суммарной поверхности насадочных тел.

1 – корпус, 2 – слой насадки, 3 – распылитель жидкости, 4 – опорная решетка
I – загрязнённый газ, II – очищенный газ, III – свежий абсорбент, IV – отработанный абсорбент
Рисунок 2 – Насадочный абсорбер

Плёночный абсорбер с конусами

Плёночным аппаратом с организованным течением плёнки являются – абсорбер с системой конусов (рисунок 3). Абсорберы состоят из корпуса 1, на внутренней поверхности которого установлены неподвижные конуса 2. На валу 4 закреплены внутренние конуса 3. При вращении внутренних конусов 3, жидкость распыляется тонким слоем на неподвижные 2 образуя плёночные завесы. Прорыв газа через такие завесы приводит к образованию пены; за счёт этого улучшается площадь контакта.

Поверхностный абсорбер

Поверхностный абсорбер (рисунок 4). Данный аппарат состоит из некоторого количества прямых труб 1 внутри которых движется жидкая фаза. Противоточно жидкости осуществляется движение газовой среды. Для увеличения эффективности массообменного процесса внутри труб могут быть установлены различного типа перегородки которые способствуют турбулезации потока жидкости, а следовательно, увеличивают поверхность контакта фаз.

1 – трубы; 2 – вход жидкости; 3 – вход газа; 4 – выход газа; 5 – выход жидкости
Рисунок 4 -Поверхностный абсорбер

Колокольчатый абсорбер

Аппараты барботажного типа выполняют двух видов; тарельчатые и колонные. В тарелочных барботажных аппаратах применяют тарелки различных типов. Конструктивно тарелки в абсорберах не отличаются от тарелок в ректификационных аппаратах, которые рассмотрены ранее.

Принцип действия колокольчатого абсорбера (рисунок 5) основан на подаче под избыточным давлением газа в слой подвижной жидкости. Газовая фаза подается в жидкость через распределительное устройство, которое обеспечивает пузырьковый режим работы аппарата.

К недостаткам этих аппаратов относится довольно большое гидравлическое сопротивление, возникающее при прохождении пузырьков газа через слой жидкости.

Распылительный абсорбер

В распылительных абсорберах жидкость подается в аппарат через форсунки, расположенные в различных частях установки (рисунок 6) Распределение жидкости в виде мелких брызг способствует увеличению поверхности контакта фаз, т.е. массообменный процесс протекает более интенсивно. Это, в свою очередь, ведет к увеличению степени поглощения компонентов, содержащихся в газовой фазе.

1 – корпус; 2 – форсунки; 3 – вход жидкости; 4 – вход газа; 5 – выход жидкой фазы; 6 – выход газа
Рисунок 6 – Распылительный абсорбер

В механических абсорбцион­ных аппаратах контакт между: газом и жидкостью осуществля­ется с помощью различных уст­ройств. Чаще всего в роли таких устройств выступают мешалки.

В последнее время все большее распространение в промышленности получают ротационные аппараты, которые газа, по принципу действия относят к механическим абсорберам. Устройство ротационных абсорберов конструктивно не отличается от аналогичных ректификационных аппаратов.

Адсорберы

Адсорберы по принципу действия практически не отличаются от абсорбционных аппаратов. Однако применение твердого поглотителя вносит значительные отличия в конструкцию аппаратов. Кроме этого, при проведении адсорбционного процесса, в технологический цикл включаются вспомогательные операции: десорбция и сушка адсорбента с целью его дальнейшего использования.

Адсорбер периодического действия

Схема адсорбционного аппарата периодического действия представлена на рисунке 7.

1-корпус; 2-газораспределительная решетка; 3-адсорбент; 4 – вход газа; 5-загрузка адсорбента; 6-выход газовой фазы; 7-выгрузка адсорбента; 8- распределительное устройство
Рисунок 7 – Адсорбер периодического действия

Адсорбент загружается внутрь корпуса аппарата и размещается на газораспределительной решетке 2. Очищаемый газ (жидкость) поступает в нижнюю часть корпуса. Газораспределительная решетка равномерно распределяет поступающую среду по сечению аппарата. Выход очищенного газа осуществляется в верхней части установки. С целью много­кратного использования адсор­бента в аппарате имеется расп­ределительное устройство 8 для подвода водяного пара. Обработка острым паром очищает адсорбент от извлеченных из газа компонентов методом десорбции.

Интенсификация адсорб­ционного процесса в аппаратах периодического действия возможна за счет увеличения удельной поверхности контакта взаимодействующих фаз. Это достигается созданием режима “кипящего” слоя. Режим “кипящего” слоя обусловлен высокими скоростями движения газа или жидкости. При таком режиме работы на выходе из аппарата в верхней части адсорбера устанавливают сепаратор для предотвращения уноса частиц адсорбента. В промышленности обычно используют два адсорбера периодического действия. Это позволяет вести технологический цикл в непрерывном режиме. То есть в одном аппарате осуществляется рабочий процесс, а в другой установке производится регенерация адсорбента.

Более эффективными являются адсорберы непрерывного действия. По принципу действия различают адсорберы с движущимся и с кипящим слоем адсорбента.

