Материальный баланс адсорбера.



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Материальный баланс адсорбера.



Уравнение мат. баланса адсорбции по извлекаемому компоненту может быть представлено в следующем виде: GA=gaКН)=G0yH-GKyK (1)или (2)

где GА — масса извлекаемого комп-та; gAмасса адсорбента; аHK — активности по извлекаемому комп-ту исходного и отработанного адсорбента; G0— масса исходной газовой смеси; GKмасса газовой смеси на выходе из адсорбера; уH, уK— массовые концентрации извлекаемого компонента в газовой смеси соответственно на входе и выходе из адсорбера.

Последнее ур-ние в случае, если G0~GК, или при усл., что концентрации компонентов отнесены к потоку исходного сырья (см. расчет абсорбции многокомпонентной смеси), может быть приведено к следующему виду: (3)

Приведенные ур-ния исп-ся для определения массы адсорбента gA, загруженного в периодически действующий адсорбер, или для нахождения удельного расхода адсорбента (кратности циркуляции адсорбента) gA/G0 для адсорбера непрерывного действия с движущимся слоем адсорбента, а также для определения массы вещества GА, извлекаемого при адсорбции. В случае периодически действующего адсорбера со стационарным слоем адсорбента количество извлекаемого компонента GА соответствует продолжительности стадии адсорбции τА .

Из приведенных ур-ний следует, что чем больше емкость адс-та по извлекаемому комп-ту т.е. чем полнее отработан адсорбент и чем меньше величина т.е. чем полнее адсорбент регенерирован, тем меньше удельный расход адсорбента.

Расход адсорбента возрастает с увеличением концентрации извлекаемого компонента в исходном сырье уН и с уменьшением концентрации этого компонента уК в покидающем адсорбер газе.

Удельный расход адсорбента gA/G0 в значительной степени определяет экономические показатели процесса в целом. Поэтому процесс адсорбционного разделения экономически оправдан при переработке сырья, в котором извлекаемые комп-ты содержатся в сравнительно небольших кол-вах.

Так, при разделении смеси сухих углеводородных газов процесс адсорбции оказывается более выгодным, чем процесс абсорбции, тогда как для жирных газов целесообразнее применять процесс абсорбции. Аналогичное замечание относится и к разделению жидких смесей: в случае невысокого содержания извлекаемых компонентов в сырье адсорбционное разделение предпочтительнее экстракции.

При расчете процесса адсорбции масса исходной смеси Go и начальная концентрация в ней извлекаемого компонента должны быть заданы, а величины аки ук могут быть определены по изотерме адсорбции. Активность акв начале процесса определяется полнотой регенерации адсорбента.

По достижении состояния равновесия в адсорберах с движущимся слоем адсорбента адсорбат (активность отходящего адсорбента равна ак) будет нах-ся в равновесии с исходным сырьем, т.е. ак = акр, а поток газа, уходящий из адсорбера, будет в равновесии с исходным адсорбентом, т.е. Ук = УкрР

При действительном ходе процесса система не достигает состояния равновесия и степень приближения к равновесному состоянию зависит от ряда факторов: скорости протекания процесса адсорбции, продолжительности контакта фаз, поверхности контакта, активности (емкости) адсорбента.

Для режимов, устанавливаемых экспериментально, систему часто удается достаточно приблизить к состоянию равновесия при относительно небольшой продолжительности времени контакта; для практических расчетов принимают, что

ак= (0,85 + 0,90)акр и ук= (0,85 + 0,90)укр.

В случае адсорберов с неподвижным слоем адсорбента выбор величин ак и укусложняется вследствие неполноты отработки слоя адсорбента по высоте. В таких аппаратах контакт адсорбента с сырьем происходит послойно в направлении движения потока разделяемой смеси. При этом только часть адсорбента отрабатывается полностью.

На рис. VIII-5 приведена схема распределения концентраций извлекаемого компонента по высоте слоя при условии приближения системы к состоянию равновесия. В пределах высоты слоя h1, адсорбент полностью отработан до активности акр, соответствующей состоянию равновесия с исходным газом.

Некоторая высота h2 слоя на выходе обеспечивает гарантированное снижение концентрации извлекаемого компонента от ун до укр; активность адсорбента меняется соответственно от акр до ан. Для расчета материального баланса адсорбера со стационарным слоем адсорбента величине ак соответствует среднее содержание извлекаемого компонента во всей массе адсорбента.

При неизменной загрузке адсорбента отношение высот слоев адсорбента h2/h1зависит от общей высоты слоя Н. При увеличении высоты слоя адсорбента доля частично отработанного слоя высотой h2будет уменьшаться. В этой связи предпочтительнее применять более высокий слой адсорбента.

В ряде случаев оправдано включение в цикл адсорбции двух последовательно соединенных адсорберов с периодическим включением на десорбцию первого по ходу сырья адсорбера и одновременным подключением второго адсорбера на питание исходным сырьем.

Для расчета материального баланса десорбции используются те же уравнения (1) — (3), в которых Gки G0 соответственно равны массам десорбирующего агента и потока на выходе из адсорбера; ук и ун— концентрации извлекаемого компонента в исходном десорбирующем агенте и в потоке, уходящем из аппарата.

Из этих уравнений определяется расход десорбирующего агента Gк. При заданных начальных величинах (содержании извлекаемого компонента в адсорбенте в конце стадии адсорбции аки в исходном десорбирующем агенте ук) необходимые для расчета концентрации ан и ун могут быть найдены, как было указано выше, при помощи изотермы адсорбции, построенной для температуры, при которой осуществляется десорбция (см. рис. VIII-4).

Приведенные ур-ния и графики справедливы для газ-го и жидкого сырья.



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-23; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 34.228.52.223 (0.004 с.)