Десорбция поглощенных примесей

Необходимость периодической регенерации насыщенных целе­выми компонентами поглотителей предопределяет циклич­ность адсорбционных процессов. Среди операций (стадий), ос­новной целью которых является восстановление сорбционной способности адсорбентов, ключевой является десорбция в связи с тем, что для ее проведения требуется от 40 до 70% общих за­трат по адсорбционной газоочистке. Этот процесс ведут, ис­пользуя в основном повышение температуры, вытеснение адсорбата лучше сорбирующимся веществом, снижение давления (в том числе создание вакуума) или комбинацию этих приемов. Возможность эффективного осуществления десорбции в ряде случаев предопределяет целесообразность выбора адсорбции среди других приемов газоочистки.

Термическую десорбцию реализуют, нагревая насы­щенный адсорбент до определенной температуры, обеспечиваю­щей приемлемую интенсивность процесса, прямым контактом с потоком водяного пара, горячего воздуха или инертного газа, либо проводя нагрев через стенку с подачей в аппарат некото­рого количества отдувочного агента (обычно инертного газа). Температурный потенциал в области 100–200 °С обычно обес­печивает возможность десорбции целевых компонентов, погло­щенных активными углями, силикагелями и алюмогелями. Об­ласть температур от 200 до 400 °С, как правило, является дос­таточной для десорбции примесей, поглощенных цеолитами.

Если регенерируемый компонент не разлагается, не полимеризуется при повышенных температурах и не является пожаро- и взрывоопасным, то можно применить высокотемпературную десорбцию. Если же адсорбат полимеризуется, разлагается или пожаро- и взрывоопасен, то применяется вытеснительная десорбция при 30-80 °С. Вытеснительная десорбция, называемая также холодной, основана на различии сорбируемости целевого компонента и вещества, используемого в качестве вытеснителя. Для десорбции поглощенных адсорбентом органических веществ можно использовать диоксид углерода, аммиак, воду и другие вещества, способные обеспечить эффективное вытеснение целевого компонента и относительную простоту последующей их десорбции из адсорбента. Например, цеолиты характеризуются повышенной адсорбционной активностью в отношении паров воды, что предопределяет ее эффективность как десорбента поглощенных цеолитами веществ.

В настоящее время наиболее распространенной является десорбция с помощью острого пара.

Адсорберы с неподвижным слоем адсорбента. Адсорберы периодического действия с неподвижным (стационарным) слоем поглотителя могут иметь различное конструктивное исполнение. Наиболее часто применяются цилиндрические адсорберы вертикального и горизонтального исполнения (рис.14.2). Адсорбент располагают на решетках, а подачу газа осуществляют сверху вниз. При необходимости адсорбент располагают несколькими слоями на полках (рисунок 14.3). Газ в этом случае подается как сверху вниз, так и снизу вверх.

Чтобы обеспечить непрерывность процесса, необходимо устанавливать несколь­ко (не менее двух) адсорбционных аппаратов, каждый из которых периоди­чески работает в режиме адсорбции или регенерации.

Рис.14.2. Адсорберы периодического действия с неподвижным слоем поглотителя: а - вертикальный: 1 - барботер для подачи острого пара при десорбции; 2 - люки для загрузки поглотителя; 3 - штуцер для отвода паров при десорбции; 4 – штуцер для подачи парогазовой смеси (при адсорбции) и воздуха (при сушке и охлаждении); 5 - люк для выгрузки поглотителя; 6 - корпус, 7 - штуцер для отвода отработанного газа (при адсорбции) и воздуха (при сушке и охлаждении); 8 - штуцер для отвода конденсата;

б - горизонтальный: 1 - корпус; 2 - штуцер для подачи парогазовой смеси (при адсорбции) и воздуха (при сушке и охлаждении); 3 - люки для загрузки поглотителя; 4 -штуцер для отвода паров при десорбции; 5 - штуцер для отвода отработанного газа (при адсорбции) и воздуха (при сушке и охлаждении); 6 - штуцер для отвода конденсата; 7 - люки для выгрузки поглотителя; 8 - барботер для подачи острого пара при десорбции.

Рис.14.3. Многополочный адсорбер периодического действия: 1 – корпус; 2 – слои адсорбента.

Адсорберы с движущимся слоем адсорбента работают по тому же принципу, что и с неподвижным с той лишь разницей, что неочищенный газ контактирует со слоем адсорбента, что медленно двигается (рис.14.4).

Рис.1.4.4 Адсорберы периодического действия с кольцевым расположением адсорбента: а – в виде конуса; б – в виде цилиндра; 1 – корпус; 2 – слой адсорбента.

Для более эффективной очистки в промышленности широко используют адсорбцию в «кипящем слое» (рис.14.5). «Кипящий слой» образуется, когда газ проходит через твердые частицы адсорбента с такой скоростью, что под действием потока газа твердые частички поднимаются и падают. В таком режиме достигается максимальный контакт газа с поверхностью частичек адсорбента.

Рис.14.5. «Кипящий слой» адсорбента.