Сорбционные процессы

Параметры процесса осушки.
Осушку газов практически всегда 
проводят при повышенных давлениях. Уровень давления определяется 
основным производством, потребляющим сжатый и осушенный газ. Если в 
основном производстве используется газ, находящийся при атмосферном 
Рис.2.9. Конструктивная схема адсорбера. 
давлении (например, в производстве озона), то газ сжимают ради успешного 
проведения самой осушки. Возможен другой вариант: перед поступлением в 
блок осушки газ, находящийся при атмосферном давлении, охлаждают до 
температур порядка 2 -5 
0 
С, выделяя основное количество содержащейся в 
нем воды. 
Температуру газа, подаваемого на нагрев адсорбента, стремятся 
держать на пределе термостабильности адсорбента, конструктивных 

---

87 
материалов и элементов конструкции. Ранее мы показали, что повышение 
температуры сокращает расход газа на нагрев. Практические цифры таковы: 
силикагель 200 –250, цеолит и алюмогель 300 –350 
0
С. 
Диаметр адсорбера рассчитывают по обычным соотношениям, исходя 
из производительности установки, давления и скорости потока в стадии 
адсорбции. Верхнее значение скорости не должно превышать первой 
критической скорости, отвечающей разрыхлению слоя перед его 
псевдоожижением. Практические значения скорости потока при адсорбции в 
расчете на сжатый газ составляют 5 – 10 м/мин. Они редко опускаются ниже 
5 м/мин, так как при понижении скорости возрастает влияние продольной 
диффузии и понижается качество осушки, но иногда поднимаются до 20 
м/мин и даже выше. Для большинства сжатых газов в районе 10 м/мин лежит 
зона перехода внешнедиффузионного процесса во внутридиффузионный. 
Скорости потоков на стадиях регенерации не задают: они 
складываются самопроизвольно, исходя из расходов потоков, идущих на 
нагрев и охлаждение слоя. Их определяют в ходе теплотехнических расчетов, 
пример которых приведен в конце подраздела.
Временные параметры процесса – длительности стадий связаны друг с 
другом 
соотношением, 
вытекающим 
из 
уравнения 
(2.4). 
Для 
двухадсорберной установки имеем: 
τ
а
= τ
н
+ τ
н
, 
для трехадсорберной: 
τ
а
= τ
н 
= τ
о
, 
в которых индексы «а», «н», «о» отвечают стадиям адсорбции, нагрева и 
охлаждения. В сущности, нужно выбрать длительность лишь одной стадии, 
так как длительности двух других либо равны ей (трехадсорберная 
установка), либо вытекают из теплотехнических расчетов. В качестве 
независимого параметра выбирают длительность стадии адсорбции. 
Приведенные в разделе 4 математические модели позволяют 
рассчитать значения τ
а 
для любой высоты слоя адсорбента и любой наперед 
заданной концентрации (Сп
)
адсорбата в потоке, выходящем из адсорбере. 
Эта концентрация, как известно, носит название проскоковой. На рис.2.10 
приведена зависимость τ
а 
от Н при Сп = const. Она носит название 
шиловской кривой и названа в честь русского ученого Шилова, который внес 
много важного в техническую адсорбцию и, в том числе, предложил такой 
способ представления данных по фронтальной динамике адсорбции. Любая 
точка на кривой, обозначенной цифрой 1, удовлетворяет требованиям стадии

---

88 
1
2
H
τ
τ
а
,
Н
τ
min
H
min
Рис.2.10. К выбору продолжительности стадий адсорбционного 
процесса 
адсорбции. Остается неясным, однако, вопрос, удовлетворяет ли произвольно 
выбранная точка условиям стадий регенерации? 
Математическая модель стадии охлаждения позволяет рассчитать
зависимость τ
о 
от Н при любой наперед заданной температуре газа, 
выходящего из слоя. Для стадии нагрева, сопровождающегося десорбцией, 
такая модельная определенность отсутствует. Однако выражение для 
скорости движения центра тяжести волны нагрева имеется (см. уравнение 
1.32) и зависимость τ
н 
от Н для этой температурной точки легко 
определяется. Она имеет вид прямой и на рис. 2.10 обозначена цифрой 2. 
Пересечение линий 1 и 2 дает некоторое парное значение τ
а
(или τ
н
, или τ
о
) и 
Н, которое отвечает условиям и стадии адсорбции, и стадий регенерации. Их 
можно назвать минимальной длительностью стадии адсорбции и 
минимальной высотой слоя. Реальные длительности и реальная высота
превышают эти минимальные значения.