ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Экспериментальное исследование динамики адсорбции из "Основы адсорбционной техники" Экспериментальное исследование динамики адсорбции обычно преследует две цели 1 — проверку адекватности моделей эксперименту и 2 — получение кинетической информации пз выходных кривых адсорбции. Иногда, как, например, в рассмотренной выше работе Чн и Вазана [62], эти задачи оказываются совмещенными, и проверка адекватности модели проводится одновременно с определением численного значения кинетических коэффициентов. [c.236] Установки для изучения динамики адсорбции различаются методами дозировки газового потока п определением концентрации адсорбтпва за слоем. Общим элементом всех динамических установок является колонна, заполненная гранулами адсорбента. [c.236] Установка иной конструкции описана в гл. 5 (с.м. рис. 5,7) ее используют в равной степени для изучения динамики адсорбции и для получения равновесных данных, в том числе для бинарных систем. [c.236] Специальный прибор для исследования динамики органических веществ адсорбции в широком интервале проскоковых концентраций, выпускаемый серийно, описан в работе [67]. Измерительная часть лого прибора представлона пламенно-ионизационным детектором. [c.236] Для более сложных режимов приходится использовать вычислительную технику. В связи с этим достаточно актуальной является проблема оценки качества выходных кривых, или, иными словами, быстрое и надежное определение модели, которой наилучшим образом соответствует данная выходная кривая. [c.237] Очевидно, что для стадии параллельного переноса фронта сорбции в силу постоянства его профиля, вторые моменты распределения концентрации во времени не зависят от высоты слоя. т. е. одинаковы. Если за начало отсчета временп принять появление проскоковой концентрации за слоем адсорбента, то будут одинаковы и первые моменты раснределения. В то же время для стадии формирования параллельного фронта М,- — (гД и — г-й момент для стадии параллельного перемеш ения фронта и его формирования при увеличении высоты слоя). [c.238] На основании этих положений процесс можно считать стационарным, если моменты распределения с = с (т), полученные в неподвижных слоях разной длины, в пределах точности измерений равны между собой. Сопоставление моментов проводится по известным статистическим методикам [70]. [c.238] Метод моментов был использован [34] для определения той минимальной скорости газового потока, при которой практически исключалось влияние внешней диффузии, для подтверждения изотермичности процесса и для оценки влияния пристеночного эффекта. [c.238] Метод статистических моментов был успешно применен для решения важной практической задачи. На основании анализа значений моментов Щербаковылр было показано, что стационарность процесса при поглош ении циклопропана в слое угля СКТ достигается при высотах слоя не менее 16 см, если скорость очиш аемого газа равна 2 л/(мин-см ), а концентрация адсорбтива 6% (об.). С повышением молекулярной массы адсорбтпва требуемая высота слоя уменьшается. [c.238] Следует отметить, что усилия, затраченные на постановку чистого опыта, обычно окупаются простотой обработки и обсуждения полученных результатов. [c.238] Необходимую информацию для процессов газоочистки получают обычно пз лабораторных опытов. Выбор диаметра адсорбционной колонки нри изучении изотермической динамики сорбции имеет важное значение для выполнения условия постоянства температур. При большом диаметре колонок затрудняется отвод выделяющегося в процессе адсорбции тепла через стенки. В этом случае выходные кривые растягиваются и проведенный на основании их расчет высоты работающего слоя не отражает в полной мере кинетику поглощения. [c.238] Пристенный эффект начинает проявляться при соотношении диаметра колонки к определяюш,ему размеру адсорбента меньше 6. Таким образом, при диаметре колонки 16 мм пристенный эффект не искажает картину массопереноса, если гранулы имеют определяюш,ий размер до 2,5 мм. [c.239] Высота работающего слоя является важньш показателохл адсорбционного процесса, используемым на практике при расчете аппаратуры и определении степени отработки емкости слоя сорбента. Увеличение скорости иотока, исходной концентрации адсорбтива, температуры процесса и диаметра зерна во всех случаях сопровождается возрастанием высоты работающего слоя. [c.239] Высота работающего слоя увеличивается с ухудшением адсорбируемости адсорбтива. Но даже при поглощении таких относительно плохо адсорбирующихся веществ как сероуглерод (при скорости потока вентиляционного воздуха в промышленном адсорбере, загруженном рекуперационным углем APT, 0,3 м/с) эта высота не превышает 50 см. В связи с этим высокая степень использования адсорбционной емкости слоя угля а = а /а = [L—(fL IL порядка 85% и выше достигается при высоте слоя 1,5—2 м. [c.239] Только в случае, если определяющий размер пор близок к критическому диаметру поглощаемых молекул, скорость адсорбции крупных молекул замедляется, что неизбежно отражается на значении высоты работающего слоя. Зависимость высоты работающего слоя цеолитов от числа атомов углерода в молекуле нормального углеводорода (адсорбтива) проходит через минимум, соответствующий к-бутану для цеолита типа СаА и к-пентану для типа NaX. [c.239] В табл. 10-1 приведена высота работающего слоя при адсорбции нормальных парафиновых углеводородов в слое микропористых адсорбентов (те.мпература 75 °С, скорость потока 0,2 м/с концентрация адсорбтива 0,5% (об.) зернение адсорбента 0,5—1,0 хлш). [c.239] В том случае, когда интенсивность процесса массообмена определяется внешней массопередачей (т. е. при малых скоростях потока), монодисперсныс слои выгодно заменять на полидисперсные, содержащие частицы разного размера, такая замена приводит к увеличению интенсивности массообмена. При больших скоростях газового потока замена целесообразна лишь в случае высоких исходных концентраций извлекаемого комионента. В промышленных адсорберах наибольший выигрыш дают полидисперсные слои, содержащие около 70% мелкпх зерен и 30% крупных зерен. [c.239] Согласно общей теории динамики сорбции при выпускной изотерме любое начальное распределение веш ества в колонне на некотором расстоянии от точкп ввода потока трансформируется в фронт постоянного профиля. Высота нижнего слоя шихты подбирается так, чтобы начальное распределение вещества в адсорбере, образовавшееся при прохождении верхнего слоя шихты (крупные частицы) до начала проскока, успевало трансформироваться в распределение, отвечающее нижнему слою (мелкие частицы). Это дает возможность для всего аппарата получить адсорбционные характеристики нижнего слоя. Использование двухслойной шихты позволяет при равных показателях процесса снизить гидравлическое сопротивление слоя в 2—3 раза. [c.240] Вернуться к основной статье