Сорбционные процессы

Адсорбенты. 
Для осушки газов применяют микро- (мелко-) пористые 
адсорбенты с гидрофильной поверхностью. К ним относятся цеолиты, 
силикагель, алюмогель. Обычно применяют следующие марки адсорбентов-
осушителей: цеолит NaA, силикагель КСМ, технический алюмогель-
осушитель. Физико-химическими характеристиками системы вода-адсорбент 
являются изотермы адсорбции, которые несут информацию о равновесной 
(предельной) влагоемкости адсорбентов (величине адсорбции паров воды) 
при разных температурах и разных концентрациях водяного пара в объемной 
фазе. Практическая влагоемкость, реализующаяся в процессе осушки, 
которую часто называют динамической активностью, значительно ниже 
влагоемкости равновесной. Ее значения примерно составляют 6 – 8 г/100 г 
для силикагеля и алюмогеля и 8 –12 г/100 г для цеолита. О причинах сильных 
отличий динамической влагоемкости от влагоемкости равновесной (20 г/100 
г и более) будет сказано ниже. 
Средняя теплота адсорбции паров воды составляет 2500 кДж/кг воды 
для силикагеля и алюмогеля и 4200 кДж/кг для цеолита. 
В табл.2.2 приведено качественное сопоставление ряда свойств 
промышленных адсорбентов-осушителей. Данные таблицы содержат
информацию, полезную для выбора конкретного адсорбента. Если 
технологические предпочтения отсутствуют, то используют самый дешевый 
адсорбент – силикагель. 
В перечне свойств отсутствуют сведения об
остаточном содержании 
воды
в газе, выходящем из адсорбционной установки, 
или степени осушки. 

---

83 
Эти показатели связаны друг с другом: степень осушки = (Со – С
ост
)/Со. К 
вопросу об их возможных значениях мы вернемся ниже. Здесь же покажем, 
что, вопреки распространенному мнению, равновесное давление паров воды 
над адсорбентом, достигающееся в ходе регенерации, в циклическом 
процессе не зависит от типа адсорбента. 
На рис. 2.7 в полулогарифмических координатах представлены две 
изотермы адсорбции, соответствующие температурам Та и Тр (Тр > Та). 
Первую из температур будем рассматривать как температуру, при которой 
происходит адсорбция (осушка), вторую температуру – как температуру, 
соответствующую регенерации (нагреву). 
Таблица 2.2 
Технологические свойства промышленных адсорбентов 
Свойство
Силикагель Алюмогель 
Цеолит 
Равновесная влагоемкость при 
низких парциальных 
давлениях воды 
Низкая 
Низкая 
Высокая 
То же при высоких 
парциальных давлениях 
Высокая 
Высокая 
Высокая 
Пригодность для осушки 
горячих газовых сред 
Не 
пригоден 
Не 
пригоден 
Пригоден 
Устойчивость к капельной влаге 
Не 
устойчив 
Устойчив 
Ограниченно 
устойчив 
Устойчивость к присутствию в 
газе кислых компонентов 
Устойчив 
Не 
устойчив 
Ограниченно 
устойчив 
Каталитическая активность в 
реакциях полимеризации 
ненасыщенных соединений 
Активен 
Не активен 
Активен 
Механическая прочность 
Прочный 
Прочный 
Ограниченно 
прочный 
Стоимость 
Низкая 
Очень 
высокая 
Высокая 
Пусть начальное состояние системы отвечает точке 1: Т = Та, Х = Х1, С 
= С1. Нагрев адсорбента до температуры Тр газом, влагосодержание 
которого составляет С1, понижает величину адсорбции до Х2, что дает точку 
2 - условное состояние системы к концу нагрева. Охлаждение от Тр до Та 
при Х2 ≈ const дает точку 3 – состояние адсорбента после первого цикла 
регенерации. Если через адсорбент, находящийся в этом состоянии, 
пропускать поток газа, то на выходе из слоя концентрация воды составит С3. 
После второго цикла регенерации из слоя при адсорбции будет выходить 
поток с концентрацией С5 и так далее. Иными словами, чередование стадий в 
циклическом процесс обеспечивает стремление к неограниченно низкому 

---

84 
давлению насыщенного пара над адсорбентом. Так как мы выбрали 
произвольные (выпуклые) изотермы и произвольные значения характерных 
температур, то очевидно конечное равновесное влагосодержание газа над 
адсорбентом от них не зависит. Они определяют лишь темп, с которым 
давление насыщенного пара стремится к нулю.