Адсорбер с движущимся слоем адсорбента

Адсорбер с движущимся слоем адсорбента изображен на рисунке 8. Аппарат выполняется в виде вертикальной колонны и разделен на секции. Адсорбент после регенерации направляется в верхнюю часть аппарата, где происходит охлаждение твердого поглотителя. Охлажденный адсорбент поступает в среднюю часть колонны, где и происходит основной процесс массообмена между взаимодействующими фазами. Газовая или жидкая фаза поступает через распредели­тельное устройство 2, равномерно распределяется по сечению аппарата и движется противоточно движению адсорбента. В нижней части адсорбера осуществляется регенерация адсорбента с помощью острого водяного пара, который подается так же как и газовая фаза через распределительное устройство. Для удаления газовой фазы и обратного пара в аппарате установлены тарелки – затворы 3.

1 – корпус; 2 – распределительное устройство; 3 – тарелки –затворы; 4 – вход газа; 5 – выход газа; 6 – вход адсорбента; 7 – выход адсорбента
Рисунок 8 – Адсорбер с движущимся слоем адсорбента

В адсорбере с кипящим слоем адсорбента скорость движения газовой фазы имеет более высокие значения, чем в аппарате с движущимся слоем твердого поглотителя. В данных аппаратах наблюдается строгий противоток между фазами, а процесс проходит более интенсивно вследствие большей удельной поверхности контакта фаз.

Следует отметить, что для интенсификации процессов абсорбции и адсорбции необходимо понижать температуру процесса и повышать давление. Это связано с тем, что поглощение компонентов чаще всего происходит с выделением тепла, а в ходе процесса общее давление снижается из за поглощения части газовой среды. Поэтому в сорбционных аппаратах предусматриваются приспособления для подачи охлаждающего агента.

Адсорбер с кипящим слоем мелкодисперсного сорбента

Адсорбер с кипящим слоем мелкодисперсного сорбента (рисунок 9). Поток исходного газа I, содержащего адсорбтив, является ожижающим агентом: пройдя газораспределительное устройство 7, он приводит в псевдоожиженное состояние мелкозернистый сорбент II и покидает слой через сепарационное устройство 3 и систему циклонов 4. Расширенное сепарационное пространство уменьшает пылеунос благодаря понижению рабочей скорости газа.

1 – аппарат с псевдоожиженным слоем, 2 – стояки, 3 – сепарационная зона, 4 – циклоны, 5 – холодильное устройство, 6 – подрешёточная камера, 7 – газораспределительная решётка;
I – газ, II – псевдоожиженный слой сорбента, IIс – свежий сорбент, IIн – насыщенный сорбент, III – хладоагент.
Рисунок 9 – Односекционный адсорбер непрерывного действия с кипящим слоем сорбента

Сорбент, отделённый в циклонах от газового потока, возвращается в псевдоожиженный слой по опускным стоякам 2. поток свежего сорбента IIс постоянно подаётся в аппарат питателем. Поток насыщенного адсорбатом сорбента IIн непрерывно отводится из аппарата. При высоких тепловых эффектах адсорбции, если газ необеспечивает необходимого отвода теплоты, в псевдоожиженном слое размещают холодильные устройства 5, позволяющие поддерживать температуру процесса на должном уровне.

Ответы на любые вопросы

  • Краткие сведения
  • Для чего нужен абсорбер в автомобиле?
  • Принцип работы абсорбера
  • Недостатки устройства
  • Признаки неисправности адсорбера
  • Видео о работе топливного абсорбера

Когда-то никого особо не волновал уровень загрязнения автомобилями окружающей среды. Но в наш век заботы об экологии каждая производимая машина имеет абсорбер топливный. Что это, должен знать каждый водитель, поскольку ему обязательно придется менять это устройство по истечении определенного времени.

Краткие сведения

Адсорбцией называется процесс поглощения одного вещества (более разреженного) другим (более плотным). При этом преобразования одних химических веществ в другие не происходит. Этот принцип находит применение в разнообразных сферах человеческой жизни – от медицины до промышленности.

В качестве веществ-поглотителей применяются:

  • Содержащее углерод вещество органического происхождения, имеющее поры;
  • Высушенный гель;
  • Алюмосиликаты кальция и натрия;
  • Различные минералы, встречающиеся в естественной среде.

Начиная со второго поколения экологического стандарта серии «Евро» все производимые автомобили должны иметь специальную емкость для поглощения бензиновых или дизельных паров. Европейские производители, пренебрегающие этими правилами, штрафуются. Зарубежные заводы-нарушители теряют европейский рынок.

Поглотитель представляет собой небольшую цилиндрическую емкость, расположенную под капотом автомобиля в непосредственной близости от двигателя.

Для чего нужен абсорбер в автомобиле?

