С какой целью перед адсорбером устанавливают сепаратор

Адсорберы непрерывного действия

бывают с движущимся плотным или псевдоожиженным слоем адсорбента. Адсорберы с движущимся слоем зернистого адсорбент а представляют собой полуколонны с перегородками и переливными пат­рубками и аппараты с транспортирую­щими приспособлениями (см. главу 20). На рис. 5 показан многосекционный колонный адсорбер для очи­стки парогазовых смесей, состоя­щий из холодильника, подогревате­ля и распределительных тарелок.

Рис. 4. Адсорбер с псевдоожиженным слоем:

1 — корпус; 2 —распределительная решетка; 3 — сепа­ратор

Рис. 5. Адсорбер с движущимся слоем ад­сорбента:

1 — холодильник; 2 — распределительные тарелки; 3 — подогреватели; 4 — шлюзовой затвор; 5—рас­пределитель острого пара; б—распределитель ис­ходной смеси

В первой секции адсорбент охлаждается после регенерации. Эта секция выполнена в виде кожухотрубного теплообменника. Ох­лаждающая жидкость подается в межтруб­ное пространство теплообменника, а адсор­бент проходит по трубам.

Вторая секция представляет собой соб­ственно адсорбер, в котором адсорбент вза­имодействует с исходной парогазовой сме­сью. Из первой секции во вторую адсорбент перетекает через патрубки и распредели­тельные тарелки, обеспечивающие равно­мерное распределение адсорбента по сече­нию колонны и служащие затворами, раз­граничивающими первую и вторую секции. Далее адсорбент поступает в десорбционную секцию, представляющую собой кожухотрубный теплообменник, в которой нагревается и взаимодействует с десорбирующим агентом — острым водяным паром. Регенерированный адсорбент удаляется из адсорбера через шлюзовой затвор.

Адсорберы с псевдоожиженным тонкозернистым адсорбентом бывают одноступенчатыми и многоступенчатыми.

Одноступенчатый адсорбер с псевдоожижен­ным слоем (рис.6) 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 со скоростью, 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 (рис.7) представляет собой колонну, в которой расположены газораспределительные решетки с переливными патрубками, служащими одновременно затворами для газового потока.

Рис. 6. Одноступенчатый адсорбер непрерыв­ного действия с псевдоожиженным слоем:

1—пылеулавливающее устройство; 2 — газораспреде­лительная решетка; 3 —корпус

Рис. 7. Многоступенчатый адсорбер с псевдо­ожиженным слоем:

1—корпус; 2 — газораспределительная решетка; 3— пе­реливной патрубок; 4— шлюзовой затвор

Адсорбент поступает в верхнюю часть адсор­бера и перетекает с верхней тарелки на нижнюю. 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 схеме работы аппаратов иде­ального вытеснения, что позволяет проводить процесс адсорбции в противотоке.

Применяют установки с адсорбцией в псевдоожиженном слое и десорбцией в движущемся слое адсорбента.

Рис. 8. Схема установки для очистки водно-спиртовой смеси в неподвижном слое

активного угля:

1, 3 — фильтры; 2— адсорберы; 4, 6 — емкости; 5—холодильник-конденсатор

Установка для очистки сортировки в непод­вижном слое активного угля показана на рис.8. Сортировку фильтруют на песочных или керамических фильтрах, а затем осветляют в адсорберах. Масса угля в одном цилиндрическом адсорбере составляет от 250 до 300 кг. Уголь засыпают на рас­пределительную решетку. Сортировку подают в низ адсорбера под распределительную решетку. Скорость подачи сортировок в ад­сорбер со свежим или регенерированным углем зависит от сорта водки и составляет 30. 60 дал/г. Адсорберы переключают на реге­нерацию 3. 4 раза в год. Регенерацию отработанного активного угля проводят в адсорбере при температуре 115 "С, пропуская на­сыщенный водяной пар через слой угля сверху вниз. При регене­рации из одного адсорбера получают от 50 до 60 дал спиртового отгона крепостью 55. 60 %. Два периодически работающих адсор­бера обеспечивают непрерывную работу установки. Продолжи­тельность десорбции 3. 4 ч, расход пара — 4 кг на 1 кг угля. После регенерации уголь охлаждают и подсушивают горячим воздухом.

На крупных заводах регенерацию угля проводят во вращаю­щихся печах при температуре 800. 850 °С. Потери угля при прока­ливании составляют до 20 %.

