• 5

4.3. ДЕСОРБЦИЯ ПОГЛОЩЕННЫХ ПРИМЕСЕЙ

Необходимость периодической регенерации насыщенных целе­выми компонентами поглотителей предопределяет циклич­ность адсорбционных процессов. Среди операций (стадий), ос­новной целью которых является восстановление сорбцронной 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 ад- сорбата 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.

Для случая десорбции летучих растворителей из неподвиж­ного слоя активного угля (в частности, при допущении изотер- мичности процесса ввиду незначительности десорбции при ра­зогреве угля до 100 °С и относительной « непродолжительности времени разогрева адсорбента по отношению к общей продол­жительности стадии десорбции) математическое описание про­цесса имеет следующий вид:

Q=Stoo,

(1.258)

D~ "j/iQ/jtMo,

(1.259)

дС/с)т—- g>l/e(dC/dL)-|- (l/8pn)t>,

да/дт= [—1/(1 —-е)рт]о, о«=Кна, /Сн»=ф(о)),

(1.260)

9—822

129.

где С — концентрация целевого компонента в десорбирующем агенте; со — фиктивная скорость десорбирующсго агента; L — высота слоя адсорбента; е — порозность слоя; р„ — плотность паровой фазы; рт — кажущаяся плот­ность адсорбента; и—скорость десорбции; Kn=f(t, со) — константа наблю­даемой скорости десорбции.

Решение системы уравнений (1.260) относительно времени десорбции тд целевых компонентов при соответствующих на­чальных и граничных условиях приводит к выражению:

Тд — [/Си/с 1 - е) Pr]-' In aja            (1-261)

где й0 и а — соответственно начальная и текущая величины адсорбции.

Входящая в уравнение (1.261) величина Кп при прочих рав­ных условиях существенно зависит от средней скорости десор­бирующсго агента и может быть найдена экспериментальным путем.

Вытесните льная десорбция, называемая также "холодной, основана на различии сорбируемости целевого ком­понента и вещества, используемого в качестве вытеснителя (десорбента). Для десорбции поглощенных адсорбентом орга­нических веществ можно использовать диоксид углерода, амми­ак, воду, некоторые органические и другие вещества, способ­ные обеспечить эффективное вытеснение целевого компонента и относительную простоту последующей их десорбции из адсор­бента. Перспективно применение этого метода десорбции при организации адсорбционных процессов на основе использования цеолитов. Последние характеризуются повышенной адсорбцион­ной активностью в отношении паров воды, что предопределяет ее эффективность как десорбента поглощенных цеолитами ве­ществ.

Десорбция снижением давления может быть ре­ализована в двух вариантах; редуцированием давления в сис­теме после насыщения поглотителя в проводимой под избыточ­ным, давлением стадии адсорбции или созданием в ней разре­жения при осуществления стадии адсорбции под нормальным давлением.

Вакуумная десорбция ввиду необходимости значи­тельных энергозатрат и обеспечения герметичности соответст­вующих установок крайне ограниченно используется в практике санитарной газоочистки. Принцип десорбции, основанный на перепаде, давления между стадиями адсорбции и десорбции, на­шел практическое воплощение в установках короткоцикловой безнагревной адсорбции, получающих в последнее время все более широкое применение в целях осушки воздуха и других газов. Осушка газов в ряде случаев является необходимой сту­пенью, предшествующей их очистке от вредных примесей.

Методы инженерного расчета процессов десорбции, основан­ных на снижении давления в системе на стадии выделения из адсорбентов целевых компонентов, изложены в специальной литературе.

Авторы: 1379 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 1908 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я