Адсорбция топливных паров происходит в каждой современной модели автомобиля. Благодаря этой технологии удается достичь таких целей:

  • Значительная экономия бензина. Благодаря конструкции поглотителя часть топливных газов, которые успели сконденсироваться, утекают обратно в бензобак.
  • Обитателей салона автомобиля больше не будет беспокоить неприятный запах, который имел место во многих старых моделях.
  • Крышка бензобака теперь открывается гораздо легче. Еще в позапрошлых поколениях автомобилей в жаркую погоду давление в баке настолько возрастало, что открыть топливный бак было физически сложно.
  • Производители заявляют о высоком дружелюбии автомобилей с поглотителем к окружающей среде. Ведь благодаря этим нехитрым устройствам ядовитые для атмосферы газы не поступают в воздух. Учитывая то, что машин в мире насчитывается несколько миллиардов, экологическая польза становится достаточно очевидной.
  • Безопасность. Благодаря работе системы поглощения паров удается снизить (хотя и не намного) взрывоопасность работающих на жидком топливе железных коней.

Принцип работы абсорбера

Механизм действия адсорбера выглядит следующим образом:

  1. В состоянии покоя двигателя автомобиля, в бензиновом баке начинает повышаться давление газов, испаряющихся с поверхности топлива.
  2. Эти пары поступают в специальную емкость, где происходит разделение их на жидкую и газообразную фракции.
  3. Жидкость стекает обратно в бензобак, а газы под сильным давлением переходят по системе трубок в поглотитель.
  4. После того, как водитель повернет ключ зажигания, электронная схема автомобиля даст сигнал открыться клапану на моторе.
  5. Из поглотителя начинают вырываться газы.
  6. Весь объем скопившихся паров поступает в камеру сжигания горючей смеси.
  7. После поступления в двигатель, вышедшее из адсорбера вещество подлежит полному сгоранию.
  8. Количество поступающих в двигатель газов зависит от временного промежутка, в который был открыт клапан.

Недостатки устройства

Несмотря на то, что поглотитель имеет на борту практически всякий продающийся на рынке автомобиль, это совершенно не значит, что он лишен недостатков:

  • Габариты устройства достаточно значительные, из-за чего оно занимает довольно большое полезное пространство в передней части машины;
  • Существенная дороговизна установки. Поставить данный прибор на старый автомобиль – достаточно дорогое удовольствие, которое вряд ли может окупить некоторая экономия топлива. Все входящие с конвейера автомобили включают плату за поглотитель в качестве наценки к стоимости.
  • В среде автолюбителей распространено мнение, что аппарат «душит» двигатели внутреннего сгорания и значительно снижает динамику машины. Также якобы падают обороты и время отклика педали газа. Все это, однако, не находит никакого подтверждения в современных исследованиях.
  • В случае поломки водителю стоит срочно поехать в ближайший техцентр, иначе сломанный абсорбер доставит немало хлопот. Самое малое, с чем придется столкнуться – падение мощности двигателя. В запущенных случаях ломается топливный насос. Кроме того, известны случаи аварий от вылетевшей на большой скорости крышки бензобака под давлением паров.

Признаки неисправности адсорбера

Относительная простота конструкции абсорбера не спасает устройство от поломок. Перечислим основные внешние признаки проблем с работой поглотителя:

  1. Рост давления газов в топливном баке, о чем возвещает шипящий звук при открытии крышки топливного бака.
  2. В качестве косвенного признака можно учесть падение количества оборотов двигателя на холостом ходу. Нужно отметить, что данный симптом может сопровождать огромное количество «болезней» автомобиля. Поэтому необходимо более детальное обследование.
  3. Увеличение времени разгона. Происходит это потому, что при неполадках с поглотителем в первую очередь начинает страдать топливный насос.
  4. Специфический запах топлива в интерьере машины.

Если удалось обнаружить несколько из этих признаков, посещение центра технического обслуживание обязательно. Нужно при этом иметь в виду, что стоимость замены устройства достаточно велика.

Токсичные для человеческого организма и природы газы, которые скапливаются в топливном баке, призван поглощать абсорбер топливный. Что это за неотъемлемый элемент конструкции авто, знают, однако, далеко не все автолюбители. Некоторые даже решаются удалить его с целью улучшения динамики мотора. Впрочем, негативный результат такого действия не заставит себя ждать.

Видео о работе топливного абсорбера

В этом ролике механик Дмитрий Осокин покажет принцип работы топливного абсорбера в современном автомобиле:

Абсорбер

Абсорбер (от лат. absorbeo — поглощаю) — аппарат для поглощения газов, паров, для разделения газовой смеси на составные части растворением одного или нескольких компонентов этой смеси в жидкости, называемой абсорбентом (поглотителем). Абсорбер обычно представляет собой колонку с насадкой или тарелками, в нижнюю часть которой подается газ, а в верхнюю — жидкость; газ удаляется из абсорбера сверху, а жидкость — снизу. Абсорбер применяется в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

В исследованиях по физике абсорберами называют материал, поглощающий часть энергии излучаемых частиц. Выбор материала зависит от задачи, обычно используют свинец и жидкий водород. Одно из последних применений таких абсорберов — ионизационное охлаждение.

Кроме того, в пневматике используются ударные абсорберы (shock absorber), предназначенные для поглощения энергии удара, для быстрой мягкой остановки поршня, детали.

