Адсорбция паров летучих растворителей. Примеры конструкций адсорбционно-каталитических аппаратов

В последнее время большое внимание уделяется непрерывно-действующим установкам с движущимся плотным и псевдоожиженным слоем адсорбента. К преимуществам таких установок относят достаточно высокие скорости обрабатываемых потоков, обусловливающие компактность оборудования; высокий коэффициент использования адсорбентов; отсутствие энергозатрат на периодическое нагревание и охлаждение одного и того

же аппарата; возможность сравнительно простой и полной автоматизации и простоту обслуживания.

Описан ряд оригинальных решении, касающихся конструктивных особенностей адсорбционной аппаратуры. В частности, предложены различные варианты изготовления адсорбера в виде вращающегося барабана, снабженного перегородками, делящими его на секции. Последние заполнены активным углем и при вращении барабана последовательно проходят зоны адсорбции и регенерации, обеспечивая непрерывность процесса. Имеется ряд конструкций, в которых используется гранулированный активный уголь в виде тонкого слоя, размещаемого между двумя полотнами эластичного гибкого и пористого материала (например, полиуретана). Поперечное по отношению к газовому потоку перемещение «ленты-сэндвича» обеспечивает непрерывность процесса очистки. Имеются и другие конструктивные решения адсорберов.

Большое внимание в последние годы уделяется и углеродным материалам-поглотителям: расширяется их сырьевая база, .ведутся работы, преследующие своей целью получение высокоактивных и износостойких гранулированных активных углей, широко исследуются и уже находят практическое применение в промышленности различные тканые и нетканые материалы на основе углеродных активных волокон, например установки с фильтрами, основу которых составляет активное угольное волокно, получаемое на базе целлюлозных волокон.

Преимущества использования активных углеродных волокон перед гранулированными активными углями состоят в возможности обеспечения повышенной степени рекуперации растворителей (обычно выше 99%); существенном снижении потерь растворителей, связанных с термическим разложением последних в присутствии углеродных адсорбентов, и, как следствие, повышении количества рекуперата; применимости для рекуперации полимеризующихся мономеров и растворителей с высокой температурой кипения; пониженной пожаро- и взрывоопасности; компактности адсорбционной аппаратуры даже с неподвижным слоем активных углеродных волокон.

Для осуществления непрерывного процесса предложены адсорберы, в которых полотно ткани движется перпендикулярно движению газа. Ткань сматывается в рулон, что обеспечивает возможность ее периодической регенерации с. получением концентрированного потока десорбата. Эти же цели могут быть достигнуты и при использовании адсорбера, снабжаемого располагаемыми в несколько параллельных рядов вертикальными полотнищами, состоящими из активного углеродного и другого, более прочного волокна. Через зазоры между их поверхностями пропускают парогазовую смесь (адсорбционная способность ткани из активного углеродного волокна не зависит от направления очищаемого парогазового потока).

1.4 Комбинированные методы улавливания паров летучих растворителей

Разновидности комбинированного метода улавливания паров летучих растворителей весьма многообразны. Например, в соответствии с одним из его вариантов улавливание проводят компримированием паровоздушной смеси до небольшого давления с последующим ее пропусканием вначале через абсорбер, орошаемый растворителем, пары которого улавливают (при этом из паровоздушной смеси поглощается большая часть рекуперируемого растворителя), а затем через абсорбер, в котором в качестве поглотителя остаточного количества паров используют тяжелые углеводороды. В соответствии с еще одним из вариантов для удаления паров растворителей из их смесей с воздухом или газами поток паровоздушной (парогазовой) смеси контактируют с водной суспензией, получаемой введением в водный раствор до 25% порошкового активного угля с размером зерен до 100 мкм.

2.ПРИМЕРЫ КОНСТРУКЦИЙ АДСОРБЦИОННО-КАТАЛИТИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

2.1 Адсорбционно-каталитический фильтр

На рис. 1 показана схема адсорбционно-каталитического фильтра для обезвреживания некоторых токсичных органических веществ (аминов, гидразина и его производных). Шихта представляет собой алюмосиликатный меднохромовый адсорбент-катализатор. Масса шихты в аппарате 50 кг, что позволяет задерживать в зависимости от условий фильтрации 5-10 кг токсичных веществ, например, метилового спирта, формальдегида и др.; максимальная температура при окислении кислородом воздуха достигает 530 °С. Фильтр представляет собой корпус 14 с коаксиально размещенной в нем кассетой 3,, содержащей центральный вводной перфорированный трубопровод 8, который соединен с газоподводящим трубопроводом 7, имеющем на наружной поверхности прорези 10, охватываемые металлической сеткой 6. На образующей 17 цилиндрической кассеты 3 выполнены отверстия 16, армированные металлической сеткой 13. Газоотводящий трубопровод 12 размещен в донной части корпуса 14. Корпус 14 защищен теплоизолирующим слоем 2 и имеет съемный кожух 1. В верхней части фильтра находится штуцер 5 для засыпки или ссыпки адсорбента-катализатора. Кассета 3 монтируется съемной относительно корпуса 14.

На стадий адсорбции обезвреживаемый газ по центральному перфорированному трубопроводу 8 через прорези 10 поступает в слой адсорбента-катализатора цилиндрической кассеты 3 и очищается от вредных примесей. Ферма центрального перфорированного трубопровода 8 с прорезями 10 и кольцевое расположение адсорбента обеспечивают максимальную подачу газа при больших его скоростях и эффективную стадию адсорбции, так как скорость газа между зернами все время убывает и через отверстия 16 очищаемый газ уходит с минимальной скоростью.

Стадия регенерации шихты адсорбционно-каталитического фильтра осуществляется подачей по газоподводящему трубопроводу 7 окислительного (либо восстановительного) газа, который, реагируя с сорбированным токсичным веществом, восстанавливает сорбционную емкость фильтра.

Рис. 1. Адсорбционно-каталитический фильтр:

1 - кожух ; 2 - теплоизоляция; 3 - кассета; 4 - адсорбент-катализатор; 5 - штуцер для засыпки шихты; 6 - металлическая сетка; 7 - газоподводящий трубопровод; 8 - перфорированный трубопровод; 9 -крышка кожуха; 10 - прорези; 11 - заглушка; 12 - выходной трубопровод; 13 - металлическая сетка; 14 - корпус; 15 - внешняя поверхность кассеты; 16 - отверстия; 17 - образующая кассеты

адсорбер летучий растворитель

Повышение температуры шихты во время регенерации вызывает частичную, около 1-3%, десорбцию токсичного вещества и вынос его из фильтра. Поэтому установки с подобными фильтрами снабжают дополнительным проточно-каталитическим фильтром, на котором доокисляются вынесенные из адсорбционно-каталитического фильтра токсичные вещества.

На рис. 2 показана схема такого дополнительного проточно-каталитического фильтра, обеспечивающего доочистку газовых сред, выходящих из адсорбционно-каталитического аппарата. Шихта этого фильтра также представляет собой алюмосиликатный медно-хромовый адсорбент-катализатор, но его масса на порядок меньше, чем масса шихты основного аппарата. Конфузорная 11, цилиндрическая 7 и дифузорная 9 части аппарата разделены сетками 1. На электроизоляции 5 корпуса 2, ограниченного снаружи герметичной камерой 6 с теплоизоляцией 12, имеется устройство 10 для подогрева шихты, например электронагревательная спираль 8. Кроме того, в конфузорной части 11 имеется распределительное газовое устройство 3, соединенное с газоподводящим трубопроводом 4.

 Скачать реферат