При очистке сортировки в адсорберах реакторного типа с меха­ническим или пневматическим перемешиванием используют гра­нулированный уголь. Расход угля составляет 2 кг на 1000 дал вод­ки. Адсорбция происходит в течение 30 мин при перемешивании суспензии. После адсорбции суспензия отстаивается, а затем фильтруется на рамных фильтрах и фильтр-прессах. Интенсификация адсорционной очистки сортировки достигается при адсор­бции в псецоожиженном слое мелкозернистого активного угля. Сортировку подают под распределительную решетку через коль­цевую перфрированную трубу, расположенную в нижней части цилиндричекого адсорбера. При определенной скорости слой угля, расположенный на решетке, переходит в псевдоожиженное состояние.

Двухступенчатая установка для адсорбцион­ной очистки сахарного сиропа показана на рис. 9. Обесцвечинние сахарных сиропов при помощи мелкозернисто­го активно» (костяного) угля — последняя стадия очистки саха­ра. Вода и сахар смешиваются в обогреваемом автоклаве, в кото­ром сахар сплавляется и образуется сахарный сироп. Предва­рительное бесцвечивание сиропа проводят в адсорбере 2, в ко­торый поступает частично отработанный уголь со второй ступени очистки. Расход угля составляет 5. 10 г на 1 л сиропа. Адсорбция продолжается около 30 мин. Разделение суспензии происходите фильтр-прессе 3. Отфильтрованный сахарный си­роп поступет на вторую ступень адсорбционной очистки. В ад­сорбер 4 подается свежий уголь. Разделение суспензии происхо­дит, как и в первой стадии, в фильтр-прессе. Уголь либо регене­рируют, либо отводят в отвал.

Для очисгки сахарных сиропов применяют также установки с гранулировнным активным углем. Цилиндрические адсорберы высотой 8. L0 м и диаметром 1 м работают при скорости сиропа 1,5. 2,5 м/ч Время пребывания сиропа в слое адсорбента составляет до 6 ч. Продолжительность ра­боты до регенерации до 80 сут. От­работанный уголь выгружают из ад­сорбера, промывают от неоргани­ческих соединений, подсушивают и подвергают термической обработке при 1000..1100 °С в слабоокисли­тельной атмосфере, а затем активи­руют паром.

Для обесцвечивания сахарных сиропов применяют также адсорбе­ры непрерывного действия с дви­жущимся слоем адсорбента.

Рис. 9. Схема установки для очистки са­харного сиропа:

1 — смеситель; 2, 4 — адсорберы; 3, 5 —фильтры-прессы

Рис. 10. Установка для непрерывной очистки сиропа:

1, 13— насосы; 2— теплообменник; 3— адсорбер; 4 — конвейер; 5, 11 —бункера; б—вибро­сито; 7, 10— вакуум-установки; 8— колонна; 9— гидроциклон; 12— эжектор

Адсорбционная установка для очистки рафи­надных и продуктовых сиропов от красящих веществ и растворимых солей показана на рис. 10. Рафинадный сироп после фильтра насосом 1 через подогреватель подается в ниж­нюю часть адсорбера. Уголь, проходя вибросито, поступает в ад­сорбер, где предварительно смачивается очищенным сиропом. Противотоком подается сироп, который очищается и непрерыв­но отводится из верхней части колонны. Отработанный актив­ный уголь удаляется из нижней части адсорбера с некоторым ко­личеством сиропа.

Сироп и сахаросодержащие промой отделяются на двух ваку­ум-установках. В колоннах уголь обессахаривается, а промой из верхней части колонны отводятся на клеровку либо в стоки. Далее уголь поступает на следующую вакуум-установку, где от него бо­лее полно отделяется сахаросодержащий промой. Адсорбирован­ные углем вещества отмываются от него во второй колонне.

Уголь, обезвоженный в гидроциклоне и на вакуум-установке 10, поступает в бункер 11 и вибрационным питателем подается в печь для регенерации.

Рис. 11. Адсорбционная установка для очистки паровоздушной смеси:

1 — адсорбер; 2—холодильник; 3 — конденсатоотводчик; 4, 5 —вентиляторы; б —теплооб­менник; 7— обводная линия

Из печи уголь поступает в бункер-охлади­тель, откуда вновь подается на вибросито.

