ВКР (1203106), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

1 - тарелка; 2 - вводной штуцер; 3 и 5 - напорные стояки; 4 - выводной штуцер; 6 -

переточная труба.

I - вход газа; II - вход мелкозернистого твердого материала; III - выход газа; IV -

выход адсорбента.

Рисунок 2 - Адсорберы с псевдоожиженным слоем адсорбента: а - одноступенчатый; б - ступенчато-противоточный.

Для интенсификации процесса адсорбции в псевдоожиженном слое применяются адсорберы ступенчато-противоточного типа, в которых осуществляется противоток адсорбента и разделяемой смеси. Ступенчато- противоточный адсорбер разделен перфорированными решетками 1 на ряд секций, причем на каждой решетке создается кипящий слой. Газ подается снизу через штуцер 2, а адсорбент сверху через стояк 3. Газ поднимается через газораспределительные отверстия решеток, создавая на них кипящие слои. Псевдоожиженный адсорбент перетекает с тарелки на тарелку по переточным трубам 6. Применяемая конструкция переточных труб обеспечивает постоянство уровня адсорбента на тарелках [2].

1.6 Стадия десорбции

После насыщения адсорбента необходимо провести его регенерацию. Регенерация включает в себя несколько стадий: основные и вспомогательные. Широко применимы в промышленности установки с неподвижными слоями адсорбента. Основная стадия регенерации - десорбция адсорбата. Возможны различные варианты десорбции. Вспомогательные стадии: сушка адсорбента после десорбции, охлаждение адсорбента до температуры очищаемого газового потока. Количество вспомогательных стадий зависит от вида десорбции (физико-химических свойств десорбирующего агента).

Десорбция, в зависимости от типа адсорбента и назначения установки, осуществляется в большинстве случаев в температурном диапазоне от 100 до 400 °С (термическая десорбция) перегретым паром или инертным теплоносителем, путем вакуумирования, вытеснения другими компонентами, за счет перепада давления и т. д. Разнообразие вариантов десорбции вызвано стремлением сократить затраты на регенерацию адсорбента, доля которых в общей стоимости процессов очистки достигает 50 - 70 %.

Применяются комбинированные методы десорбции, сочетающие несколько указанных способов, либо стадии десорбции делят на несколько этапов за счет изменения режимов десорбции.

Используя в качестве адсорбентов природные цеолиты различных месторождений снижение затрат на десорбцию превращается в первоочередную задачу, так как цеолиты являются дешевыми и доступными адсорбентами.

Таким образом, независимо от варианта, процесс десорбции проводится за счет ослабления адсорбционных связей путем повышения температуры адсорбента в аппаратах различных конструкций, путем обдува насыщенного адсорбента потоком десорбирующего газа и т. п.

Процесс десорбции заключается в отрыве молекул адсорбата за счет ослабления адсорбционных сил, диффузии внутри пор адсорбента к наружной поверхности, диффузии с поверхности адсорбента в поток десорбирующего газа и унос из слоя адсорбента. [11]

Применение конкретного варианта десорбции зависит от специфических особенностей эксплуатации адсорбционных установок в промышленных условиях. Если поглощаемый адсорбентом компонент при высоких температурах пожаро- и взрывоопасен, разлагается и полимеризуется, вследствие чего происходит модификация структуры адсорбента продуктами распада, то применяется либо вытеснительная десорбция, проводимая при температурах 30 - 90 °С, либо после десорбции осуществляется дополнительный процесс реактивации адсорбента. Если поглощенный адсорбентом компонент не представляет опасности в процессе эксплуатации, то в большинстве случаев наиболее рациональным вариантом является высокотемпературная десорбция.

1.7 Технологии очистки газов от сероводорода

Самые распространены в промышленности адсорбционные установки - с неподвижным слоем адсорбента. Применение установок с движущимся слоем затруднено истиранием адсорбента. Обработка сырья в таких установках многостадийна, после каждой стадии адсорбции необходимо регенерировать и охлаждать адсорбент. Если десорбция осуществляется водяным паром, то дополнительно включают стадию сушки. Соответственно, цикл работы таких установок может включать четыре стадии: адсорбцию, десорбцию, сушку и охлаждение адсорбента. В трехстадийном цикле стадия охлаждения отсутствует, в результате чего начало стадии адсорбции идет в неизотермическом режиме, с постепенным снижением температуры адсорбента. Иногда исключают и стадию осушки. В этом двухстадийном случае сушку осуществляют обрабатываемым газом, который подают подогретым на стадию адсорбции. Выбор числа стадий цикла осуществляется технико-экономическим расчетом учитывающим в основном энергетические н капитальные затраты на проведение всего многостадийного процесса. Для осуществления непрерывной работы всей установки она должна включать несколько адсорберов, причем их число определяется соотношением продолжительностей стадий цикла.

