Сорбционные процессы

Расчеты к подразделу 2.4.1 
Р.21.Возможна ли адсорбционная осушка воздуха, насыщенного водой,
при атмосферном давлении и температуре 30
о
С?
Концентрация воды в газе при 30 
0
С в условиях насыщения составляет 
примерно 32 г/м
3
. Равновесная величина адсорбции воды свежим цеолитом 
или силикагелем примерно равна 20 г/100 г. В ходе эксплуатации активность 
из-за старения и дезактивации адсорбента (см. далее) понизится в 2-3 раза и 
составит примерно 7 г/100 г. Приведем размерность величины адсорбции к 
форме, сопоставимой с размерностью концентрации: 7.10
-2
.600.10
3
=4,2.10
4 

---

80 
г/м
3
где 600 г/л – насыпная масса адсорбента. Коэффициент распределения 
равен: 
К = (Х*о + Со) / Со = (4,2.10
4
+ 32)/32 = 1,3.10
3 
, 
что практически равно левому ограничению на область применимости 
метода. Адсорбционная осушка в этих условиях не осуществима, так как 
почти весь произведенный ею сухой газ потребуется направить на 
регенерацию. 
Р.22. Рассмотрим ту же задачу, что в примере Р.21, но при давлении 0,5 
МПа. ( В технологических расчетах адсорбции давление выражают в 
абсолютной шкале, и атмосферному давлению соответствует 0,1 МПа). 
Концентрация паров воды в сжатом воздухе составляет примерно 32 г в 
расчете на 1 м
3
сжатого воздуха. Величина адсорбции практически не 
изменится и составит 4,2.10
4
г/м
3
. Отсюда коэффициент распределения воды 
равен К = 1,3 .10
3
м
3
сжатого воздуха в расчете на 1 м
3
адсорбента. Но на 
операции регенерации поступает воздух при атмосферном давлении. В 
расчете на атмосферное давление коэффициент распределения составит: 
К = 1,3.10
3
. 0,5/0,1 = 6,5.10
3
.
Это значение заметно превышает левое ограничение и процесс осушки
при давлении 0,5 МПа оказывается возможным. 
Отметим, что с физической точки зрения, потенция к осушке 
появилась, благодаря тому, что в ходе сжатия газа из него было удалено 
(переведено 
в 
форму 
конденсата) 
примерно 
4/5 
первоначально 
содержавшейся воды. 
Р.23. Можно ли очисть от диоксида углерода сухой воздух, в котором 
содержится 0,03 об.% этого вещества? 
Для определенности будем считать, что процесс очистки осуществляют 
при атмосферном давлении и 20 
0
С. Концентрацию диоксида углерода в газе 
выразим в более удобных размерностях: 
Со = 0,03.10
-2
.760 = 0,23 мм рт.ст = 0,03.10
-2
.1,98.10
3
= 0,6 г/м
3
, где 1,98 
кг/м
3
– плотность диоксида углерода при нормальных условиях. 
Для поглощения диоксида углерода при низких парциальных 
давлениях в газе пригодны только цеолиты. Их активность, согласно 
экспериментальным данным, составит примерно 1,5.10
-2
г/г, или 
1,5.10
-2
.600.10
3
= 9.10
3 
г/м
3
. 
Отсюда коэффициент распределения К = 9.10
3
/0,6 = 1,5.10
4
. 
Процесс очистки возможен. 
Р.24. Можно ли очистить от диоксида углерода топочный газ, 
содержащий 12 % этой примеси (будем считать, что прочие загрязняющие 
компоненты в газе отсутствуют и единственным массовым компонентом
топочного газа является не адсорбирующийся азот)? Давление очистки 
атмосферное, температура 20
0 
С.
Концентрация диоксида углерода в газе: 
Со = 11.82.10
-2 
.760 = 91 мм рт.ст = 12.10
-2
.1,98.10
3
= 240 г/м
3
. 

---

81 
Адсорбент – цеолит. Его активность по диоксиду углерода – 0,1 г/г, или 
0,1.600.10
3
= 6.10
4 
г/м
3
. 
Коэффициент распределения: К = 6.10
4
/240 = 2,5.10
2
, что много 
меньше, чем пороговое значение 1.10
3
. Очистить топочный газ
рассматриваемым методом невозможно.
2.4.2.Осушка газов