Расчет адсорбера с неподвижным адсорбентом.

При адсорбционном разделении треб-ся осущ-ть след. основные стадии.

Адсорбция — контактирование подлежащей разделению смеси с адсорбентом, в результате которого определенные компоненты смеси адсорбируются, а оставшиеся выводятся из слоя.

При адсорбционном разделении жидких смесей во многих случаях к ним добавляют р-ль, к-ый плохо адсорбируется. Его основное назначение закл-ся в снижении вязкости среды, облегчающем диффузию адсорбируемых комп-ов.

Дес-ия — контактирование отработанного адсорбента с десорбирующим агентом с целью извлечения поглощенных комп-ов и достижения необх-ой степени регенерации адсорбента. Для облегчения десорбции и сокращения расхода десорбирующего агента, а также для более полной регенерации адсорбента процесс дес., как пр-ло, проводят при повышен темп-ре.

Удаление десорбирующего агента из слоя адсорбента и подготовка адсорбента для проведения адсорбции или окислительной регенерации. Удаление десорбирующего агента из слоя адсорбента часто сопровождается охлаждением слоя до температуры процесса адсорбции.

Адсорберы 3 типов: с неподвижн, подвижным и псевдоожиженным слоем

При расчете адсорбера (десорбера) обычно пользуются экспериментальными данными по активности адсорбента для соответствующих компонентов разделяемой смеси а_i

Общая масса компонентов, поглощенных в единицу времени (производительность), составит

Для адсорбера с неподвижным слоем адсорбента при продолжительности стадии адсорбции τ_A будет поглощена масса вещества

Средняя активность адсорбента определяется из выражения

Масса адсорбента, необходимая для осуществления процесса, равна

а объем адсорбента

где ρ_А — насыпная плотность адсорбента, кг/м³

Диаметр адсорбера D обычно составляет 2 — 3 м, а высота Н не превышает 12 м. Высота слоя адсорбента лимитируется прочностью гранул и сопротивлением слоя адсорбента. Скорость газа в свободном сечении аппарата составляет около 0,1 —0,2 м/с.

При нисходящем потоке адсорбента и восходящем потоке разделяемого сырья линейная скорость движения последнего не должна превышать такого значения, при котором наиболее мелкие частицы адсорбента могут увлекаться восходящим потоком сырья. В связи с этим обстоятельством при выборе размеров адсорбера необходимы тщательные гидравлические расчеты.

Высота слоя адсорбента

где N, — число, параллельных потоков, обеспечивающих заданную производительность G.

Чтобы обеспечить непрерывную работу установки в каждом из параллельных потоков необходимо иметь следующее число аппаратов:

где — длительность полного цикла; τ_i длительность отдельной стадии процесса, τ_А- длительность стадии адсорбции.

Общее число адсорберов на установке составит

Расчет числа теоретич ступеней изм-я концентраций (ЧТТ) м.быть выполнен с использ изотермы адс и рабочей линии (рис. VIII-12). ЧТТ опред-ся графическим построением ломаной линии между ИзотАдс и Раб Линией, соотв-й уравнению

g_a/G₀=(y_н-y_к)/(а_к-а_н).

На основе такого построения производится определение общего ЧТ ступеней изменения концентраций N_T. Необходимая высота адсорбера опр-ся по ур.: H=N_Th_э, где h_э-высота слоя адсорбента, эквив-я одной теор ступени изм-я концентраций, опред-ся экспериментально.

Объем адсорбента V_A может быть найден также, если известна величина допустимой объемной скорости V_Д по исходному разделяемому сырью или продолжительность контакта τ_к: V_A=V_C/V_Д или V_A=V_Cτ_к/ε, где V_C-об. расход сырья, м³/с; V_Д-допустимая об скорость подачи сырья (об сырья, кот может быть подано в ед. времеи на ед. объема адсорбента), м³/(м³с) или с^-1; ε-порозность слоя адсорбента, м³/м³.

Рис. VIII-12 Графическое определение ЧТ ступеней изм-я концентрации для адсорбера: ОС-изотерма адсорбции; AB-раб линия