антиплагиат (1203110), страница 4
Текст из файла (страница 4)
кипящие камни). Все выше рассмотренныеадсорбенты имеют нерегулярную структуру, поэтому в их поры могутпроникать и удерживаться самые различные по размерам молекулы, т.е. онине обладают избирательной адсорбцией - это их недостаток.Избирательно адсорбировать одинаковые по размеру молекулы могутадсорбенты со строго регулярной пористой структурой - это природныеминералы сидерит, фожазит, эрионит, глабазит, морденит и др.
Путем 5термической обработки их превращают адсорбент, обладающий высокойпористостью, большой поверхностью и одинаковыми размерами пор.Природных цеолитов в природе мало, они загрязнены примесями, поэтомудля промышленного применения синтезированы примерно 100 наименованийцеолитов [16.Наиболее применимы цеолиты марок КА, NaA, СаА, NаХ, СаХ. Перваябуква соответствует катиону, компенсирующему заряд решетки (К+, Nа+, Са+),вторая - тип кристаллической решетки.Цеолиты - уникальные адсорбенты, извлекающие аммиак, SO2,ацетилен, H2S, CO2.
5Цеолиты - «молекулярные сита». Этот термин очень удачно описываетспособность поверхности кристалла выступать в роли сита, сквозь которое вовнутрикристаллические полости и каналы могут проникать молекулы толькоопределенной формы и размера 3Поскольку цеолиты обладают упорядоченной системой внутренних пор,адсорбция на них описывается изотермой I типа по классификации Брунауэраили изотермой Ленгмюра. В 3 этом отношении адсорбция газов и паров нацеолитах является более простой, чем на менее упорядоченных аморфныхтвердых телах.Объемное заполнение внутрикристаллических полостей и каналовцеолитов 3 показывает, что, хотя во многих случаях заполнение порподчиняется правилу Гурвича, имеются и исключения, вызываемыевзаимодействием молекул некоторых адсорбатов с кристаллами цеолитов.Обычные представления об удельной поверхности твердых телнеприменимы к микропористым кристаллам цеолитов, так как 3 адсорбция наних происходит с заполнением всего объема полостей. Удельную поверхностьцеолита, измеренную экспериментально, можно рассматривать только как 3величину, характеризующую адсорбцию данного адсорбата в данныхусловиях.
Термин «монослойный эквивалент», иногда применяемый длявыражения адсорбционной емкости цеолитов, определяет площадь, которуюзаняли бы все молекулы, заполняющие внутрикристаллический свободныйобъем, если бы они расположились в виде плотного монослоя.Многие ученые пытались сравнить экспериментальные данные поадсорбции с величиной удельной поверхности, вычисленной изгеометрических размеров полостей. К сожалению, все эти попытки оказалисьнеудачными .
В то же время предельная величина адсорбции, вычисленная сиспользованием 3 правила заполнения пор, хорошо согласуется с измереннымизначениями.В цеолитах адсорбционное поле распространяется на весь свободныйвнутренний объем. Размеры микропор составляют всего несколькомолекулярных диаметров, в результате чего потенциальные поляпротивоположных стенок перекрываются, а изотермы адсорбцииприобретают прямоугольную форму. Для такой изотермы характерендлинный горизонтальный участок, пересекающий ось 3 под угломприблизительно 90°.Изотермы адсорбции на кристаллических цеолитах не имеютгистерезиса, характерного для изотерм адсорбции на аморфныхмикропористых адсорбентах.
Адсорбция и десорбция полностью обратимы,так что десорбционная ветвь изотермы совпадает с адсорбционной.В промышленных процессах разделения цеолиты используются в видетаблеток, содержащих наряду с основным веществом необходимоеколичество инертного связующего. В процессе 3 аггломерации в таблеткахобразуются макропоры, в 3 которых при больших относительных давленияхадсорбата может происходить капиллярная конденсация.В промышленных цеолитных адсорбентах диффузия 3 вглубь происходит 13по макропорам. Основная часть адсорбционной емкости приходится навнутрикристаллический объем, а на внешней поверхности кристалловцеолита адсорбируется около 1 % вещества.
Большие каналы, по которым 13происходит диффузия внутри 3 кристалла, образованы полостями одинаковогоразмера, соединяющимися через окна, или в некоторых случаях системойпараллельных цилиндрических каналов. Стенки каналов, составляющиевнутреннюю поверхность, образованы ионами кислорода каркаса. Вопределенных местах на этих стенках расположены катионы, заряд которыхзависит от их координации или экранирования ионами кислорода решетки. 62Высокая селективность цеолитных адсорбентов объясняется главнымобразом двумя следующими причинами:Цеолиты адсорбируют только те молекулы, которые по размерам иконфигурации соответствуют размерам окон каркаса цеолита.
