Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
|
Конструкции, принцип действии и расчет адсорберов периодического действия Для очистки газов используют адсорберы периодического и непрерывного действия. Существуют различные конструкции адсорберов: периодического и непрерывного действия, горизонтальные и вертикальные и т.д. Адсорберы периодического действия могут быть с неподвижным слоем и с «кипящим» (псевдоожиженным) слоем адсорбента. Адсорберы периодического действия с неподвижным слоем адсорбента используют в случаях, когда обрабатывают достаточно большое количество газа или если газ содержит значительные концентрации сорбата, что делает выгодным регенерацию сорбента, а также, если стоимость свежего сорбента превышает стоимость регенерации. В адсорберах периодического действия достигается достаточно высокая степень очистки и осушки газов. Адсорберы с не подвижным слоем представляют собой цилиндрические верти кальные или горизонтальные емкости, заполненные слоем адсорбента. В таких аппаратах адсорбцию проводят по стадиям: 1) адсорбция; 2) десорбция; 3) сушка адсорбента и 4) охлаж дение адсорбента. Новые конструкции адсорберов периодичес кого действия позволяют более эффективно провести процесс. К ним относят адсорбер полочного многосекционного типа. . Адсорбер полочного типа с неподвижными слоями адсорбент Для очистки газов от примесей, присутствующих в небольших концентрациях, можно применять кольцевые адсорберы. Вертикальные адсорберы представляют собой кольцевой полый цилиндр, в который помещается адсорбент. Предложены конструкции, в которых стадии адсорбции и де сорбции совмещены в одном корпусе. Материальный баланс непрерывного процесса адсорбции выражается уравнением, общим для всех процессов массопередачи , где - расход парогазовой фазы или раствора, (кг инертной части)/ч; - расход адсорбента, (кг активной части)/ч; - рабочие концентрации адсорбируемого вещества в парогазовой фазе или растворе, кг/(кг инертной части); - рабочие концентрации адсорбируемого вещества в адсорбенте, кг/(кг адсорбента). Для периодического процесса, концентрация поглощаемого вещества в адсорбенте изменяется во времени и пространстве. Тогда уравнение материального баланса принимает вид -G.dy.dτ = S.dH.ρн.dx , где S — площадь поперечного сечения адсорбента, м2; Н — высота слоя ад сорбента, м; ρн — насыпная плотность адсорбента, кг/м3. Уравнение массопередачи для текущего состояния: dH = Kг ( y – yр) dF прямая с тангенсом угла наклона к оси абсцисс, равным L/G Взаимное расположение рабочей линии и линии равновесия при абсорбции Связь между составами материальных потоков и отношением их расходов можно представить зависимостью . Величина l, определяемая из этого уравнения, является удельным расходом поглотителя (кг/кг инертного газа). Диаметр насадочного колонного абсорбера определяется объемным расходом газа и рабочей скоростью газа в колонне: . Рабочая скорость газа является функцией скорости захлебывания : . Скорость газа в сечении колонны, соответствующая захлебыванию насадки, определяется с учетом вида процесса (коэффициенты и ) геометрических параметров насадки и , физико-химических свойств и газа и жидкости, расхода фаз и : вида процесса и геометрического фактора насадки по уравнению . Высоту насадки можно получить, используя основное уравнение массопередачи: или высоту и число единиц переноса . Гидравлическое сопротивление смоченной насадки определяют, используя величину сопротивление сухой насадки : . |
Принцип действия, конструкции и расчет насадочных абсорберов Насадочные абсорберы получили наибольшее применение в промышленности. Эти абсорберы представляют собой колонны, заполненные насадкой - твердыми телами различной формы. Насадочные колонные абсорберы используются для процессов с малой производительностью по очищаемому газу, при больших удельных нагрузках по жидкости, а также для процессов, не сопровождающихся выделением твердой фазы на поверхности насадки. Насадочный абсорбер: 1 – распределительное устройство; 2 – насадка; 3 – решетки; 4 – направляющий конус В зависимости от размещения насадки различают колонны с насадкой регулярной и нерегулярной (неупорядоченной или навалом). Нерегулярную насадку выполняют в колоннах кольцами Рашига, кольцами Палля, седлами Берля и седлами «Инталокс». Наибольшее распространение получили кольца Рашига. Регулярная насадка имеет ряд преимуществ: обладает меньшим гидравлическим сопротивлением, допускает большие скорости газа. С увеличением размеров элементов насадки увеличивается допустимая скорость газа, а гидравлическое сопротивление насадочного абсорбера снижается. Для глубокого разделения газовой смеси, требующего большого числа единиц переноса, рациональнее использовать мелкую насадку. К основным характеристикам насадки относят ее удельную поверхность а (м2/м3) и свободный объем (м3/м3). Соотношение расходов жидкости и газа, поступающих в колонну, влияет на гидравлический режим работы насадочного слоя. При небольших плотностях орошения на малых скоростях газа наблюдается пленочный режим, при повышении скорости газа наступает режим подвисания (торможения жидкости), при дальнейшем увеличении скорости газа происходит накопление жидкости в свободном объеме насадки и наступает режим эмульгирования (захлебывания), который является оптимальным режимом. Насадочные абсорберы должны работать с максимально возможными скоростями газового потока, при которых насадка не захлебывается. При проектировании насадочного абсорбера необходимо определить: диа метр аппарата и его высоту, размеры внутренних частей (раз меры и тип насадки, уст ройства для ввода и распределения жидкости), оптимальные скорости газа и жидкости в абсорбере, гидравлическое сопротивление аппарата. В расчетах процесса абсорбции используются уравнения материального и энергетического балансов. Уравнение рабочей линии процесса массопередачи в противоточном колонном абсорбере имеет вид . При L/G = const рабочая линия в координатах Y - X - Коэффициент массопередачи связан с коэффициентами массоотдачи в фазах и соотношением: . В адсорберах с неподвижным слоем твердой фазы процессы поглощения адсорбтива являются нестационарными и периодическими. Расчеты адсорберов периодического действия с неподвижным адсорбентом выполняются в следующем порядке. 1. Рассчитывают изотерму сорбции загрязнителя по эмпирическому уравнению или графику для хорошо исследованных соединений (бензола), считая его стандартным, с введением поправки, которую называют коэффициентом аффинности и находят из соотношения: , где - мольные объемы рассматриваемого и стандартного веществ, м3/кмоль. По известной изотерме сорбции определяют количество загрязнителя, которое может поглотить адсорбент при данной температуре, если процесс будет продолжаться до равновесного состояния. 2. Выбирают тип адсорбера и его конструктивные параметры. Принимают фиктивную скорость обрабатываемых газов в адсорбере м/с, по заданному расходу газов подсчитывают диаметр аппарата и подбирают ближайший типоразмер адсорбера выбранной конструкции. 3. Определяют высоту слоя адсорбента по высоте единицы переноса и числу единиц переноса : , где число единиц переноса определяют графическим интегрированием, а высоту единицы переноса по величине коэффициента массоотдачи в газовой фазе : , где - площадь поперечного сечения адсорбера, м2. Коэффициент массоотдачи в газовой фазе находят из уравнения типа: . 4. Определяют продолжительность процесса периодической адсорбции в зависимости от формы изотермы адсорбции, условий равновесия ,, скорости газа в адсорбере , высоты слоя адсорбента , коэффициент массоотдачи , начальной и конечной концентраций загрязнителя в газовой фазе . Определяют гидравлическое сопротивление слоя адсорбента в зависимости от высоты слоя адсорбента , плотности газа , эквивалентного диаметра частиц сорбента , скорости и вязкости газа : . |