Содержание

Виды абсорберов

При абсорбции процесс протекает на поверхности соприкосновения фаз. Поэтому абсорберы должны иметь развитую межфазную поверхность. Исходя из способа создания этой поверхности, абсорберы условно делят на три группы:

  • Поверхностные абсорберы
  • Барботажные абсорберы
  • Распыливающие абсорберы

Необходимо отметить, что один и тот же тип аппарата в зависимости от условий работы может работать в разных режимах. Так, например, насадочный колонный абсорбер может работать как в пленочном режиме, так и в барботажном.

Поверхностные абсорберы

Поверхность контакта фаз в поверхностных абсорберах создаётся за счёт фиксированной поверхности: либо зеркала жидкости (собственно поверхностые абсорберы), либо текущей плёнки жидкости (плёночные абсорберы), то есть поверхность контакта фаз в аппарате в известной степени определяется площадью элемента аппарата (например, насадки), хотя обычно и не равна ей.

Эти аппараты можно разделить на следующие типы:

  • Поверхностные абсорберы с горизонтальным зеркалом жидкости;
  • Насадочный абсорбер (с неподвижной насадкой);
  • Пленочные абсорберы;
  • Механические пленочные абсорберы

Аппараты с подвижной насадкой занимают промежуточное положение между насадочными и барботажными абсорберами и рассматриваются отдельно.

Барботажные абсорберы

В барботажных абсорберах поверхность межфазного контакта развивается потоками газовых струек или пузырьков, распределяющихся по жидкости. Поверхность контакта в таких аппаратах определяется гидродинамическим режимом (расходами газа и жидкости).

Многочисленные виды барботажных абсорберов можно разделить на следующие типы:

  • Абсорберы со сплошным барботажным слоем, в которых осуществляется непрерывный контакт между фазами;
  • Абсорберы тарельчатого типа со ступенчатым контактом между фазами;
  • Абсорберы с плавающей(подвижной) насадкой;
  • Абсорберы с механическим перемешиванием жидкости.

Распыливающие абсорберы

В распыливающих абсорберах поверхности контакта фаз образуется путём распылением жидкости в объёме газа на мелкие капли.

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • Дзеканье
  • Седов, Георгий Яковлевич

Смотреть что такое «Абсорбер» в других словарях:

абсорбер — абсорбер: Аппарат для поглощения газа (пара) жидкими поглотителями. Источник: ГОСТ Р 52445 2005: Газоочистители абсорбционные. Требования безопасности и методы испытаний … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

абсорбер — сущ., кол во синонимов: 2 • абсорбент (4) • поглотитель (16) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

абсорбер — – устройство для поглощения паров, например в бензобаке. EdwART. Словарь автомобильного жаргона, 2009 … Автомобильный словарь

Абсорбер — Абсорбер: аппарат для поглощения газа (пара) жидкими поглотителями. Источник: ГОСТ Р 52445 2005. Национальный стандарт Российской Федерации. Газоочистители абсорбционные. Требования безопасности и методы испытаний (утв. и введен в действие… … Официальная терминология

абсорбер — Аппарат для поглощения газов жидкостью (абсорбентом), развитую поверхность соприкосновения газа и жидкости в котором создают, используя форсунки, насадки и т.п. По принципу действия а. аналогичен скрубберу. [http://metaltrade.ru/abc/a.htm]… … Справочник технического переводчика

абсорбер — absorber Absorber – пристрій (металева колона або інша видовжена посудина), де здійснюють абсорбцію. Оскільки процес абсорбції починається на поверхні поділу фаз, то А. повинен забезпечувати максимальну поверхню контакту газової, рідкої та… … Гірничий енциклопедичний словник

Абсорбер — основной аппарат установки, в которой осуществляют абсорбцию (См. Абсорбция). В А. (часто называется также скруббером) создают развитую поверхность соприкосновения газа и жидкости. Известно несколько типов А. Насадочный А. (рис. 1)… … Большая советская энциклопедия

абсорбер — основной аппарат установки, в которой осуществляют абсорбцию 1. Новый словарь иностранных слов. by EdwART, , 2009. абсорбер [от лат. absorbere поглощать] – аппарат для улавливания паров летучих растворителей (спирта, эфира, ацетона и др.) и газов … Словарь иностранных слов русского языка

Абсорбер — [absorber; gas scrubber] аппарат для поглощения газов жидкостью (абсорбентом), развитую поверхность соприкосновения газа и жидкости в котором создают, используя форсунки, насадки и т. п. По принципу действия абсорбер аналогичен скрубберу … Энциклопедический словарь по металлургии

абсорбер — gertuvas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas, kuriame vyksta gertis. atitikmenys: angl. absorber; absorption apparatus vok. Absorber, m rus. абсорбер, m; абсорбционный аппарат, m pranc. absorbeur, m … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Устройство и принцип действия абсорберов

Абсорбция, как и другие процессы массопередачи, протекает на поверхности раздела фаз. Поэтому абсорбционные аппараты (абсорберы) — должны обеспечить развитую поверхность контакта между жидкой и газовой фазами. По способу образования этой поверхности, что непосредственно связано с конструктивными особенностями абсорберов, их можно подразделить на четыре основные группы: 1) пленочные; 2) насадочные; 3) тарельчатые; 4) распыливающие.

