антиплагиат (1203110), страница 5
Текст из файла (страница 5)
41 - 4 тарелка; 2 - вводной штуцер; 3 и 5 - напорные стояки; 4 - выводной штуцер; 6 - 4переточная труба.I - вход газа; II - вход мелкозернистого твердого материала; III - выход газа; IV выход адсорбента. 4Рисунок 2 - Адсорберы с псевдоожиженным слоем адсорбента:а - одноступенчатый; б - ступенчато- 4 противоточный.Для интенсификации процесса адсорбции в псевдоожиженном слое 4применяются адсорберы ступенчато-противоточного типа, в 4 которыхосуществляется противоток адсорбента и разделяемой смеси. 4 Ступенчатопротивоточный адсорбер разделен перфорированными решетками 1 на рядсекций, причем на каждой решетке создается кипящий слой.
Газ подаетсяснизу через штуцер 2, а адсорбент сверху через стояк 3. Газ поднимаетсячерез газораспределительные отверстия решеток, создавая на них кипящиеслои. Псевдоожиженный адсорбент перетекает с тарелки на тарелку попереточным трубам 6. Применяемая конструкция переточных трубобеспечивает постоянство уровня адсорбента на тарелках [2].1.6 4 Стадия десорбцииПосле насыщения адсорбента необходимо провести его регенерацию.Регенерация включает в себя несколько стадий: основные и вспомогательные.Широко приме нимы в промышленности установки с неподвижными слоямиадсорбента. Основная 10 стадия ре генерации - десорбция адсорбата. Возможныразличные варианты десорбции.
Вс 10 помогательные стадии: сушка адсорбентапосле 10 десорбции, 91 охлаждение адсорбента до температуры очищае 10 могогазово го потока. Количество вспомогательных стадий зависит от видадесорбции (физико-химических свойств де 10 сорбирующего агента).Десорбция, в зависимости от типа адсорбента и назначения установки,осуществляется в большинстве случаев в температурном диапазоне от 100 до400 °С (термическая десорбция) перегретым паром или инертнымтеплоносителем, путем вакуумирования, вытеснения другими компонентами,за счет перепада давления и т. д. Разнообразие вариантов десорбци 10 и вызваностремлением сократить затраты на регенерацию адсорбента, доля которых вобщей стоимо 10 сти процессов очистки достигает 50 - 70 %.Применяются комбинированные методы десорбции, сочетающие несколькоуказанных способов, либо стадии десорбции делят на несколько этапов засчет изменения режимов десорбции.Используя в качестве адсорбентов природные цеолиты различныхместорождений снижение затрат на десорбцию превращается впервоочередную задачу, так как цеолиты являются дешевыми и доступнымиадсорбентами.Таким образом, независимо от варианта, процесс десорбции проводитсяза счет ослабления адсорбционных связей путем повышения температурыадсорбента в аппаратах различных конструкций, путем обдува насыщенногоадсорбента потоком десорбирующего газа и т.
п.Процесс десорбции заключается в отрыве молекул адсорбата за счетослабления адсорбционных сил, диффузии внутри пор адсорбента кнаружной поверхности, диффузии с поверхности адсорбента в потокдесорбирующего газа и унос из слоя адсорбента. [11] 90Применение конкретного варианта десорбции зависит отспецифических особенностей эксплуатации адсорбционных установок впромышленных условиях. Если поглощаемый адсорбентом компонент привысоких температурах пожаро- и взрывоопасен, разлагае 10 тся иполимеризуется, вследствие чего происходит модификация структурыадсорбента продуктами распада, то применяется либо вытеснительнаядесорбция, проводимая при тем пературах 30 - 90 °С, либо после десорбцииосуществляется дополнительный процесс реактив 10 ации адсорбента.
Еслипо глощенный адсорбентом компонент не пре 10 дставляет опасности в п роцессеэксплуатации, то в большинстве случаев наиболее рациональным вариантомявляется высокотемпера 10 турная десорбция.1.7 Технологии очистки газов от сероводородаСамые распространены в промышленности адсорбционные установки с неподвижным слоем адсорбента.
Применение установок с движущимсяслоем затруднено истиранием адсорбента. Обработка сырья в такихустановках многостадийна, после каждой стадии адсорбции необходиморегенерировать и охлаждать адсорбент. Если десорбция осуществляетсяводяным паром, то дополнительно включают стадию сушки. Соответственно,цикл работы таких установок может включать четыре стадии: адсорбцию,десорбцию, сушку и охлаждение адсорбента. В трехстадийном цикле стадияохлаждения отсутствует, в результате чего начало стадии адсорбции идет внеизотермическом режиме, с постепенным снижением температурыадсорбента.
Иногда исключают и стадию осушки. В этом двухстадийномслучае сушку осуществляют обрабатываемым газом, 6 который подаютподогретым на стадию адсорбции. Выбор числа стадий циклаосуществляется технико-экономическим расчетом учитывающим в основномэнергетические н капитальные затраты на 1 проведение всего многостадийногопроцесса. Для осуществления непрерывной работы всей установки онадолжна включать несколько адсорберов, причем их число определяетсясоотношением продолжительностей стадий цикла.Если сырье обрабатывается в каждый момент только в одном адсорбере,то при двух аппаратах продолжительность стадий адсорбции равна суммепродолжительностей десорбции, сушки и охлаждения. При трех адсорберахдлительность вспомогательных 6 стадии в два раза превышает длительностьадсорбции, при четырех адсорберах — в три раза. 2А1, А2 - 2 адсорберы; B1, В2 - воздуходувки; Ф – фильтр;Oг - огнепреградитель; X1, Х2 -холодильники; Ц - циклон; К - конденсатор; Ка1 калорифер; E1 – емкость рекуператора.1 - 6 острый водяной пар: 2 - вода; 3 – технологический воздух ;4 - конденсат водяного пара с примесью адсорбата; 5 - оборотная вода;6 - конденсат водяного пара.
6Рисунок 3 - Схема рекуперационной адсорбционной установкис неподвижным слоем адсорбента. 6Схема рекуперационной адсорбционной установки с неподвижным 6слоем адсорбента, работающей в четырехстадийном цикле, представлена нарисунке 3. 6 Газ, содержащий рекуперируемый растворитель, воздуходувкой В1подается в адсорбер А, заполненный активным углем, предварительнопроходя фильтр Ф, служащий для удаления пыли, огнепреградитель Ог,необходимый для предотвращения распространения огня по трубопроводам вслучае воспламенения очищаемой парогазовой смеси, и холодильник Х2.После насыщения слоя адсорбента адсорбер А1 переключается на стадиюдесорбции 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 паруносит пары адсорбата в конденсатор К, проходя через циклон Ц,задерживающий пылевидные частицы адсорбента. Конденсат,представляющий собой смесь воды и адсорбата. охлаждается в холодильникеX1 и подается в емкость 2 EI. следуя затем на разделение.Сушка адсорбента осуществляется горячим воздухом, подаваемым вадсорбер воздуходувкой В2, через калорифер Ка1. Охлаждение адсорбентапроизводится атмосферным воздухом, подаваемым воздуходувкой В2 пообводной линии. 6Также на рисунке 4 можно наблюдать принципиальную схемуустановки очистки газа синтетическими цеолитами.Непрерывный процесс очистки газов от H2S при использованиипсевдоожиженного слоя активного угля представлен на рисунке 5.Направляемый на очистку газ смешивают с аммиаком, редуцируемымиз баллона, и вводят в реактор, где в кипящем слое активного угля 571 - 57 компрессор; 2 - адсорберы; 3 - теплообменник.Рисунок 4 - Схема установки очистки газа синтетическими цеолитами1 - 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 отсероводорода в псевдоожиженном слое активного угляпроисходит его 57 очистка от H2S. Очищенный газ удаляют через 57пылеуловитель. Насыщенный поглотитель из реактора транспортируют вотделение экстракции серы, откуда он поступает в промывное отделение идалее на обезвоживание в сушильную установку. Сухой регенерированныйуголь из бункера питателем возвращают в реактор. Для компенсации потерьугля в бункер добавляют свежий поглотитель.1.8 57 Технологические параметры, влияющие на процесс адсорбции 32Концентрация адсорбируемого вещества в парогазовой смеси припостоянной температуре пропорциональна его давлению.С 32 уменьшением температуры процесса поглотительная способностьадсорбента увеличивается.
32 Увеличение давления, также приводит к роступоглотительной способности адсорбента.Выявлено, что при прочих равных условиях в большей степенипоглощаются те компоненты, которые имеют большие температуры кипения.Таким образом, адсорбции способствует понижение температуры иповышение давления процесса.Процесс десорбции обычно проводится после адсорбции с цельювыделения поглощенного компонента и регенерации поглотителя. Десорбцииспособствуют: повышенная температура, пониженное давление и наличиевещества, вытесняющего поглощенное вещество из адсорбента. Такимисвойствами обладает водяной пар, который часто используют при проведениипроцесса десорбции.2 32 Технологическая часть2.1 Материальный балансВ таблице представлен материальный баланс адсорбционной установки:Входит %, об %, масс Кг/ч т/годВодородсодержащий газ90,42 39,89 15190,565 1263,77 10110,146,13 21,64 1029,84 685,41 5483,311,04 6,88 174,72 218,04 1744,280,34 3,30 57,12 104,55 836,360,36 4,60 60,48 145,92 1167,330,99 12,66 166,32 401,27 3210,150,67 10,64 112,56 337,12 2696,930,05 0,38 8,40 11,88 95,04Итого: 100 100 16800 3167,94 25343,55ВыходитВодородсодержащийгаз, в т.ч.;90,418 39,9391 15190,224 1263,739 10109,9146,1259 24,5663 1029,1512 684,956 5479,6451,0389 6,7065 174,5352 217,805 1742,4390,3399 3,3923 57,1032 104,514 836,1160,3576 4,3079 60,0768 144,943 1159,5460,9898 12,5923 166,2864 401,188 3209,5050,6695 10,1681 122,476 336,865 2694,918Остаточный 0,0004 0,0037 0,0672 0,095 0,760Поглощённый 0,0495 0,2962 8,316 11,761 94,091Итого: 99,99 98,9729 16800 3165,867 25326,9332.2 Изотерма адсорбции сероводорода на РПС-33Задание на проектирование.
Рассчитать адсорбционную установку 1периодического действия с неподвижным слоем адсорбента для улавливания 1сероводорода из водородсодержащего газа, при следующих условиях: расходсмеси — ; температура 1 смеси — 30 °С; атмосферное давление — ; начальнаяконцентрация 1 сероводорода водородсодержащем газе конечная концентрациясероводорода водородсодержащем газе тип аппарата — вертикальныйадсорбер: адсорбент — 2 РПС-33.Принимаем число адсорберов в установке, равное двум. В одном изаппаратов проходит стадия адсорбции, в то время как в другом протекаютстадии регенерации 2 адсорбента.В качестве адсорбента принимаем 8 цеолит марки РПС-33 сэквивалентным диаметром гранулы 2,3 мм и насыпной плотностьюДля адсорбента РПС-33, обладающего бипористой структурой, потеории объемного заполнения пор равновесная концентрация в твердом телеописывается уравнением Дубинина:,где X – равновесная концентрация в твердой фазе, 1 моль 8 /г;W01, B1,W02, B2 – константы, характеризующие адсорбент, 1 равныесоответсвенно 0,19, см3/г; 0,74 10-6; 0,18, см3/г; 3,42 10-6;- коэффициент аффинности равный 0,4;- мольный объем поглощаемого компонента, равный 32,9, см3/моль;- давление насыщенного сероводорода, Па;P - парциальное давление сероводорода в газовой смеси.Парциальное давление сероводорода при концентрации С = 0,01 будет равно(мм.рт.ст):Тогда по формуле (2.1) равновесная концентрация равна (моль/г; кг/кг):где 34 – молекулярная масса сероводорода, г/моль.Остальные равновесные концентрации указаны в таблице 2.2.Таблица 2.2 – Равновесные концентрации при различных парциальныхдавленияхПарциальное давление P,мм.рт.ст.Концентрация сероводородаС, кг/Равновесная концентрацияX, кг/кг7,6 0,01 0,00376,01 0,1 0,027152,03 0,2 0,044228,04 0,3 0,058304,05 0,4 0,069380,06 0,5 0,079456,08 0,6 0,088532,09 0,7 0,096608,1 0,8 0,104684,12 0,9 0,1112.3 Диаметр и высота адсорбераДопустимую фиктивную скорость газа можно 2 расчитать по формуле:Где - насыпная плотность адсорбента, кг/м3;d - эквивалентный диаметр гранул, м;g - 40 ускорение свободного падения, м/с2;- плотность водородсодержащего газа при 30 С, кг/м3.Допустимая фиктивная скорость равна (м/с): 11Рабочую скорость газа в адсорбере примем на 30 % ниже допустимой (м/с):Диаметр аппарата (м):Принимаем вертикальный 2 абсорбер с табли чным значением 1,8 м.Высоту слоя адсорбента в аппарате для обеспечения достаточноговремени работы адсорб 11 ера примем z = 1,6 м.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
