|
|
|
Главная --> Справочник терминов Адсорбционное равновесие Основными аппаратами адсорбционной установки являются адсорбенты. Их внутреннее устройство идентично насадочным массообменным аппаратам. Для защиты адсорбента от механического разрушения и засорения на опорную тарелку сначала засыпается слой (10—15 см) инертных (керамических) шариков диаметром 20 мм, такой же слой создается и сверху. На рис. III.3 показана технологическая схема адсорбционной установки промысловой подготовки газа Мессояхского месторождения, где в качестве ингибитора гидратообразования использовался метанол [8]. Ввод метанола в затрубное пространство скважин обеспечивал безупречную эксплуатацию всех систем добычи, сбора и транспортирования газа до головных сооружений магистрального газопровода Мессояха — Норильск, где размещалась указанная установка. Согласно схеме, газ вместе с метанолом поступает в сепараторы /, 2 и 3, где от него отделяется водный раствор метанола, который отводится из сепараторов в резервуар с целью последующей регенерации метанола из водного раствора (на схеме не показано). Из сепараторов 1, 2 и 3 газ направляется в два параллельно работающих адсорбера 4 и 5 (или 6 и 7) и проходит через слой адсорбента сверху вниз, при этом из него извлекаются пары воды и метанола. Одновременно часть сырого газа, выходящего из сепараторов 1, 2 и 3, поступает в печи 8 и 9 (или 8, 9, 10 и 11), нагревается в них и с температурой 300 °С подается в нижнюю часть двух других адсорберов, находящихся на стадии регенерации цеолита. Проектирование адсорбционной установки можно представить как конструирование отдельных ее узлов и деталей: адсорберов, оборудования регенерации и охлаждения, средств обвязки и контроля. Размеры оборудования для регенерации и охлаждения определяются размерами и конструкцией адсорберов. Схема обвязки оборудования и его контроль, в свою очередь, зависят от допустимой величины потерь давления и схемы самой установки. Например, если направление потока газа регенерации через слой адсорбента противоположно направлению потока осушаемого газа, то для каждого адсорбера необходим один дополнительный клапан переключения потоков и дополнительные трубопроводы для обвязки. Схема короткоцикловой адсорбционной установки для очистки водорода из нефтезаводских газов, содержащих наряду с углеводородами Сг—С4 и углеводороды С5 и выше, показана на рис. 21. На установке имеется три ряда аппаратов, в каждом из которых осноьной адсорбер 2 предназначен для поглощения газообразных углеводородов Сх—€4, а дополнительный (небольшой) адсорбер 1 — для поглощения паров углеводородов С5 и выше. Адсорбер 1 заполнен менее эффективным адсорбентом, но его применение предохраняет цеолиты, находящиеся в адсорбере 2. 5. ОБОСНОВАНИЕ КОМПЛЕКСНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ АДСОРБЦИОННОЙ УСТАНОВКИ 5. ОБОСНОВАНИЕ КОМПЛЕКСНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ АДСОРБЦИОННОЙ УСТАНОВКИ 29 На рис. III.3 показана технологическая схема адсорбционной установки промысловой подготовки газа Мессояхского месторождения, где в качестве ингибитора гидратообразования использовался метанол [8]. Ввод метанола в затрубное пространство скважин обеспечивал безупречную эксплуатацию всех систем добычи, сбора и транспортирования газа до головных сооружений магистрального газопровода Мессояха — Норильск, где размещалась указанная установка. Согласно схеме, газ вместе с метанолом поступает в сепараторы 1,2 и 3, где от него отделяется водный раствор метанола, который отводится из сепараторов в резервуар с целью последующей регенерации метанола из водного раствора (на схеме не показано).,Из сепараторов /, 2 и 3 газ направляется в два параллельно работающих адсорбера 4 и 5 (или б и 7) и проходит через слой адсорбента сверху вниз, при этом из него извлекаются пары воды и метанола. Одновременно часть сырого газа, выходящего из сепараторов 1, 2 и 3, поступает в печи 8 и 9 (или 8, 9, 10 и 11), нагревается в них