Адсорбционная установка для очистки паро­воздушной смеси от паров органических ве­ществ приведена на рис. 11. Основные аппараты установки — адсорберы, работающие поочередно (на схеме показан один ад­сорбер). При этом в одних адсорберах происходит адсорбция, в других — десорбция. Паровоздушная смесь перед поступлением в адсорбер проходит фильтр, в котором очищается от пыли. Для обеспечения взрывобезопасности установки после фильтра уста­навливают огнепреградитель и предохранительную мембрану, раз­рывающуюся при повышении давления сверх допустимого. Паро­газовая смесь подается в адсорбер вентилятором и проходит слой адсорбента сверху вниз.

При десорбции в нижнюю часть адсорбера подают острый пар. Выходящие из адсорбера пары конденсируются, а кон­денсат направляют на разделение на сепараторах или ректи­фикацией. Для сушки адсорбента в адсорбер подают воздух, который нагревается в теплообменнике. Для охлаждения ад­сорбента холодный воздух подается вентилятором 4 по обвод­ной трубе.

Абсорберы и адсорберы для очистки газа: суть методов, в чём разница, устройство и виды оборудования

Слово сорбция происходит от латинского sorbeo — поглощаю. Под сорбцией понимают процесс поглощения твердым телом или жидкостью других окружающих сред — различных газов, примесей, веществ и т.д.

Вещество, которое поглощается, называется сорбатом, поглощающие твердые тела или жидкости — сорбенты.

Многие задаются вопросов как правильно — абсорберы или адсорберы? Абсорбция и адсорбция это 2 разных процесса. Поэтому верны оба варианта. Рассмотрим подробнее принцип их работы.

Различия сорбционных процессов

Как мы уже сказали, существует 2 основных сорбционных процесса: адсорбция и абсорбция. При абсорбции поглощаемое вещество или газ улавливается всем объемом абсорбента, при адсорбции — только поверхностью адсорбента.

К адсорбции также относят хемосорбцию. При хемосорбции происходит и процесс сорбции, и химическая реакция между улавливаемом веществом и сорбентом.

Абсорбционная очистка газов

Абсорбционный метод очистки газов чаще всего используется в тех сферах, на которых происходит большой выброс всевозможных вредных веществ и пыли в воздух.

Абсорбер для очистки газов — устройство, в котором происходит поглощение примесей газовых компонентов жидкой фазой.

Широкое применения абсорберы получили благодаря своей высокой эффективности.

Самым популярным абсорбером является скруббер. Выделяют несколько типов скрубберов:

• Полые или форсуночные
• Насадочные
• Пенные или тарельчатые барботажные
• Вентури

Подбирать тип скруббера может только специалист. В противном случае вы можете получить абсолютно неработающую установку, просто потому что неправильно подобрали абсорбент, например.

Принцип работы абсорбера

Грязный газ заходит через воздуховод внутрь корпуса скруббера. Далее при помощи аэродинамических сил он закручивается. Очистка происходит при помощи воды.

Вода подается через насосную станцию, проходит через трубопровод, форсунки и смачивает газ.

Частицы воды улавливают пыль и падают вниз. Грязная вода сливается в бак-отстойник или переходит в очищающее оборудование.

Расчет абсорбера

Эффективная сорбционная фильтрация вредных примесей возможна только, если инженеры сделают верный расчет абсорбера для очистки газов. Он необходим для того, чтобы правильно рассчитать диаметр (сечение) установки, определить ее высоту, а также высоту насадки, определить гидравлическое сопротивление оборудования.

1. Сначала нужно установить количество загрязнителя, попадающего в производственное помещение либо атмосферу, рассчитать материальный баланс, определить начальную и конечную концентрацию вторичных включений в каждой из фаз, расход абсорбента.
2. Далее на основе опытных данных строятся графики равновесной и рабочей линии фильтрации. А для этого предварительно необходимо пересчитать концентрацию загрязнителя в долях от количества постоянных включений. То есть, для расчетов берется инертная часть газовоздушной смеси в газовой фазе и чистый поглотитель в жидкой фазе.
3. На следующем этапе необходимо рассчитать движущую силу массопередачи и оптимальную скорость движения газовоздушной смеси.
4. После определения плотности орошения специалисты приступают к нахождению коэффициентов массоотдачи и массопередачи.
5. Далее необходимо найти поверхность массопередачи.
6. Затем можно приступать к расчетам высоты установки газоочистки и насадки.
7. И завершающим этапом является определение гидравлического сопротивления оборудования газоочистки.