ПЛЕНОЧНЫЕ АБСОРБЕРЫ

Впленочных абсорберах поверхностью контакта фаз является поверхность жидкости, текущей по твердой, обычно вертикальной стенке. К этому виду аппаратов относятся: 1) трубчатые абсорберы; 2) абсорберы с плоскопараллельной или листовой насадкой; 3) абсорберы с восходящим движением пленки жидкости.

Трубчатый абсорбер.По устройству (рисунок 6.32) он аналогичен кожухотрубчатому теплообменнику. Абсорбент поступает на верхнюю трубную решетку, распределяется по трубам 2 и стекает по их внутренней поверхности в виде тонкой пленки. В абсорберах сбольшим числом труб для улучшения распреде- ления абсорбента по трубам применяют специаль- ные распределительные устройства. Газ движется по трубам снизу вверх навстречу стекающей жидкой пленке. В случае необходимости отвода теплоты абсорбции в межтрубное пространство абсорбера подают охлаждающий агент (обычно воду).

Рисунок 6.32 — Трубчатый пленочный абсорбер:1-корпус; 2 – трубки; 3 — перегородки

Абсорбер с плоскопараллельной насадкой.Такой аппарат представлен на рисунок 6.33. Пакет листовой насадки 1 в виде вертикальных листов из различного материала (металл, пластические массы, натянутая на каркас ткань и др.) помещают в колонну (абсорбер). В верхней части абсорбера находятся распределительные устройства 2 для обеспечения равномерного смачивания листовой насадки с обеих сторон.

Гидродинамика жидкой пленки, текущей по вертикальной стенке, достаточно подробно рассмотрена в гл. 6. Здесь же следует подчеркнуть, что пленочные противоточные колонны работают при скоростях газа, не превышающих скорости захлебывания. Начало захлебывания (подвисания) характеризуется резким возрастанием гидравлического сопротивления, а также количества находящейся в аппарате жидкости. При небольшом увеличении скорости газа аппарат начинает заполняться жидкостью, через которую барботирует газ. При дальнейшем повышении скорости происходит выброс жидкости вместе с газом через верхнюю часть аппарата или (при подаче жидкости снизу) переход к восходящему прямотоку.

В противоточных пленочных аппаратах допустимая скорость газа (т.е. скорость газа до точки захлебывания) достаточно высока — до 3-6 м/с. Гидравлическое сопротивление этих абсорберов мало, поскольку в пленочных абсорберах практически отсутствуют потери напора на преодоление местных сопротивлений. Поэтому пленочные противоточные аппараты целесообразно применять при больших производительностях по газу, необходимости малых гидравлических сопротивлений и сравнительно невысокой степени извлечения компонентов.

Пленочный абсорбер с восходящим движением пленки. Такие аппараты (рисунок 6.34, а, б) состоят из пучка труб труб 1, закрепленных в трубных решетках 2. Газ проходит через распределительные патрубки 4, расположенные соосно с трубами 1.

1-пакеты листовой насадки; 2-распределительное устройство

Рисунок 6.33 — Пленочный абсорбер с плоско-параллельной (листовой) насадкой

Абсорбент поступает в трубы через щели 5 (см. узел Б). Движущийся с достаточно высокой скоростью газ увлекает жидкую пленку снизу вверх, т.е. абсорбер работает в режиме восходящего прямотока (см. разд. 6.10). По выходе из, труб 1 жидкость сливается на верхнюю трубную решетку и выводится из абсорбера. Для снижения брызгоуноса с отходящим газом в абсорбере устанавливаются брызгоотбойники 3. С целью охлаждения абсорбента в межтрубное пространство подают охлаждающий агент. Для повышения эффективности процесса применяют многоступенчатые абсорберы подобного типа.

На рисунке 6.34, б показан двухступенчатый пленочный абсорбер с восходящим движением жидкости, каждая ступень которого работает по принципу прямотока, в то время как в аппарате в целом газ и жидкость движутся противотоком. Применение многоступенчатых абсорберов существенно усложняет их конструкцию.

а-одноступенчатый абсорбер; б-двухступенчатый абсорбер; узел А -схема движения фаз на выходе из труб; узел Б — схема движения фаз на входе в трубы; 7- трубы; 2-трубные решетки; 3-брызгоотбойники; 4-распределительные патрубки; 5-щели для подачи абсорбента

Рисунок 6.34 — Пленочные абсорберы с восходящим движением жидкости

В аппаратах с восходящим потоком жидкости можно создавать очень высокие скорости газа (порядка десятков метров в секунду), коэффициенты массопередачи при этом существенно возрастают, но одновременно с этим сильно растет их гидравлическое сопротивление. Последнее обстоятельство затрудняет широкое применение этих аппаратов для проведения процессов абсорбции при невысоких давлениях в системе.