и с температурой 300 °С подается в нижнюю часть двух других адсорберов, находящихся на стадии регенерации цеолита. Расчет гидравлического сопротивления неподвижного слоя адсорбента может быть определен по приближенным формулам или графикам, связывающим перепад давления в слое адсорбента со скоростью газа, длиной слоя и иногда его зернением. Развитие процессов с движущимся слоем адсорбента для выделения ценных компонентов из газа и одновременного разделения их в хромато-графической части колонны требует точного определения перепадов давления по высоте адсорбционной установки, так как гидравлический режим в этом случае определяет чистоту разделения компонентов. Сложность задачи усугубляется тем, что по высоте колонны резко изменяются состав газовой фазы, температура, плотность и вязкость среды. Кроме того, формулы Газообразные компоненты поглощаются жидкостью в результате растворения или химического взаимодействия. В отработанных газах могут находиться твердые вещества и капельки жидкостей [29]. Сущность работы адсорбционной установки непрерывного действия состоит в том, что жидкость и отработанные газы проходят через абсорбер по принципу противотока. Отработанные воды могут быть поданы на регенерацию или в некоторых случаях воз- 11)Й»И ^ - П показана схема адсорбционной установки для выделения бензина из попутного газа, содержащего углешдороды Рис. 13. Сл.ема адсорбционной установки: Льюис с сотрудниками исследовали адсорбционную способность активированных углей и силикагелей различных марок и адсорбционное равновесие пропан-пропиленовой, этилен-ацетиленовой и некоторых других углеводородных смесей [7, 8, 9]. В результате этих исследований было сделано несколько практически важных выводов: 1) адсорбционная способность по углеводородам активированных углей больше, чем силикагелей; 2) если необходимо разделить углеводороды, различающиеся по своей структуре и полярности, то предпочтительнее применять силикагель вследствие лучших избирательных свойст; наоборот, чтобы разделить компоненты смеси, одинаковые по своей структуре, но различающиеся по молекулярному весу, нужно применять уголь. Еенее полярный растворитель, стоящий в элюотропном ряду перед астворителем, которым будут проводить элюирование или кото-ый будут добавлять при элюировании. Соотношение количества Адсорбируемого вещества к адсорбенту должно составлять при-JiepHo 1 : 100. Как только раствор впитается, начинают добавлять Данный растворитель. Скорость движения раствора в колонке не должна быть слишком большой, чтобы достигалось адсорбционное равновесие (для колонки высотой 40 см примерно 3—4 мл/мин). •Р Если элюат стекает слишком медленно, давление в колонке несколько повышают. Для этого увеличивают столб жидкости над адсорбентом либо используют приспособление, изображенное на >ис. 78. нии растворителя адсорбционное равновесие не успевает установиться, В отлкчке от вглона на подпрограммах лоусона в интервале рН 3-7 проявляется лишь одна волна с наклоном, соответствующим двухэлектронному восстановлению с промежуточным образованием сешшгаона. При рН 7,6 волна раздваивается, причем суммарная высота обеах волн соответствует двухэлектронному процессу.В случае системы лоусон-гидролоуооы адсорбционное равновесие успевает установиться за время жизни капли. Скорость адсорбции поливинилацетата на комкообразной окиси алюминия во много раз ниже по сравнению со скоростью адсорбции на гладких, не содержащих пор, поверхностях железа и олова [77]. Аналогичные результаты получены при изучении адсорбции фракционированного полистирола на алюминии и окиси алюминия [78J. На гладкой поверхности алюминия адсорбционное равновесие устанавливалось в течение нескольких часов, а на пористой окиси алюминия — в течение нескольких суток. Скорость адсорбции на пористых адсорбентах определяется размером пор. Так, при исследовании адсорбции полистирола из разбавленных растворов в CCJ4 силикагелями [75 J было показано, что адсорбционное равновесие на силикагеле с диаметром пор 550 А достигалось за несколько часов, при диаметре пор НО—280 А — за 30—40 суток. Следует ожидать, что в том случае, когда размеры макромолекул больше размеров пор адсорбента, адсорбционное равновесие будет устанавливаться так же быстро, как и для непористых веществ. Перемешивание при адсорбции, как правило, увеличивает скорость приближения системы к равновесию. Например, если при небольшой скорости перемешивания адсорбционное равновесие в системе полистирол—полиметилметакрилат — силикагель устанавливается в течение 0,5—1,5ч, то при увеличении скорости перемешивания равновесие устанавливается в течение 3 мин [80]. Наряду с типом поверхности адсорбента и концентрацией раствора на скорость адсорбции оказывает влияние также молекулярный вес полимера, молекулярно-весовое распределение, температура, качество растворителя и пр. Рис. 9, на котором приведены кинетические кривые адсорбции полистирола на поверхности хрома, иллюстрирует зависимость скорости адсорбции от концентрации раствора [49]. Вместе с тем, в этом случае скорость адсорбции уменьшается с увеличением молекулярного веса. Так, для полистирола молекулярного веса 38 000 максимум адсорбции достигается за 4 ч, а при молекулярном весе 76 000 адсорбционное равновесие что если tz > ti, то количество адсорбированного полимера не зависело от условий проведения эксперимента. Если же /2 <; tlt то величина адсорбции при tz равна адсорбции при ^ (см. табл. 6). Очевидно, в последнем случае адсорбционное равновесие не устанавливается. Адсорбционное равновесие часто обратимо и достигается с той и другой стороны. Для некоторых смесей газов конечная точка, как было установлено, не зависит от того, в каком порядке газы адсорбируются. Но в иных случаях, особенно для смесей газа и пара, количества адсорбированных веществ зависят от порядка адсорбции и остаются отличными по крайней мере в течение долгого периода времени*. Кроме адсорбции криптона, на двух образцах полистирола и двух образцах полифенилсилоксана (приготовленных из 4- и 10%-ных растворов) была дополнительно исследована адсорбция паров воды и н-гексана. Измерения проводились при 25° в вакуумной адсорбционной установке с пружинными весами. Несмотря на высокую 5УД аэрогелей, вода практически ими не адсорбировалась (образцы не поглощали воду в заметных на пружинных весах количествах даже при давлениях пара, близких к давлению насыщенного пара воды). н-Гексан, напротив, сорбировался весьма интенсивно, что видно из рис. 4 и 5. В отличие от полностью обратимой низкотемпературной адсорбции криптона, адсорбция «-гексана, особенно на полистироле, характеризуется необратимостью (рис. 5). Необратимость сорбции гексана связана, вероятно, с тем, что при комнатной температуре он не только адсорбируется на поверхности скелета аэрогелей, но и проникает внутрь него и прочно удерживается в пространстве между макромолекулами полимера. В случае полифенилсилоксана, обладающего более жестким скелетом, адсорбционное равновесие устанавливалось быстро, за 2—3 часа, а скорость объемной сорбции была мала даже при высоких величинах относительного давления пара гексана. В случае же полистирола, обладающего более эластичным скелетом, чем полифенилсилоксан, объемная сорбция гексана протекала с заметной скоростью уже при малых P/ps и сорбционное равновесие не устанавливалось даже за 14—15 часов. Из полученных данных можно сделать вывод о преобладающей роли объемной сорбции гексана аэрогелем полистирола, в то время как при сорбции гексана полифенилсилоксаном в основном имеет место лишь адсорбция на поверхности скелета аэрогеля. Подобные исследования могут служить тонким методом для определения взаимодействия между аэрогелем и парами адсорбируемого вещества.  Активность сохраняется Активности карбонильной Абсорбции углеводородных Активности различных Альдегиды конденсируются Альдегиды реагируют Альдегидами протекает Альдегида посредством Альдегида соответствующего |
- |
Навигация