Адсорберы с кипящим слоем мелкозернистого адсорбента

1 - корпус,

2 - распределительная решетка,

3 - кипящий слой адсорбента,

4 - труба для выхода адсорбента

При проведении адсорбции в кипящем слое адсорбента гидравлическое сопротивление слоя весьма является малым, поэтому можно создавать скорости газового потока, в несколько раз большие, чем в неподвижном слое адсорбента. Благодаря сочетанию высоких скоростей газа с очень развитой поверхностью фазового контакта можно значительно интенсифицировать процесс адсорбции.

При интенсивном перемешивании частиц в кипящем слое в нем происходит быстрое выравнивание температур и предотвращается опасность перегрева адсорбента. В корпусе-1 одноступенчатого адсорбера имеется распределительная решетка-2, через которую снизу подается газ, приводящий мелкозернистый адсорбент в состояние кипящего слоя. Газ отводится через верхний штуцер. Адсорбент поступает сверху и удаляется через трубу-4. В аппарате поддерживается определенный уровень слоя кипящего адсорбента.

Лекция №22

Тема: Сушка

Процесс сушки широко используется в химической промышленности для удаления влаги из обрабатываемых материалов

Чаще всего приходится удалять воду из твердых тел, которые предварительно обезвоживают - механическими способами - прессованием, фильтрованием, центрифугированием. Удаление влаги из газов осуществляют, как правило, физико-химическим способом - поглощением хлористым кальцием, серной кислотой, силикагелем. Более полное удаление влаги из твердых материалов осуществляется с использованием тепловой энергии (для испарения влаги) и с отводом образующихся паров - такой процесс называется сушкой.

Механизм сушки

При сушке материала в первую очередь удаляют влагу, находящуюся на поверхности и в наиболее крупных капиллярах, затем происходит постепенная диффузия влаги к поверхности из мелких капилляров. Химически связанная, так называемая кристаллизационная влага в процессе сушки не удаляется. Удаление влаги из материала продолжается лишь до тех пор, пока не установится равновесие между содержанием влаги в материале и в окружающей его среде.

Сушка является процессом массообменным процессом и поэтому на скорость ее существенное влияние оказывает скорость диффузии влаги изнутри материала к его поверхности и др. факторы.

Вещества, с помощью которых осуществляется подогрев высушиваемого материала (сушильные агенты), могут передавать ему тепло путем непосредственного соприкосновения (конвективная сушка) или через стенку (контактная сушка).

Сушка производится также путем нагревания высушиваемого материала токами высокой частоты (диэлектрическая сушка) или инфракрасными лучами (радиационная сушка).

В особых случаях применяется сушка некоторых продуктов в замороженном состоянии при глубоком вакууме-сушке возгонкой или сублимацией.

В зависимости от направления движения сушильного агента относительно высушиваемого материала различают сушку противотоком (более распространенный метод) и сушку параллельным током.

Схемы сушки

Основным и простым процессом сушки воздухом называется наиболее распространенный сушильных процесс, при котором воздух нагревается только один раз в подогревателе перед сушилкой и однократно проходит через сушилку.

Сушка топочными газами производится обычно по схеме основного процесса, реже по схеме с рециркуляцией. Для сушки применяют смесь топочных газов и воздуха, причем газы, полученные в топке разбавляют воздухом для понижения температуры до максимально допустимой при сушке данного материала.

Основным достоинством сушки топочными газами по сравнению с сушкой воздухом является.

1) большая влагопоглощающая способность топочных газов;

2) меньший расход топлива;

3) упрощение сушильной установки, т.к. отпадает необходимость в устройствах для нагревания воздуха.

Устройство сушилок

Конструкций сушилок довольно разнообразны и отличаются по ряду признаков:

способу подвода теплоты - конвективные и контактные сушилки;

используемому теплоносителю - воздух, дымовые газы, пар, электронагрев;

способу организации процесса - сушилки периодического и непрерывного действия;

взаимному направлению движения материала и сушильного агента -прямоточные и противоточные сушилки;

состоянию высушиваемого материала - сушилки с неподвижным слоем, сушилки с непрерывно пересыпаемым материалом и др.

Конвективные сушилки

Туннельная сушилка представляет собой камеру прямоугольного сечения-1 значительной длины, внутри которой по рельсовому пути перемещаются вагонетки-2 с высушиваемым материалом. Свежий воздух засасывается вентиляторами-3 и, проходя через колориферы-4, нагревается. Для входами выхода вагонеток установлены герметично закрывающиеся двери, которые периодически открываются для подачи вагонеток с сырым материалом и одновременного удаления вагонеток с высушенным материалом из противоположного конца сушилки.

Сушильный агент - воздух подается противотоком или прямотоком. На рисунке показана подача воздуха по всей сушилке противотоком, тогда как в каждую вагонетку воздух поступает перекрестным током.

Туннельные сушилки обычно работают с частичной рециркуляцией сушильного агента и предназначаются для сушки больших количеств штучных керамических изделий. Загрузка и выгрузка вагонеток производится вручную; сушка изделий, находящихся в различных местах вагонеток, протекает неодинаково. Неравномерность процесса сушки и значительные размеры сушилки - существенные недостатки рассмотренной конструкции.

Камерная сушилка

Состоит из сушильной камеры-7, стелла-жей-2, на которых размещаются противни с высушиваемым материалом. На каркасе установлены две горизонтальные перего-родки-5, которые делят все пространство камеры на три зоны, через которые последовательно проходит сушильный агент. Свежий воздух засасывается вентилятором-3, предварительно нагреваясь в наружном калорифере-4. Воздух поступает в нижнюю часть сушилки, подогревается дополнительно во внутреннем калорифере-8, проходит среднюю зону, вновь подогревается в калорифере-1 и проходит верхнюю зону. На выходе воздуха из сушилки имеется шибер-6, с помощью которого часть воздуха возвращается в цикл, смешиваясь со свежим воздухом. Таким образом, сушилка работает по схеме промежуточного подогрева и частичной рециркуляции воздуха, обеспечивая необходимую температуру воздуха при некоторой экономии теплоты. Сушка материала в сушилках этой конструкции происходит в неподвижном толстом слое, поэтому продолжительность сушки велика и сушилки обладают малой производительностью. Кроме того, такие сушилки не обеспечивают равномерных условий сушки по всем зонам, а необходимость ручной загрузки и выгрузки противней, на которых происходит высушивание продукта, позволяет применять сушилки этого типа только для малотоксичных продуктов и при небольших производительносгях.