НАСАДОЧНЫЕ АБСОРБЕРЫ

Насадочные абсорберы получили наибольшее применение в промышленности. Эти абсорберы представляют собой колонны, заполненные насадкой — твердыми телами различной формы. В насадочной колонне 1 (рисунок 6.35, а, б) насадка 3 укладывается на опорные решетки 4, имеющие отверстия или щели для прохождения газа и стока жидкости, которая достаточно равномерно орошает насадку 3 с помощью распределителя 2 и стекает по поверхности насадочных тел в виде тонкой пленки вниз. Однако равномерного распределения жидкости по всей высоте насадки по сечению колонны обычно не достигается, что объясняется пристеночным эффектом. Вследствие этого жидкость имеет тенденцию растекаться от центральной части колонны к ее стенкам (рисунок 6.36). Из этого рисунка следует, что жидкость практически полностью оттесняется от места ввода абсорбента к периферии колонны на расстоянии, равном четырем-пяти ее диаметрам. Поэтому часто насадку в колонну загружают секциями высотой в четыре-пять диаметров (но не более 3-4 метров в каждой секции), а между секциями (слоями насадки) устанавливают перераспределители жидкости 5 (рисунок 6.35и 6.37), назначение которых состоит в направлении жидкости от периферии колонны к ее оси.

а — со сплошным слоем насадки; б — с секционной загрузкой насадки: 1-корпуса; 2 -распределители жидкости; 3- насадка; 4 -опорные решетки; 5- перераспределитель жидкости; б-гидравлические затворы; в-эмульгационная насадочная колонна: 1-насадка; 2-сетка, фиксирующая насадку; 3-гидравлический затвор; 4-опорная решетка; 5-распределитель газа

Рисунок 6.35 — Насадочные абсорберы

Жидкость в насадочной колонне течет по элементу насадки в виде тонкой пленки, поэтому поверхностью контакта фаз является в основном смоченная поверхность насадки. Однако при перете­кании жидкости с одного элемента насадки на другой пленка жидкости разрушается и на нижележащем элементе образуется новая пленка. При этом часть жидкости проходит на расположенные ниже слои насадки в виде струек, капель и брызг. Часть поверхности насадки, в основном в местах соприкосновения насадочных элементов друг с другом, бывает смочена неподвижной (застойной) жидкостью. В этом состоит основная особенность течения жидкости в насадочных колоннах от пленочных, в которых пленочное течение жидкости происходит по всей высоте аппарата.

Рисунок 6.36 — Распределение орошающей жидкости по высоте насадочной колонны

а — конический; б — патрубковый; в — конический с патрубками

Рисунок 6.37 -Перераспределители жидкости между слоями насадки

К основным характеристикам насадки относят ее удельную поверхность а (м 2 /м 3 ) и свободный объем ε (м 3 /м 3 ). Обычно величину ε определяют путем заполнения объема насадки водой. Отношение объема воды к объему, занимаемому насадкой, дает величину ε. Еще одной характеристикой насадки является ее свободное сечение S (м 2 /м 2 ). Принимают, что свободное сечение насадки S равно по величине ее свободному объему, т. е. S = ε.

Устройство и принцип действия адсорберов

Адсорберы с неподвижным слоем адсорберт*.Наибольшее распро­странение впромышленности находят вертикальные и горизон­тальные адсорбционные аппараты с неподвижным слоем (рис. 20-6).

Адсорберы с неподвижным слоем адсорбента являются аппаратами периоди­ческого действия. Вертикальный и горизонтальный адсорберы имеют корпус1со слоем адсорбента, находящимся на опорно-распределительной решетке2.Исходная газовая смесь проходит через слой адсорбента сверху вниз. При десорбции водяным паром его подают через нижний штуцер, конденсат отводится через штуцер в днище, а пар вместе с десорбированным веществом уходит через штуцер в крышке. Загрузка и выгрузка адсорбента производятся через люки4и3.

Вертикальные адсорберы применяют для адсорбции газов в слу­чае малой и средней производительности. Для обработки больших объемов газов (порядка 30 000 м 3 /ч и выше) используют гори­зонтальные и кольцевые (здесь не представлены) адсорберы, об­ладающие незначительным ги цравлическим сопротивлением.

Несмотря на периодичность работы аппаратов с неподвижным слоем, адсорбционные установки работают непрерывно, в них включают несколько адсорберов, причем их число определяется

Рис. 20-6. Адсорберы с неподвижным слоем адсорбента:

А-вертикальный, б-горизонтальный; 1—корпуса; 2 -опорно-распределительные решетки; 3- люки для выгрузки адсорбента; 4-люки для загрузки адсорбента

Рис 20-7. Схема рекуперационной адсорбционной установки:

1, 2-адсорберы; 3-конденсатор водяного пара и паров десорбированного вещества; 4—калори­фер; 5-конденсатоотводчик

в соответствии с продолжительностью адсорбционно-десорбцион- ного цикла.

Схема рекуперационной установки представлена на рис. 20-7.