Если сырье обрабатывается в каждый момент только в одном адсорбере, то при двух аппаратах продолжительность стадий адсорбции равна сумме продолжительностей десорбции, сушки и охлаждения. При трех адсорберах длительность вспомогательных стадии в два раза превышает длительность адсорбции, при четырех адсорберах — в три раза.

А1, А2 - адсорберы; B1, В2 - воздуходувки; Ф – фильтр;

Oг - огнепреградитель; X1, Х2 -холодильники; Ц - циклон; К - конденсатор; Ка1 -

калорифер; E1 – емкость рекуператора.

1 - острый водяной пар: 2 - вода; 3 – технологический воздух ;

4 - конденсат водяного пара с примесью адсорбата; 5 - оборотная вода;

6 - конденсат водяного пара.

Рисунок 3 - Схема рекуперационной адсорбционной установки

с неподвижным слоем адсорбента.

Схема рекуперационной адсорбционной установки с неподвижным слоем адсорбента, работающей в четырехстадийном цикле, представлена на рисунке 3. Газ, содержащий рекуперируемый растворитель, воздуходувкой В1 подается в адсорбер А, заполненный активным углем, предварительно проходя фильтр Ф, служащий для удаления пыли, огнепреградитель Ог, необходимый для предотвращения распространения огня по трубопроводам в случае воспламенения очищаемой парогазовой смеси, и холодильник Х2. После насыщения слоя адсорбента адсорбер А1 переключается на стадию десорбции Адсорбент регенерируется острым водяным паром (давление 0,1 - 0,4 МПа), подаваемым внизу адсорбера.

Часть пара конденсируется, отдавая тепло на нагрев адсорбента, материала адсорбера и на компенсацию теплоты адсорбции. Оставшийся пар уносит пары адсорбата в конденсатор К, проходя через циклон Ц, задерживающий пылевидные частицы адсорбента. Конденсат, представляющий собой смесь воды и адсорбата. охлаждается в холодильнике X1 и подается в емкость EI. следуя затем на разделение.

Сушка адсорбента осуществляется горячим воздухом, подаваемым в адсорбер воздуходувкой В2, через калорифер Ка1. Охлаждение адсорбента производится атмосферным воздухом, подаваемым воздуходувкой В2 по обводной линии.

Также на рисунке 4 можно наблюдать принципиальную схему установки очистки газа синтетическими цеолитами.

Непрерывный процесс очистки газов от H2S при использовании псевдоожиженного слоя активного угля представлен на рисунке 5.

Направляемый на очистку газ смешивают с аммиаком, редуцируемым из баллона, и вводят в реактор, где в кипящем слое активного угля

1 - компрессор; 2 - адсорберы; 3 - теплообменник.

Рисунок 4 - Схема установки очистки газа синтетическими цеолитами

1 - пылеуловитель; 2 - реактор; 3 - бункер; 4 - питатель; 5 - сушилка; 6 - элеватор; 7 - отделение промывки; 8 - отделение экстракции серы (из бака поступает раствор (NH4)2S; 9 - баллон; 10 - воздуходувка. Рисунок 5 - Схема установки очистки газа от сероводорода в псевдоожиженном слое активного угля

происходит его очистка от H2S. Очищенный газ удаляют через пылеуловитель. Насыщенный поглотитель из реактора транспортируют в отделение экстракции серы, откуда он поступает в промывное отделение и далее на обезвоживание в сушильную установку. Сухой регенерированный уголь из бункера питателем возвращают в реактор. Для компенсации потерь угля в бункер добавляют свежий поглотитель.

1.8 Технологические параметры, влияющие на процесс адсорбции

Концентрация адсорбируемого вещества в парогазовой смеси при постоянной температуре пропорциональна его давлению.

С уменьшением температуры процесса поглотительная способность адсорбента увеличивается. Увеличение давления, также приводит к росту поглотительной способности адсорбента.

Выявлено, что при прочих равных условиях в большей степени поглощаются те компоненты, которые имеют большие температуры кипения. Таким образом, адсорбции способствует понижение температуры и повышение давления процесса.

Процесс десорбции обычно проводится после адсорбции с целью выделения поглощенного компонента и регенерации поглотителя. Десорбции способствуют: повышенная температура, пониженное давление и наличие вещества, вытесняющего поглощенное вещество из адсорбента. Такими свойствами обладает водяной пар, который часто используют при проведении процесса десорбции.

2 Технологическая часть

2.1 Материальный баланс

В таблице 2.1 представлен материальный баланс адсорбционной установки:

Таблица 2.1 - Материальный баланс установки

Характеристики

Список файлов ВКР