ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Массообмен при адсорбции в многокамерном аппарате непрерывного действия с кипящим слоем адсорбента из "Непрерывная адсорбция паров и газов" Рассмотренные выше недостатки однокамерных адсорберов непрерывного действия объясняются, в основном, гидродинамическими свойствами аппаратов с кипящим слоем неоднородностью псевдоожижения при больших высотах слоя, которые приходится принимать для обеспечения требуемой емкости слоя, и интенсивным перемешиванием твердой фазы. Эта последняя особенность создает наибольшие трудности, так как, с одной стороны, возникает значительная неравномерность по степени отработки адсорбента на выходе из аппарата, а с другой, — что наиболее существенно, из-за отсутствия противотока не удается снизить содержание адсорбтива в газе-носителе до концентрации, меньшей, чем равновесная со средней степенью насыщения адсорбента в слое. [c.62] Пребывания становится более однородным с увеличением числа секций и в пределе при - оо кривая роо(т) вырождается в вертикальную линию в точке т=тср. [c.64] Процесс массообмена в последовательно секционированном аппарате с кипящим слоем имеет ряд особенностей. Рассмотрим физическую картину процесса адсорбции в многоступенчатом кипящем слое. [c.64] На следующих секциях средние величины адсорбции и входные концентрации увеличиваются, что приводит к снижению скорости процесса массообмена, и, начиная с некоторой ступени, равновесие между газовой и твердой фазами уже не будет достигаться, т. е. йа Я. На всех последующих ступенях, включая последнюю нижнюю тарелку, величина выходной концентрации будет определяться не материальным балансом, как на первых тарелках, а кинетическими закономерностями отработки зерен. Очевидно, что при стационарном режиме в каждом слое существуют постоянные средние величины адсорбции и концентрации адсорбтива в газовой фазе. Поэтому количество вещества, адсорбируемого каждым слоем адсорбента многоступенчатого аппарата- в единицу времени, также будет постоянным. Как было показано выше, коэффициент массообмена в одноступенчатом кипящем слое непрерывного действия определяется средней степенью отработки адсорбента в слое. Очевидно, что в многоступенчатом аппарате с кипящим слоем коэффициенты массообмена на каждой тарелке при установившемся состоянии будут различными. На верхних тарелках, где средняя степень насыщения адсорбента невелика, процесс массообмена может лимитироваться подводом вещества к поверхности зерна (внешнедиффузионной кинетикой). При перетекании материала на следующие тарелки и, следовательно, нарастании средней степени насыщения адсорбента доля внутридиффузионного сопротивления будет увеличиваться и на последних (нижних) тарелках лимитирующей стадией процесса становится внутренний массоперенос. Следовательно, величины коэффициентов массообмена в многоступенчатом аппарате уменьшаются при переходе от верхних тарелок к нижним. [c.65] Наглядным подтверждением влияния перечисленных выше факторов на процесс адсорбции в многоступенчатом кипящем слое могут служить полученные нами с В. Флокком [38] экспериментальные зависимости распределения концентрации вещества за слоем адсорбента на каждой секции. [c.65] Опыты проводили на системе бензол, метиловый и этиловый спирты — активированные угли марок СКТ-Д, АГ-3, КАУ, АГК-1 при изменении начальной концентрации вещества Со в пределах 15-4-30 мг/л, расходах адсорбента 0,38—1,05 м /(м -ч) и газа 965—1380 нмЧ(м Ч). [c.65] Коэффициенты массообмена определялись из основного уравнения массопередачи. [c.67] Как видно из рис. 2.28, на котором представлены зависимости коэффициентов массообмена на каждой секции от степени насыщения адсорбента на тарелке т1 = аср/а(со) и от и/ыкр=1 увеличение скорости газа приводит к увеличению степени насыщения адсорбента на каждой тарелке. При этом при степенях насыщения т] 0,8 величины коэффициентов массообмена уменьшаются с увеличением степени насыщения адсорбента при переходе от верхних тарелок к нижним и практически не зависят от скорости газа, что объясняется преобладающим влиянием внутридиффузионной кинетики процесса. Напротив, при т) 0,8 величины эффективных коэффициентов массообмена практически не зависят от степени насыщения адсорбента, но увеличиваются с ростом скорости газового потока. Очевидно, что такой результат может быть объяснен определяющим характером внешнедиффузионной кинетики процесса при Т1 0,8. [c.67] Однако исследования, проводившиеся при постоянных общих объемах и расходах адсорбента, не позволяют оценить влияние изменения орошения на величину Ро и получить расчетную зависимость для определения Ро при изменении различных параметров процесса адсорбции. [c.68] Первое слагаемое в уравнении (2.56) характеризует продольную молекулярную диффузию, второе — конвективный перенос вещества в газовом потоке, а третье — обратный перенос адсорбированного вещества из объема dV за счет движения адсорбента. [c.69] Поскольку аналитическое решение рассмотренной системы уравнений затруднительно, общий вид зависимости для расчета процесса адсорбции находился нами методами теории подобия. [c.69] Явный вид критериальной зависимости (2.62) был нами найден путем обработки экспериментальных данных по адсорбции бензола, метилового и этилового спиртов на активированных углях марок АГ-3, СКТ-Д, КАУ и АГК-1 зернением 0,375 мм. [c.70] Эксперименты проводили на лабораторной установке (рис. 2.29), основной частью которой являлась адсорбционная колонка диаметром 58 мм, разделенная на пять секций горизонтальными решетками. Адсорбент поступал сверху в адсорбер (3) и перетекал по трубам с тарелки на тарелку. Количество подаваемого адсорбента- измеряли расходомером 2 расход материала I изменяли в пределах 0,380—1,360 м Цм - ч). [c.70] Воздух с относительной влажностью 0,5, подаваемый при помощи компрессора, проходил через кран 7 и расходомер 8 и делился далее на два потока. Большая часть воздуха поступала в смеситель 9, а меньшая часть, пройдя последовательно, расходомер и гусек 10, помещенный в термостате, обогащалась парами адсорбируемого вещества и также поступала в смеситель 9. Из смеси-геля паро-воздушную смесь направляли в адсорбер под нижнюю тарелку. [c.70] Исходные высоты слоев на секциях аппарата составляли 20, 30—35, 55—58 мм скорость газового потока изменяли в пределах 0,105—0,378 м1сек, считая на полное сечение колонки. Начальные концентрации паро-газовой смеси варьировали в опытах от 5 до 30 мг/л н измеряли как при помощи интерферометра /5, так и по изменению веса гуська 10. Концентрацию целевого компонента в газе за каждой тарелкой измеряли интерферометром 14, в который попеременно при помощи газового переключателя 13 подавали газовый поток после каждой секции аппарата. Погрешность измерения концентрации целевого компонента в газовой смеси составляла 8%. [c.71] Пройдя колонку с адсорбентом, свободный от адсорбтива газовый поток проходил через циклон и выбрасывался в атмосферу. Насыщенный адсорбент поступал на десорбцию в аппарат 6. [c.71] Десорбер, по конструкции аналогичный адсорберу, представлял собой колонку диаметром 50 мм, разделенную горизонтальными решетками на три секции, Процесс десорбции осуществляли горячим воздухом, нагреваемым при помощи калорифера И, а также наружным электрическим обогревом каждой секции десорбера. Опытным путем было установлено, что температура в диапазоне 180—220° С достаточна для полной регенерации адсорбента (остаточные концентрации в адсорбенте не превышали 1%). Количество подаваемого на десорбцию горячего воздуха подбирали гаким образом, чтобы обеспечить удовлетворительное псевдоожижение материала на тарелках. Температура поступающего на десорбцию воздуха измерялась термопарой 5 и регулировалась при помощи потенциометра ЭПП-09 16). Далее горячий воздух вместе с парами десорбированного вещества через фильтровальную сетку выбрасывался в трубу вытяжной вентиляции. [c.71] После десорбера нагретые частицы адсорбента поступали в пневмотранспорт-ную трубу 7, где происходило их охлаждение. Затем адсорбент поступал в циклон I и вновь возвращался в адсорбционную колонку. [c.71] При заданных условиях эксперимента устанавливался стационарный режим адсорбции, при котором концентрация в уходящем газе становилась неизменной. Для определения количества адсорбированного вещества отбирали пробы твердого материала, а также измеряли общий объем адсорбента в аппарате путем непосредственного измерения количества материала в аппарате после окончания опыта. [c.71] Изотермы адсорбции метилового и этилового спиртов на различных углях определяли при помощи общепринятых формул расчета по стандартному веществу (бензол), а средний эффективный коэффициент массообмена Ро, ср вычисляли путем графического решения интеграла. [c.71] Вернуться к основной статье