Адсорбционная очистка газов

Адсорбационная очистка газов от загрязнителей основана на молекулярных ситах.

Отлично зарекомендовали себя для очистки от неприятных запахов, дыма, при очистке сжатого воздуха, при очистке других различных видов газов.

Основным очищающим элементом в адсорберах является адсорбент. Для того, чтобы адсорбент справлялся с поставленной задачей, он должен обладать рядом свойств:

• Большое время защитного действия.
• Большая удельная поверхность.
• Избирательность.
• Термическая и механическая устойчивость.
• Способностью к регенерации.
• Простота изготовления.
• Невысокая цена.

Принцип работы и устройство адсорбера

Корпус адсорбера заполнен адсорбентом (мы чаще всего используем активированный уголь для очистки воздуха).

Устройство адсорбера очень простое. Загрязненный воздух заходит внутрь фильтра и благодаря специальным канальцам равномерно распределяется по всей площади фильтра. Адсорбент собирает внутри себя все молекулярные загрязнители. Чистый воздух выходит наружу.

Расчет адсорбера

Приведем расчет адсорбера для очистки газов. Пример рассмотрим на основе установки с подвижным слоем адсорбента. Отличительной особенностью расчета является необходимость учесть скорость движения твердой фазы и расход адсорбента. Также свои особенности имеет определение гидравлического сопротивления аппарата, в остальном расчет адсорбера для очистки газов с подвижным и неподвижным слоем схожи.

Расчет в следующей последовательности:
1. Сначала они определяют скорость перемещения газовоздушной смеси и фильтрующего материала внутри установки.
2. Далее рассчитывается объемный коэффициент массоотдачи. В данном случае при расчете адсорберов с подвижными и неподвижными насадками используется одно и то же уравнение.
3. На следующем этапе необходимо найти сопротивление движущегося слоя фильтрующего материала.
Расчет угольного адсорбера для очистки газов также должен предусматривать установку огнепреградителей и предохранителей-компенсаторов в целях избегания взрывоопасных ситуаций. Что касается преградителей, то они не позволят распространиться огню при возгорании газовоздушного потока. Это происходит за счет поглощения тепла, возникающего при горении, насадками разных типов.

Компенсаторы защитят оборудование газоочистки от разрушения при взрыве газа. Они состоят из трубопровода, оснащенного медными, латунными либо алюминиевыми мембранами.

Важное значение имеет и взрывобезопасность вспомогательных элементов и механизмов. К таковым можно отнести вентиляторы. Они должны быть футерованы такими цветными металлами, как латунь или медь. Это поможет избежать искрения при попадании в вентилятор твердых включений. А в некоторых случаях имеет смысл установить вентилятор и электродвигатель к нему в соседнем помещении.

Подбор оборудования и производство

Залог эффективной работы и адсорбера, и абсорбера — верные расчеты. Производитель должен максимально точно всё рассчитать и сделать верный проектный чертеж , чтобы в дальнейшем не было проблем в работе. Необходимо определить основные загрязняющие элементы и правильно подобрать сорбент.

Вы должны понимать, что нет универсального оборудования. Так, например, адсорберы нельзя использовать на производствах с большим количеством пыли. Адсорбент сразу забьется и не справится с поставленной задачей.

Кроме того, производитель может предложить более эффективные варианты оборудования, например целую очистную систему для более эффективной очистки. У нас это скруббер «Самум» с трубой Вентури.

Двухадсорберная установка непрерывного действия

Для проведения адсорбции непрерывным способом применяют установки, состоящие из двух или более адсорберов, которые поочередно включаются для адсорбции газа. На установке из двух адсорберов после насыщения адсорбента в адсорбере-1 подачу газа переключают в адсорбер-2, а в адсорбере-1 проводят десорбцию, сушку и охлаждение, после чего адсорбер-1 снова переключают на цикл поглощения, а адсорбер-2 — на десорбцию, сушку и охлаждение. При таком переключении достигается непрерывная адсорбция газа, (хотя каждый из адсорберов работает периодически), т.к. все циклы процесса в адсорберах проводятся последовательно друг за другом.

1,2- адсорберы; 5 — хранилище;

3 — конденсатор; 6 — газодувка;

4 — сепаратор; 7 — калорифер.

Устройство адсорберов

Адсорберы с неподвижным зернистым адсорбентом

1 — корпус, 2 — решетка, 3-4-5 — люки. Представляет собой полые вертикальные или горизонтальные сосуды, в которых размещены слой зернистого адсорбента. Иногда применяют адсорберы с кольцевым слоем адсорбента. Газовая смесь (паровоздушная) подается в корпус-1 адсорбера, проходит сквозь находящийся на решетке-2 слой адсорбента, после чего удаляется через выхлопной штуцер. По завершении адсорбции для вытеснения поглощенного вещества из адсорбента в аппарат подается перегретый водяной пар, который движется в направлении, обратном движению газа. Паровая смесь (смесь паров воды и извлекаемого компонента) удаляется из аппарата и поступает на разделение в отстойник непрерывного действия или в ректификационную колонну. После десорбции сквозь слой адсорбента пропускают для его сушки горячий воздух, который входит через паровой штуцер и удаляется через тот же штуцер, что и паровая смесь. Высушенный адсорбент охлаждается холодным воздухом, движущимся по тому же пути, что и водяной пар. После чего цикл поглощения повторяется снова.

6.1.2. Адсорберы непрерывного действия.

Адсорберы непрерывного действия обычно конструируют в виде колонн с провальными или беспровальными тарелками и решетками. В таких аппаратах организуется противоточное движение адсорбента и обрабатываемых газов (рис. 29, б). В колоннах с провальными тарелками адсорбент опускается с верхней ступени на нижнюю через все отверстия тарелки, а с беспровальными — через специальные переточные штуцера.

В обоих случаях адсорбент подается в верхнюю часть колонны с такой скоростью, которая позволяет поддерживать постоянную высоту твердой фазы в колонне. На выходе из колонны, в нижней части, имеется устройство для постоянной выгрузки насыщенного сорбента, который направляется в другую колонну на регенерацию, а затем возвращается в верхнюю часть рабочей колонны. Обрабатываемый газ подается в колонну снизу, проходя через адсорбент, очищается и выходит из верхней части колонны. Адсорбент удерживается решеткой, расположенной в нижней части колонны, а газ проходит в пространстве между гранулами адсорбента. В тарельчатых колоннах адсорбент на каждой тарелке находится в псевдоожиженном состоянии, поддерживаемый газом, проходящим снизу через мелкие отверстия в тарелке. Твердый материал медленно перемещается с тарелки на тарелку по переливным трубкам, двигаясь вниз подобно тому, как это происходит с жидкостью в абсорбционных колоннах.

Устройства подобного рода наиболее эффективны при обработке газов с высокой концентрацией адсорбируемых веществ, что требует относительно больших количеств сорбента по сравнению с количеством газа.

Отдельную группу представляют аппараты с подвижным адсорбентом, находящимся в режиме псевдоожижения или фонтанирования (рис. 29, в). По необходимости они могут быть сконструированы как для периодической, так и для непрерывной работы.

Адсорбцию в ожиженном слое обычно применяют в тех случаях, когда процесс является многостадийным. Все частицы адсорбента в такой системе хорошо перемешиваются, и в ожиженном слое типичной «адсорбционной волны» не наблюдается. Поскольку все частицы находятся в равновесии с выходящим газом, низкие концентрации загрязнителей на выходе могут быть достигнуты только в том случае, когда все частицы в слое поддерживаются в относительно ненасыщенном состоянии. В связи с этим адсорбционная емкость ожиженного слоя невелика и его применение целесообразно в тех случаях, когда адсорбент легко может быть выгружен из реактора, подвергнут регенерации и снова возвращен в адсорбер, т. е. когда может быть обеспечена непрерывность процесса.

Аппараты с псевдоожиженным слоем адсорбента лучше приспособлены для непрерывной обработки газовых выбросов, поскольку им необходима постоянная замена части адсорбента из-за быстрого и равномерного насыщения всех частиц слоя адсорбатом. Для осуществления непрерывной работы в одном аппарате организуют несколько (от 2 до 4) псевдоожиженных слоев, реализующих разные стадии процесса: сорбцию, десорбцию, осушку, охлаждение, между которыми устраивается постоянный обмен частицами.

Схема адсорбционной установки непрерывного действия с псевдоожиженным слоем адсорбента приведена на рис. 33.

Приведенная на рис. схема адсорбционной установки рекуперации летучих растворителей работает по четырехфазному циклу, причем принципиально она практически не отличается от схемы на рис. 32.

Исходная смесь подается в адсорбер 9 газодувками 1, одна из которых — резервная, чтобы при отключении адсорбера не прекращалось удаление вредных паров из помещения.