Исходную газовую смесь подают в адсорбер 1, заполненный активным углем. После насыщения слоя в адсорбере 1 его переключают на стадию десорбции, а исходную смесь направляют в адсорбер 2. Адсорбент регенерируют острым «ирзмическим водяным паром, подаваемым в нижнюю часть адсорбера. Динами­ческий пар уносит пары адсорбата в конденсатор 3. Конденсат адсорбата в смеси с водой идет далее на разделение. Сушку адсорбента производят горячим воздухом, подаваемым в адсорбер через калорифер 4. Охлаждают адсорбент атмосферным воздухом, подаваемым по обводной линии.

Число стадий цикла работы адсорбционной остановки может составить четыре (адсорбция, десорбция, сушка, охлаждение), три (адсорбция, десорбция, сушка или охлаждение) или две (адсорбция, десорбция). Двухстадийными являются короткоцикловые безнагре- вные адсорбционные установки, служащие для очистки и разделе­ния газов (рис. 20-8).

Газовая смесь поступает под небольшим давлением в адсорбер 1, где в течение нескольких минут происходит преимущественная адсорбция одного из компонентов После этого из адсорбера под вакуумом сорбируют и откачивают поглощенный компонент, в то время как адсорбер 2 работает на стадии адсороции.

Рис. 20-8. Схема короткоцикловой безнагревной адсорбционной установки (1, 2—ад­сорберы)

Короткоцикловые адсорбционные установки отличаются ком­пактностью и малой энергоемкостью, поскольку отсутствует под­вод теплоты на стадии десорбции. Применение таких установок ограничено системами, в которых адсорбционное равновесие харак­теризуется пологими изотермами адсорбции.

Адсорберы с псевдоожиженным и плотно движущимся слоем адсорбента.Периодичность работы каждого адсорбера в установ­ках, включающих аппараты с неподвижным слоем, делает их громоздкими (за исключением короткоцикловых) и создает труд­ности при их автоматизации. Этих недостатков лишены адсорберы непрерывного действия с псевдоожиженным и плотным движущим­ся слоем адсорбента. Внедрение этих установок в промышленность сдерживается из-за недостаточной прочности адсорбентов, подвер­гающихся в псевдоожиженном и движущемся слоях интенсивному измельчению.

Аппараты с псевдоожиженным слоем адсорбента в целях сни­жения продольного перемешивания секционированы по высоте. Их устройство аналогично барботажным тарельчатым колоннам.

Многоступенчатый адсорбер с псевдоожиженным слоем (рис. 20-9) состоит из ряда секций, расположенных в цилиндрическом корпусе 1. Секции разделены рас­пределительными решетками 2. Адсорбент входит в аппарат через верхнюю ipy6y и далее по переточным трубам 3 движется противотоком по отношению к сплошной фазе, подаваемой снизу и отводимой сверху. Отвод твердой фазы из аппарата производится с помощью затвора-регулятора 4.

Адсорбционный аппарат с плотно движущимся слоем, служа­щий для разделения газовых смесей, представлен на рис. 20-10.

Аппарат включает в себя адсорбционную I и ректификационную II зоны, где происходит разделение подаваемой газовой смеси, и десорбционную зону III, служащую для регенерации адсорбента. Зоны разделены распределительными ре­шетками I. Адсорбент непрерывно циркулирует в аппарате: сначала охлаждается холодильнике 2, затем проходит адсорбционную зону I, где он преимущественно рлощает тяжелые компоненты, обогащая газ легкой фракцией, которую отбирают этой зоны. При прохождении адсорбентом ректификационной зоны II частично

(СТРАНИЦА 206 РИСУНОК)

ис. 20-9. Многоступенчатый адсорбер с псевдоожиженьым слоем:

/-корпус; ^-распределительные решетки; пере точная труба;4-затвор-регулятор

Рис. 20-10. Адсорбер с плотным движущимся слоем адсорбента:

20.1. — зона адсорбции; //-зона ректификации;Ш— зона десорбции;1— распределительные решетки;

20.2. -холодильник;3 —бункер для подачи адсорбента;4-затвор-регулятор; 5-газодувка

поглощенная легкая фракция вытесняется парами тяжелой, выходящими из десорб- ционной зоныIIIТяжелую фракцию отбираютна выходе из десорбционной зоныII- Регенерированный в зонеIIIгорячий адсорбент пневмотранспортом, спомощью газодувки5,направляют в бункер3,откуда он снова поступает вхолодильник.

Адсорбер

Адсорберы — это аппараты, в которых происходит разделение газовых, паровых или жидких смесей путем избирательного поглощения одного или нескольких компонентов исходной смеси поверхностью пористого твердого тела — адсорбента.

Чаще всего адсорберы используют для разделения газовых или паровых смесей, очистки и осушки газа, улавливания из парогазовых смесей ценных органических веществ.

Процесс адсорбции является избирательным и обратимым.

Каждый адсорбент способен поглощать лишь определенные вещества и не поглощать другие вещества, содержащиеся в газовой смеси.

Поглощенное вещество может быть выделено из адсорбента путем десорбции — процесса, обратного адсорбции.

В качестве адсорбентов используются твердые вещества в виде зерен размером 2-8 мм или пыли с размером частиц 50-200 мкм, обладающих большой пористостью (например, 1 г активированного угля имеет поверхность пор от 200 до 1000 м 2 , поверхность пор 1 г силикагеля составляет до 500 м 2 ).

