logo
КАСАТКИН

7. Расчет адсорберов

579

Фиктивная скорость паро-газовой смеси (или раствора) определяется исходя из технико-экономических соображений. Оптимальное значение аи0 находят с учетом того, что с увеличением йУ0 скорость адсорбции возрас­тает (если скорость процесса лимитируется скоростью внешней диффузии), но одновременно увеличиваются затраты энергии на перемещение потока через адсорбент. В промышленных условиях ку0 обычно не превышает 0,3 м/сек.

Высота адсорбера. Определение высоты аппарата связано с расчетом высоты 7 слоя адсорбента при заданном времени тпр защитного действия слоя, которое обусловливается технологическими требованиями. Наоборот, при заданий высоте I может быть найдено значение тпр, так как величины I и тпр связаны между собой уравнением (XIV,4). Из этого уравнения высота слоя

/=и(тпр + т0) (XIV.ll)

Входящую'в уравнение (XIV, 11) скорость движения и. зоны массопере- дачи можно рассчитать по уравнению (XIV,5). Значение тпр принимают исходя из необходимой продолжительности регенерации адсорбента или графика сменной работы производства.

Потерю времени защитного действия слоя т0, согласно опытным данным, можно найти, пользуясь пригодной для большинства практических случаев приближенной зависимостью

т„«*0,5-^- ' (XIV,12)

где 1а — высота зоны массопередачи, определяемая по уравнению (XIV,6).

Непрерывно действующие адсорберы. Определение диаметра й адсорбера непрерывного действия производят по уравнению (XIV, 10). Входящую в это уравнение фиктивную скорость ш0 паро-газовой смеси на­ходят исходя из необходимости обеспечить заданный гидродинамический режим, например для адсорбера с кипящим слоем—устойчивое псевдо­ожижение слоя зерен адсорбента. Для адсорберов с кипящим слоем ско­рость смеси может быть определена из критерия Ке0, рассчитанного по уравнению (11,140).

Высота адсорбера. Расчет требуемой высоты (объема) слоя адсорбента производят по аналогии с другими массообменными процессами (абсорбция, ректификация и др.) на основе общего уравнения массопере­дачи. Как следует из главы X, это уравнение в дифференциальной форме может быть представлено в виде

ву йу = Куу (у — у*) йУ

Разделяя переменйые и интегрируя их в пределах от 0 до V (где V —■ объем слоя адсорбента) и от ун до ул (где ун и ук — соответственно началь­ная и конечная концентрация извлекаемого компонента в паро-газовой :меси), получим

КууУ _ Г (1у

Оу * у —у*

УК

Из последнего уравнения с учетом выражения (Х,56) можно рассчитать )бъем слоя адсорбента

(XIV,13)

де йу — объемный расход паро-газовой смеси; поу — число единиц переноса, определяе­те методами, указанными в главе X ; Куу — объемный коэффициент массопередачи.

580

Гл. XIV. Адсорбция

По объему V слоя и его сечению 5 = я/)2/4 определяют общую высоту (длину) слоя

■*=-!■

 (XIV,14)

. Для аппаратов с кипящим слоем, задаваясь высотой.Я0 слоя адсорбента на каждой тарелке (оптимальное значение которой в первом приближении может быть равно Н0 — 50 мм), находят число п тарелок адсорбера:

п = ±- (XIV,15)

П0

Расход адсорбента. Количество адсорбента, поступающее в единицу времени, определяют на основе уравнения материального баланса, причем, как известно (см. стр. 437), минимальный расход адсор-

бента Ьт1л соответствует положению рабочей линии АВ1 (рис. Х1У-11), когда она касается линии равновесия в точке Вх. В этом случае

, ^шп(*к-*в)=Ор(^-ук) (XIV,16)

Действительный расход адсорбента Ь ре- комендуется принимать равным (1,1—1,3) Ьтт. Полагая в среднем Ь = 1,2Ьтп, полу- чим

1^1 2СГ (XIV,17)

•‘н Ъ х К ~ХИ

Рис. XIV-! 1. К определению где Ог — массовый расход инертной части паро-газовой

минимального расхода поглоти- смеси; Т* — относительная концентрация извлекаемого теля. к ,

компонента в отработанном адсорбенте, равновесная с его концентрацией в исходной смеси.

Из уравнения (XIV,17) видно, что удельный расход ЫОг адсорбента тем больше, чем, при прочих равных условиях, выше концентрация адсор­бируемого компонента в исходной смеси (ун) и чем ниже его концентрация в потоке, удаляющемся из адсорбера (г/к). Таким образом, экономичность процесса адсорбции возрастает при низких концентрациях исходной смеси.

Вместе с тем, согласно уравнению (XIV, 17), при данных уИ и ук удель­ный расход адсорбента тем ниже, чем выше емкость адсорбента по извлекае­мому компоненту, характеризуемая величиной х*, и чем меньше величина

хя, обусловленная полнотой регенерации адсорбента.

Расчет процесса десорбции. При расчете определякк продолжитель­ность десорбции (для периодического процесса) и расход десорбирующего агента — водяного пара, воздуха и т. п. Наиболее часто эти величины при­нимают по опытным данным. Расчетные формулы для их'определения при­водятся в специальной литературе.

  1. Yandex.RTB R-A-252273-3
    Yandex.RTB R-A-252273-4