(При такомупрощенном рассмотрении атомы в молекулах и атомы кислорода каркасацеолита принимаются за твердые сферы.)большей селективности адсорбции молекул способствуют некоторыеопределенные свойства молекул, в частности постоянный 13 дипольный момент.1.4 3 Выбор адсорбентаОсновная технологическая задача состоит в правильности выборапоглотителя для очистки водородсодержащего газа от сероводорода,следствием чего является качество получаемого газа, металло- иэнергоемкость установок, состояние окружающей среды на промышленныхобъектах, а также возможность дальнейшего использование очищенного газа.Основное значение имеет подбор поглотителя для установок очистки 37водородсодержащих газов от кислых компонентов. Независимо от способовочистки газа поглотители должны отвечать ряду 37 следующих требований:высокая поглотительная емкость по кислым компонентам в широкоминтервале их парциального давления в газе; 37нейтральные свойства по отношению к углеводородам и ингибиторам,применяемым при добыче и промысловой обработке газов; 37низкая коррозионная активность;высокая 75 устойчивость против окисления и термического разложения(низкие скорости старения); 37высокая устойчивость к побочным реакциям с различнымипримесями; 37хорошая регенерация;низкая стоимость;безопасность для человека.В таблице 1.1 показаны адсорбенты наиболее распространенные нарынке.Таблица 1.1 – Характеристики различных адсорбентовА-09-МОА-2 РПС-33 АГ-3 АР-25 АС-311 Внешний вид Экструдаты Экструдаты Цилиндры Цилиндры Экструдаты2 Диаметрэкструдатов,3,5-4,5 2,3 1-2,8 2-5 3,4мм, впределах:3 Насыпнаяплотность (впересче-тена прокаленныйпри 550 oС),г/см30,6-0,8 0,6-0,9 0,48-0,5 0,6 0,6-0,94 Массоваядоляпотерь припрокаливании при850oС, %10 - - 10 5 Среднийкоэффициент прочности нараскалывание, кг/мм0,9 1,2 - 1,0 0,96 Удельнаяповерхность,м2/г320 - 300 7Водостойкость,%98 - 95 98 Продолжение таблицы 1.1А-09-МОА-2 РПС-33 АГ-3 АР-25 АС-318 Статическаяактивность поадсорбции водяного пара из воздуха при температуре (20±3) oС,граммов воды на100 граммов адсорбента:− при отн.
влажности 10 %, неменее− при отн.влажности 60 %, неменее− при отнювлажности от 90 до100 %9,016,030,09,016,030,09,016,030,09,016,030,09 Общий объѐм пор,см3/г, не менее0,5 - 0,8 0,5 10 Массоваядоля частицменее 1 мм, %,не более1,0 - 0,4 0,5 11 Цена, руб.за кг133 185 173 226 185Анализируя характеристики представленных адсорбентов, выбираемадсорбент марки РПС-33.1.5 Аппаратное оформление процесса адсорбцииПроцесс адсорбции может проводиться в следующих условиях:1) на неподвижном слое адсорбента;2) на движущемся слое адсорбента; 43) псевдоожиженном слое адсорбента.Адсорберы с неподвижным слоем адсорбента представляют собойвертикальные либо горизонтальные пустотелые аппараты, заполненные слоемзернистого адсорбента.Жидкая или газовая смесь пропускается через 4 слои адсорбента, обычносверху вниз. Цикл адсорбции заканчивается после почти полногоиспользования поглотительной способности адсорбента, на что указываетпроскок адсорбируемого вещества.
Затем через адсорбент пропускаютвытесняющий агент (растворитель, водяной пар и 4 другие), который вытесняетадсорбированное вещество с поверхности адсорбента. Иногда этого бываетнедостаточно. Например, при адсорбционной очистке масел, парафина частьсмолистых веществ остается на поверхности адсорбента после вытеснения.Тогда адсорбент требует дополнительной регенерации путем выжигасмолистых отложений, для чего его необходимо выгружать и регенерироватьв отдельном аппарате.
41 – 4 холодильник; 2 - адсорбционная секции; 3 - фракционирующаи секция; 4 секции пропаривания; 5 - секции отпарки; 6 - ввод водного пара;7 - питатель; 8 - воздуходувка пневмотранспорта.I - сырье; II - отходящий газ; III - боковой поток; IV - продукт.Рисунок 1 - Адсорбер с движущимся слоем адсорбента 4Адсорберы с движущимся слоем адсорбента также применяются дляадсорбционного разделения газов и жидкостей. И отличие от адсорберов состационарным слоем адсорбента здесь процесс адсорбции и десорбцииведется непрерывно, а аппарат состоит из двух частей - адсорбера и 4десорбера, причем эти аппараты нередко совмещаются в общем корпусе. На 4рисунке 1 приведена схема адсорбера для разделения углеводородных газов.В 4 качестве адсорбента применяется гранулированный активированный уголь.
4Подъем адсорбента осуществляется несколькими потоками 4 номногоствольному пневмоподъемнику или сплошным слоем. Слой угля изразгрузителя пневмотранспорта проходит холодильник 1 для охлаждения ипоступает в адсорбционную секцию 2. Сырье подается в среднюю частьадсорбционной секции 2 через распределительную тарелку и поднимаетсявверх в противотоке с движущимся вниз адсорбентом. 4 Неадсорбированныйгаз выводится через верхний коллектор. Движущийся вниз уголь нагреваетсяза счет теплоты адсорбции.В 4 секцию отпарки (десорбер) 5 через штуцер 6 подается водяной пардля вытеснения поглощенных компонентов с поверхности угля. Десорберобогревается каким-либо теплоносителем.
Десорбированные компонентывместе с парами воды выводятся через коллектор из верхней части десорбера.В нижней части колонны имеется устройство для регулирования скоростициркуляции слоя угля. Уголь с 4 низа колонны поступает на пневмотранспорт.В 4 псевдоожиженном слое процесс адсорбции значительноинтенсифицируется благодаря улучшению процесса массопередачиадсорбируемого вещества из объема к поверхности адсорбента, а такжеблагодаря уменьшению размера зерен адсорбента. Однако в общем кипящемслое вследствие интенсивного перемешивания выравниваются концентрации 4адсорбируемого вещества в слое и уменьшается движущая сила процесса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
