Массообменные аппараты: адсорберы. Конструкция, назначение, принцип действия.

Процесс адсорбции является селективным (избирательным). Из смеси газов поглощается какое-то одно вещество. Обычно по­глощается компонент с более высокой температурой кипения

Движущей силой процесса адсорбции является разность кон­центраций поглощаемого вещества в парогазовой смеси и в погло­тителе (аналогично процессу абсорбции). Но только движущая сила здесь значительно выше, чем при абсорбции, и поэтому этот процесс используется для окончательного улавливания требуемого компонента из смеси

Все адсорберы, применяемые в промышленности, можно раз­делить на три группы: 1) адсорберы с неподвижным слоем; 2) адсорберы с подвижным слоем; 3) адсорберы с кипящим слоем. В свою очередь, в каждой из групп адсорберы различаются по виду применяемого адсорбента и по конструктивному устрой­ству (вертикальные, горизонтальные и кольцевые адсорберы). Рассмотрим некоторые конструкции адсорберов.

В настоящее время наиболее широкое применение в промыш­ленности получила периодическая адсорбция при неподвижном адсорбенте. Процесс адсорбции проводится в четыре цикла: по­глощение газа из смеси, отгонка его из адсорбента (десорбция), сушка адсорбента и охлаждение. При проведении вспомогатель­ных операций один адсорбер отключается, а в работу вводится второй адсорбер. Таким образом, в адсорбционной установке должно быть два аппарата. В вертикальном угольном адсор­бере, газовоздушная смесь вводится по центральной трубе под колосниковую решетку , на которой лежит металлическая сетка. Сверху на сетку помещают слой гравия толщиной около 100 мм, а затем загружают уголь. Гравий применяют в рекуперационных установках для улавливания органических веществиз смеси их с воздухом. Слой гравия, отводя тепло от горящего
потока (в случае воспламенения), задерживает распространение пламени. Разгрузка аппарата произво­дится через разгрузочные люки в нижней части. В верхней части предусмотрен патрубок для отвода паров при десорбции. В нижней ча­сти адсорбера имеется патрубок для подвода воды. При длительной остановке аппарата последний залива­ется через этот патрубок водой во избежание самовозгорания угля Поскольку процесс адсорбции идет с выделением тепла, необходимо тщательно контролировать температуру активированного угля во из­бежание воспламенения его. Диа­метр адсорбера для поглощения па­ров бензина равен 2—3 м, а высота слоя угля—1,5—0,65 м. Десорбцияпроводится паром давлением 1,1 —1,2 ата. Уголь сушится продувкой горячего воздуха, а охлаждается

продувкой холодного воздуха или инертных газов. С целью снижения расхода энергии на проталкивание газа

через слой поглотителя применяются адсорберы с малой толщиной слоя угля: горизонтальные адсорберы а) и кольце­вые адсорберы Последние применяются реже.

30. Массообменные аппараты: экстракторы. Назначение, устройство и принцип действия. Процессом экстракции называют избирательное извлечение отдельных компонентов из смеси жидких или твердых веществ с помощью растворителей. Смесь растворителя (экстрагента) с извлеченным компонентом называют экстрактом; смесь, остав­шуюся после экстракции,— рафинатом. Процесс экстракции происходит при взаимодействии жидкой и твердой фаз или только жидких фаз. В качестве примеров можно привести: для
первого вида экстракции — извлечение из древесины канифоли и скипидара, из феррита — едкого натра, из свекловичной стружки — сахара; для второго вида экстракции — отделение дивинила от ацетальдегида, а также очистка капролактама от примесей. : . КОНСТРУКЦИИ ЭКСТРАКТОРОВ

Экстракторы для твердых тел

В этих аппаратах экстракцию осуществляют по периодиче­скому и непрерывному способам. При периодической работе цикл состоит из загрузки, экстрагирования, выгрузки и подго­товки к следующему циклу.

Для непрерывно действующих аппаратов не требуется за­трачивать время на загрузку и выгрузку продуктов, поэтому цикл их работы сокращается, а производительность возрастает. Это—аппараты, снабженные насосами, загру­зочными и выгрузочными механизмами (быстродействующими затворами и люками). Периодически действующие аппараты объединяют в батареи для более полного извлечения экстракта и повышения производительности). Для ускорения экстрагирования растворитель нагревают в теплообменниках. Загрузку и выгрузку твердого материала выполняют поочеред­но для каждого аппарата.

В непрерывно действующих аппаратах продукт А + В и рас­творитель С движутся по противоточной схеме Такие экстракторы различают по способу перемещения в них твердых веществ. Так, в экстракторе, материал может переме­щается вертикальным шнеком вверх. В другом аппарате он перемещается цепью со скребками. В гребковом экстракторе твердый компонент смеси перемещает­ся специальными гребками, установленными на общем валу и

помещенными в отдельных секциях. В барабанном экстракторе твердый материал перемещается при вращении барабана, снабженного установленными по спирали гребками.

Экстракторы для жидкостей

В аппарате периодического экстрагирования при перемеши­вании смеси А + В с растворителем С извлекаемый компонент переходит в раствор, а затем отделяется от растворителя в ре­зультате отстаивания в отсеке аппарата, заполненного насад­кой; при этом образуется экстракт С + В2 и рафинат А + В.

Аппараты непрерывного экстрагирования жидкостей устрое­ны следующим образом. Ротационный экстрактор имеет ротор в виде многослойного перфорированного барабана, вращающегося вокруг горизонтальной

смесь А + В — в отделения на периферии ротора Под действи­ем центробежной силы легкая жидкость устремляется ближе к оси, а тяжелая — ближе к периферии, создавая этим противоточное движение жидкостей. Степень перфорации концентрич­ных барабанов ротора составляет 2%.

Насадочный колонный экстрактор (рис. 105,6), в котором осуществляется противоточное движение распыленных насад­кой частиц жидкостей, действует аналогично абсорберу. В ко­лонном пульсационном экстракторе процесс экстрагирования интенсифицируется за счет пульсации жид­кости мембраной, получающей колебательные движения от поршневого механизма. Это повышает эффективность процесса экстракции. В колонном аппарате, процесс экстракции интенсифицируется за счет высокой турбу­лентности, создаваемой с помощью инжекторов. В смесительно-отстойном аппарате мешалки, сидящие на верти­кальном валу, смешивают вещества, а в насадке между ме­шалками происходит их расслоение и разделение.