Адсорберы подразделяют не следующие типы:

  • с неподвижным зернистым адсорбентом;
  • с движущимся зернистым адсорбентом;
  • c псевдоожиженным («кипящим») слоем пылевидного адсорбента.

Адсорберы с неподвижным слоем зернистого адсорбента представляют собой полые вертикальные или горизонтальные аппараты, в которых размещен адсорбент.

Паровоздушная или газовая смесь, подлежащая разделению, подается внутрь корпуса адсорбера через специальный штуцер.

Внутри адсорбера смесь проходит через слой зернистого адсорбента, уложенного на решетке.

Зерна адсорбента поглощают из смеси определенный компонент.

После этого газовая смесь удаляется из адсорбера через выхлопной патрубок.

Адсорбент может поглощать извлекаемый компонент до некоторого предела насыщения, после которого проводят процесс десорбции.

С этой целью прекращают подачу паровоздушной смеси в адсорбер, а затем в аппарат подают перегретый водяной пар (или другой вытесняющий агент), который движется в направлении, обратном движению паровоздушной смеси.

Паровая смесь (смесь паров воды и извлекаемого компонента) удаляется из адсорбера и поступает на разделение в ректификационную колонну или отстойник.

После десорбции, длящейся приблизительно одинаковое с процессом адсорбции время, через слой адсорбента пропускают горячий воздух, которым адсорбент подсушивается.

Воздух входит в аппарат через паровой штуцер, а удаляется через штуцер для паровой смеси.

Высушенный адсорбент затем охлаждается холодным воздухом до необходимой температуры.

Современный адсорбер оснащен системой приборов, которые в нужное время автоматически переключают потоки с адсорбции на десорбцию, затем на сушку и охлаждение.

Чтобы установка непрерывно разделяла газовую смесь, ее комплектуют из двух или более адсорберов, которые включаются на поглощение и другие операции поочередно.

Адсорберы с движущимся слоем зернистого адсорбента представляют собой вертикальные цилиндрические колонны.

Внутри этих колонн сверху вниз самотеком движется зернистый адсорбент.

Установка состоит из вертикальной колонны, разделенной перегородками на несколько зон, транспортных трубопроводов и теплообменников.

Исходная газовая смесь подается под распределительную решетку, пройдя которую она поднимается в опускающемся слое зернистого материала в зоне I.

Здесь адсорбируются тяжелые компоненты газовой смеси, а легкая фракция удаляется из верхней части зоны I.

Адсорбент, поглотивший тяжелую фракцию, опускается, проходит промежуточную зону II и десорбционную зону III.

В десорбционной зоне III зерна адсорбента движутся по трубам теплообменника.

В межтрубное пространство теплообменника подается конденсирующийся пар, который частично нагревает адсорбент.

В нижнюю часть трубок теплообменника подается острый перегретый пар, который отдувает из адсорбента поглощенные тяжелые компоненты газовой смеси.

Наиболее тяжелая фракция удаляется вместе с паром из верхней части зоны III; часть же десорбированных, более легких компонентов в виде парогазовой смеси проходит в промежуточную зону II.

Здесь парогазовая смесь вытесняет из адсорбента компоненты более легкие, чем десорбирующиеся в зоне III.

Парогазовая смесь, называемая промежуточной фракцией, удаляется из средней части промежуточной зоны.

Регенерированный адсорбент, пройдя разгрузочное устройство и гидравлический затвор, поступает к регулирующему клапану.

Клапан перепускает зернистый адсорбент в необходимом количестве в сборник.

Здесь зерна адсорбента подхватываются транспортирующим газом (например, газами легкой фракции) и по трубе забрасываются в бункер.

Из бункера адсорбент ссыпается в трубки водяного холодильника.

Опускаясь по трубам холодильника, адсорбент охлаждается и поступает снова на адсорбцию в зону I.

Для полного восстановления активности адсорбента некоторая часть его непрерывно ссыпается в теплообменник-реактиватор и подвергается в его трубах высокому нагреву топочными газами, подаваемыми в межтрубное пространство теплообменника.

Для отдувки из адсорбента поглощенных продуктов в трубы теплообменника снизу подается острый перегретый пар.

Адсорберы с псевдоожиженным слоем пылевидного адсорбента делят на:

  • одноступенчатые,
  • многоступенчатые.

Одноступенчатый адсорбер этого типа имеет полый цилиндрический сосуд, в нижней части которого закреплена газораспределительная решетка.

Псевдоожижающий газ, он же и исходная смесь, подается под решетку.

Пройдя отверстия решетки, газ входит в псевдоожиженный слой пылевидного адсорбента, где протекает процесс адсорбции.

Газ по выходе из слоя очищается от пыли в циклоне и удаляется из аппарата.

Адсорбент непрерывно вводится сверху в псевдоожиженный слой и удаляется через трубу.

Регенерация адсорбента производится в другом аппарате, аналогичном по конструкции первому.

0 0 голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector