6.2. Адсорбери неперервної дії з псевдозрідженим шаром адсорбенту

Виходячи з вихідних даних, вибирають вид адсорбенту.

Складають принципову схему адсорбційної установки неперервної дії з псевдозрідженим шаром адсорбенту [1,3,4,5,9].

Метою розрахунку адсорберів є визначення швидкості псевдозрідження w_пз, геометричних розмірів (діаметра та висоти) апарата, гідравлічного опору шару адсорбенту.

Розрахунок відбувається в наступній послідовності.

6.2.1. Швидкість газу і діаметр адсорбера

Діаметр адсорбера визначають за рівнянням витрати:

(6.28)

Швидкість псевдозрідження w_пз визначають за рівнянням, рекомендованим для розрахунку адсорберів з киплячим шаром [10]:

(6.29)

де - кінематична в’язкість газу, м²/с; - уявна густина адсорбенту, кг/м³

Для перевірки правильності розрахунку швидкості псевдо зрідження додатково визначають критерій Рейнольдса:

(6.30)

Якщо Re_пз > 10, то значення швидкості псевдо зрідження помножують на поправочний коефіцієнт :

(6.31)

Зауваження: швидкість псевдозрідження w_пз також можливо визначити, відомим методом [1,2,3,9], що описується в розділі 7 (п. 7.1.1. – 7.1.3.).

6.2.2. Об’єм нерухомого шару адсорбенту й кількість тарілок

Об’єм нерухомого шару адсорбенту (без врахування об’єму пустот між частинками)

(6.32)

Об’єм нерухомого шару адсорбенту (з врахуванням об’єму пустот між частинками)

(6.32 а)

де - уявна густина адсорбенту (табл. 6.4.додатку 6)

а) Визначення числа одиниць перенесення n_y.

Для цього необхідно згідно методики, описаній в п. 6.1.2.а., побудувати рівноважну лінію процесу адсорбції на діаграмі х – у (рис. 6.1.).

Число одиниць перенесення визначають методом графічного інтегрування (рис. 6.2). Вимірюють площу, обмежену даною кривою і крайніми абсцисами, що відповідають від до . Далі розраховують число одиниць перенесення за рівнянням (6.12.).

За рівнянням (6.10.), знаходять об’ємну витрату адсорбенту (V_ад – кількість адсорбенту, що витрачається за одиницю часу, м³/с)

Для побудови робочої лінії (лінія АВ, рис. 6.1.) визначають координати точок: точка А (х_п, у _к), точка В (х_к, у _п).

Значення у _к ; у _п відомі згідно завдання; х_п = 0.

Значення х_к визначають з рівняння матеріального балансу (6.10.).

б) Визначення об’ємного коефіцієнту масопередачі.

Об’ємний коефіцієнт масопередачі змінюється від тарілки до тарілки. Швидкість процесу лімітується як зовнішньо - так і внутрішньо дифузійною кінетикою. У міру перетікання адсорбенту на нижні тарілки частка внутрішньо дифузійного опору зростає.

Експериментально доведено [1, 9], що в умовах псевдозрідження величина , яка називається ефективним коефіцієнтом масообміну, близька до об’ємного коефіцієнту внутрішньої масовіддачі , що практично не залежить від швидкості газового потоку. Тобто. Тому величина розраховується згідно рівняння:

(6.33)

D_у - коефіцієнт дифузії, м²/с; - концентрація насиченої пари адсорбованої речовини, кг/м³; - коефіцієнт афінності; В₁ – структурна константа, 1/град (табл. 6.4б додатку 6); Т – температура адсорбції, К; - площа поперечного перерізу адсорбера, м², (); - висота нерухомого шару адсорбенту, м.

Згідно експериментальних та теоретичних досліджень [1,3,4,5,9], значення оптимальної висоти нерухомого шару на тарілці (Н_ш) знаходиться в межах м, в залежності від марки та гранулометричного складу адсорбенту. Для газів, що добре сорбуються, шар такої висоти забезпечує майже повне вилучення адсорбтиву. За інших значень висоти нерухомого шару, псевдозрідження може бути нерівномірним, можливі проскоки адсорбтиву. В такому разі збільшення кількості адсорбенту на тарілці не призводить до бажаної повноти вилучення.

в) Кількість тарілок в адсорбері

(6.34)

Зауваження: