Сорбционные процессы

 
 
 
2.Технология адсорбционных процессов 
 
2.1.Краткая историческая справка 
Свойство твердых тел, в первую очередь древесных углей и 
природных глин, очищать, осветлять, обезвреживать жидкости известна с 
глубокой древности. Это факты история применения адсорбентов. История 
же адсорбции – технологического процесса значительно короче. Началом ее 
следует считать 1806 г., когда наполеоновская Франция приняла Эдикт о 
континентальной блокаде, согласно которому на территорию Европы было 
прекращено поступление товаров из Великобритании и британских колоний. 
В число запрещенных к ввозу продуктов попал тростниковый сахар. Во 
Франции приступили к выращиванию сахарной свеклы и производству 
свекловичного сахара. По внешнему виду и вкусу он сильно уступал сахару, 
изготовленному из тростника. Тогда и вспомнили об открытии русского 
фармацевта (впоследствии академика) Товия Ловица, сделанном им за 9 лет 
до этого. Ловиц установил, что измельченный и предварительно 
прокаленный уголь из древисины является эффективным средством 
облагораживания вина. Такое же благоприятное действие подготовленный 
уголь оказывал на сахарные сиропы. 
Сахароварение – достаточно тонкий процесс и предназначенный для
него адсорбент должен обладать определенной совокупностью свойств. В то 
же время, сахароварение было и продолжает оставаться крупнотоннажным 
производством. Не удивительно, что именно для сахарного производства был 
разработан специальный адсорбент – костяной уголь. Он был получен в ходе 
обжига костей животных и рыб. Костяной уголь дороже древесного и его 
стремились использовать многократно. Так в практику адсорбционных 
процессов вошли операции по восстановлению поглотительных свойств 
адсорбента, утраченных в ходе предшествующего применения. 

---

64 
Вслед за рафинированием сахарных сиропов в промышленности стали 
применяться другие процессы очистки жидких сред: пищевых масел и жиров, 
растворов химических реактивов и лекарственных препаратов, спирта и 
спиртовых напитков, вина, соков, питьевой воды и др. Эти процессы широко 
представлены в современной промышленности. Они основываются на 
применении современных адсорбентов, в первую очередь, активных углей, 
основы получения которых в самом начале ХХ века разработал германский 
углехимик Острейко. 
Все перечисленные выше процессы относятся к очистке жидких сред и 
осуществляются в аппаратах емкостного типа. Процессы 
очистки 
газов 
возникли в 1915 г. Их появление связано с именем крупного русского 
ученого Зелинского. Адсорбция и адсорбенты не были предметом его 
предшествующей деятельности и обратиться к ним Зелинского заставили 
события первой мировой войны. Вначале на реке Ипр против французских и 
английских войск, а затем на реке Равка против русских армий германские 
войска применили отравляющие вещества. Возникла срочная потребность в 
создании средств защиты. Оно было предложено Зелинским и включало 
два определяющих элемента: активный уголь в качестве средства очистки 
воздуха и фильтрующий (неподвижный) слой как способ конструктивного 
оформления процесса очистки. За прошедшие годы многое изменилось в 
конструкции противогазов, но эти два элемента так и остались неизменными. 
В том же 1915 г появился первый технологический адсорбционный 
процесс. Испытывая острую нужду в моторном топливе, немцы построили
установку для извлечения углеводородов из газов прикарпатского
газоконденсатного месторождения. Она явилась родоначальником огромного 
множества рекуперационных установок, используемых в современной 
промышленности.
В начале 20-х годов американец Люис синтезировал адсорбент нового 
класса – первый синтетический минеральный адсорбент - силикагель. (До 
открытия Люиса в технике очистки жидких сред применялись природные 
минеральные адсорбенты – глины). А не позднее начала 30-х годов в 
промышленную практику вошли процессы осушки газов на его основе. Это 
было третье после очистки жидких сред и рекуперации углеводородов 
крупное приложение адсорбционных процессов. 
Переломными для промышленной адсорбции явились 50-ые годы 20-го 
века. В самом начале их американская фирма «Линде» (подразделение 
«Юнион Карбайт»), воплотив разработки англичанина Баррера и американца 
Брека, осуществила промышленный синтез цеолитов. С ними в практику 
адсорбции вошло разделение веществ, отличающихся по распределению 
зарядов и размерам молекул. В середине 50-х г.г. группа американских 
инженеров под руководством Берга разработала и реализовала непрерывный 
процесс разделения углеводородов в движущемся слое адсорбента, 
получивший название «Гиперсорбции». А в конце рассматриваемого периода 
Скарстром (США) предложил безнагревную технику адсорбционной 
очистки газов. Свое полное развитие она получила в 70 - 80 г.г., когда на ее 

---

65 
основе, в дополнение к методам очистки газов, были созданы процессы их 
разделения.
С начала 60-х г.г. углеродные адсорбенты стали широко применяться в 
процессах водоподготовки – для очистки воды питьевого назначения. Это 
направление использования активных углей по масштабам применения угля 
в настоящее время является главенствующим.
С середины 90-х г.г., благодаря работам Мухина (Россия), начались 
исследования по адсорбционной детоксикации почв – удалению из них 
внесенных в ходе сельскохозяйственной деятельности токсичных веществ.
Сегодня адсорбенты и адсорбционные процессы применяются во всех 
отраслях промышленности. Они вышли из сферы индустрии и используются 
в сельском хозяйстве, в медицине, в военном деле, в быту – везде, где есть 
потребность в очистке или разделении сред. 
2.2..Конструктивные схемы адсорберов и типы адсорбционных процессов 
2.2.1.Конструкции адсорберов 
Подавляющее большинство адсорбционных процессов осуществляют в 
адсорберах двух типов. Первый из них – цилиндрический аппарат, 
загруженный гранулами адсорбента. Через слой гранул пропускают 
очищаемый (разделяемый) поток. Через этот же слой в направлении, как 
правило, противоположном направлению движения потока при очистке, 
пропускают поток тепло(хладо) агента, с помощью которого осуществляют 
восстановление утраченных при очистке поглотительных свойств сорбента. 
В ориентации на этот тип адсорбера в разделе 1.4. были рассмотрены 
основные особенности тепломассообмена. Аппарат такого типа называют