Аппараты для проведения процесса адсорбции

Адсорберы по организации процесса делятся на аппараты периодического и непрерывного действия.

Адсорберы периодического действия бывают с неподвижным и псевдоожиженным слоем адсорбента. Для очистки растворов в спиртовом и водочном производствах применяются также емкостные адсорберы с механическим перемешиванием.

Вертикальный цилиндрический адсорбер (рис.3.9) является наиболее распространенной конструкцией адсорберов периодического действия. Слой гранулированного адсорбента загружается через верхние люки на колосниковую решетку. Выгрузка адсорбента происходит через нижние люки. Такие адсорберы используются для адсорбционной очистки паро-газовых смесей и жидких растворов. Для подачи исходных смесей и острого пара адсорбер снабжен соответствующими штуцерами. Исходная жидкая смесь, как правило, подается снизу вверх через кольцевую трубу. Парогазовая смесь может податься и сверху вниз. В этом случае при десорбции острый пар подается через кольцевую трубу.

Процесс в представленном адсор-бере проходит в четыре стадии: адсорб-ция, десорбция, сушка, охлаждение адсор-бента. После отработки адсорбента возни-кает задача регенерации слоя погло-тителя. Десорбция адсорбированного вещества из адсорбента является необ-ходимой стадией технологического про-цесса, которая решает две задачи: извле-чение вещества и регенерацию адсорбента.

Основным методом десорбции является вытеснение из адсорбента поглощенных компонентов с помощью веществ, например насыщенного водяного пара, обладающих лучшей адсорбционной способностью. Для увеличения скорости десорбции процесс часто проводят при повышенных температурах.

Вертикальный адсорбер с неподвижным кольцевым слоем адсорбента (рис.3.10) предназначен для поглощения компонентов из парогазовой смеси. Адсорбер состоит из вертикального корпуса, внутри которого между перфорированными сетками расположен слой адсорбента. На стадии адсорбции парогазовая смесь подается в нижнюю часть адсорбера и распределяется по кольцевому сечению адсорбента.

Пройдя через слой адсорбента, очищенная парогазовая смесь выходит через центральный патрубок. На стадии десорбции водяной пар подается в адсорбер через центральный патрубок Смесь паров десорбированного компонента и воды удаляется через нижний боковой штуцер. Для сушки адсорбента подается горячий воздух, а для охлаждения — холодный воздух. После охлаждения адсорбента цикл работы повторяется. Загрузка адсорбента происходит - через верхние люки, а выгрузка — через нижнюю течку.

Адсорбер с псевдоожиженным слоем (рис.3.11.) заполнен мелкозернистым адсорбентом. Исходная смесь подается снизу под распределительную решетку при скорости, превышающей скорость псевдоожижения частиц адсорбента. При этом слой расширяется и переходит в подвижное состояние. Проведение адсорбции в псевдоожиженном слое значительно интенсифицирует процесс массообмена и сокращает продолжительность процесса.

Адсорберы реакторного типа с механическим и пневматическим перемешиванием используются для очистки спиртоводочных растворов. Адсорбер состоит из цилиндрического корпуса с эллиптическим днищем. Внутри корпуса вращается лопастная мешалка. Раствор заливается в адсорбер через верхний патрубок, адсорбент загружается через верхний люк. Суспензия сливается из аппарата через нижний патрубок и поступает на фильтр, где разделяется. Активный уголь направляется на ренерацию в десорбер. Адсорбционные установки с адсорберами периодического действия состоят из нескольких аппаратов, работающих попеременно. Часть адсорберов работает в стадии адсорбции, в то время как в других происходит регенерация адсорбента.

Адсорберы непрерывного действия бывают с движущимся плотным или псевдоожиженным слоем адсорбента. Адсорберы с движущимся слоем зернистого адсорбента представляют собой полые колонны с перегородками и переливными патрубками и аппараты с транспортирующими приспособлениями. На рис.3.12. показан многосекционный колонный адсорбер для очистки парогазо-газовыхм смесей, состоящий из холодильника, подогревателя и распределительных тарелок.

В первой секции происходит охлаждение адсорбента после реге-нерации. Эта секция выполнена в виде кожухотрубчатого тепло-обменника. Охлаждающая жидкость подается в межтрубчатое прост-ранство теплообменника, а адсорбент проходит по трубам.

Вторая секция представляет собой собственно адсорбер, в кото-ром адсорбент взаимодействует с исходной парогазовой смесью. Из первой секции во вторую адсорбент перетекает через патрубки и распределительные тарелки, обес-печивающие равномерное распре-деление адсорбента по сечению колонны и служащие затворами, разграничивающими первую и вторую секции. Далее адсорбент поступает в десорбционную секцию, представляющую собой кожухо-трубчатый теплообменник, в кото-ром нагревается и взаимодействует с десорбирующим агентом — острым водяным паром. Регенерированный адсорбент удаляется из адсорбера через шлюзовой затвор. Адсорберы с псевдо-ожиженным зернистым адсор-бентом бывают одноступенчатыми и многоступенчатыми.

Адсорбент

Одноступенчатый адсорбер с псевдоожиженным слоем показан на рис.3.13. Он представляет собой цилиндрический вертикальный корпус, внутри которого смонтированы газораспределительная решетка и пылеулавливающее устройство типа циклона. Адсорбент загружается в аппарат сверху через трубу и выводится через трубу снизу. Исходная парогазовая смесь вводится в адсорбер при скорости, превышающей скорость начала псевдоожижения, под газораспределительную решетку через нижний патрубок, а выводится через верхний патрубок, пройдя предварительно пылеулавливающее устройство.

Многоступенчатый тарельчатый адсорбер с псевдоожиженным слоем показан на рис.3.14. Он представляет собой колонну, в которой расположены газораспределительные решетки с переливными патрубками, служащими одновременно затворами для газового потока. Адсорбент поступает в верхнюю часть адсорбера и перетекает с верхней на нижнюю тарелку. С нижней тарелки адсорбент через шлюзовой затвор выгружается из адсорбера. Исходная парогазовая смесь поступает в адсорбер снизу и удаляется через верхний патрубок.

Многоступенчатый адсорбер отличается от одноступенчатого тем, что работает по схеме, близкой к аппаратам идеального вытеснения, что позволяет проводить процесс адсорбции в противотоке.

Рис.3.14. Многоступенчатый адсорбер с псевдоожиженным слоем: 1 — корпус; 2 — газораспределительная решетка; 3—переливной патрубок; 4 — шлюзовой затвор

Контрольные вопросы

1. Какова сущность абсорбции ?

2. Что является движущей силой абсорбции ?

3. Как влияет расход абсорбента на размеры абсорбера ? Может ли абсорбер работать при минимальном расходе абсорбента?

4. Какие конструкции абсорберов применяются в промышленности ?

5. Какие применяются насадки в абсорберах ? Каким требованиям должны удовлетворять насадки ?

6. В чем заключается сущность процесса адсорбции?

7. Какие адсорбенты применяются в пищевой промышленности. Каковы их области применения?

8. Какие требования предъявляются к адсорбентам?

9. Какие конструкции адсорбентов применяются в пищевой промышленности?

СУШКА