Сорбционные процессы

для 
глубокой очистки промышленных (технологических) потоков любой 
мощности от микропримесей хорошо адсорбирующихся веществ. 
Организация процесса предусматривает использование части очищенного 
потока для регенерации слоя – его нагрева и охлаждения. Эта особенность 
вытекает из предназначенности метода: глубокая очистка требует, чтобы на 
стадиях регенерации адсорбента он был подготовлен с предельно возможной 
чистотой. Между тем, в условиях производства, как правило, отсутствует 
поток более чистый, чем газ, полученный в самой адсорбционной установке. 
Из этих соображений вытекает схема организации процесса, 
приведенная на рис.2.5. Итак, пусть в установку под давлением поступает 
некоторый газ, предназначенный для очистки. При контакте с адсорбентом в 
одном из адсорберов он очищается и выводится из адсорбера. 
Основная часть потока идет на потребление, а часть очищенного 
потока с помощью дросселя Д, понижающего давление газа, отбирают для 
того, чтобы с его помощью осуществить регенерацию адсорбента во втором 
адсорбере. Этот поток пропускают через нагреватель Н, газ нагревают и 
вводят во второй адсорбер в направлении, как правило, противоположном 
направлению газа при адсорбции. Адсорбент нагревается, примесь 
десорбируется и переходит в регенерирующий поток. Поток выводят из 
установки. После того, как нагрев и десорбция будут завершены, нагреватель 
выключат и в адсорбер начинает поступать холодный чистый поток: слой 
адсорбента охлаждается. 
После охлаждения слоя осуществляют переключение адсорберов: 
первый из них, который к этому моменту времени насыщен примесью, ставят 
на регенерацию, а во втором начинают процесс адсорбции. Затем последует 
еще одно переключение адсорберов, еще одно и т.д. Установка в целом 
работает непрерывно и непрерывно выдает потребителю поток очищенного 
газа. Циклограмма работы этой двухадсорберной установки приведена на 
рис.2.6, а на рис.2.5 жирными линиями обозначены коммуникации, 
«задействованные» в первом полуцикле. 
Итак, условие, обеспечивающее глубокую очистку потока, - это 
использование очищенного потока для регенерации адсорбента. Но для того, 
чтобы оно было выполнено, необходимо, чтобы количество газа, 
отбираемого на регенерацию, было меньше (желательно, во много раз 
меньше), чем количество очищенного потока. В противном случае установка 
будет работать сама на себя или с малым выходом очищенного газа. 

---

78 
Осушенный
газ
Газ на осушку
В атмосферу
А
1
А
2
Н
Д
Рис.2.5. Схема типичного процесса с прямой регенерацией адсорбента 
теплоносителем – газом: А
1 
и
А
2
– 
адсорберы, заполненные некоторым 
адсорбентом, Н – нагреватель, Д – дроссель, цифрами обозначены клапаны, с 
помощью которых осуществляют управление процессом очистки. 
Адсорбция
Нагрев
Охлаждение
Адсорбция
Нагрев
Охлаждение
Время
А
1
А
2
Рис.2.6.Циклограмма работы двухадсорберной установки, схема 
которой приведена на рис.2.5: А – адсорбция, Н – нагрев, О – охлаждение. 
Выше мы привели уравнения для расчета предельных возможностей 
слоя. Они таковы 
-
максимальная возможность при очистке ПВ
с 
- 
см. уравнение (1.23), 
-
минимальная возможность (потребность) при нагреве или 
охлаждении ПВ
t
–
см. уравнение (1.25), 
-
минимальная возможность (потребность) при нагреве, который 
сопровождается десорбцией ранее поглощенного вещества, ПВ
td
– 
см. уравнение (1.32). 

---

79 
Очевидно, что для того, чтобы в процессе рассматриваемого типа выход 
очищенного газа превышал его расход на собственные нужды установки, 
необходимо соблюдение следующего условия: 
ПВ
c
> ПВ
t
+ ПВ
td
(2.5) 
Подставим в уравнение (2.5) значения предельных возможностей: 
(X*
o
+ Co)/Co > 2[(H + h)/h] +[ ∆H..X*
o
/(h.∆T)] 
Смысл неравенства не изменится, если из правой части исключить 
последнее слагаемое:
(Х*о + Со)/Со >> 2(H +h)/h
(2.6) 
Уравнение (2.6) удобно тем, что в левой части его присутствуют только 
физико-химические свойства (концентрации) системы, а в правой – только 
свойства теплотехнические (теплоемкости). В примере Р.5 мы определили 
отношение теплоемкостей для типичного адсорбента и двухатомного газа, 
находящегося при атмосферном давлении; оно примерно равно 5.10
2
. Таким 
образом, очистка этого газа от некоторой примеси в процессе с прямым 
вводом тепла теплоносителем-газом возможна, если отношение величины 
адсорбции примеси к ее исходному содержанию в потоке превышает 2.5.10
2
= 1.10
3
. Эта цифра и есть левое ограничение на область применения метода. 
Иными словами, очистка потока, в котором коэффициент распределения 
меньше 10
3
невозможна, так как расход потоков на регенерацию превысит 
производительность установки по очищенному газу. 
Правым ограничением является та область, которая соответствует 
переходу от процессов с регенерируемым адсорбентом к процессам с 
адсорбентом реактивируемым. Выше мы определили ее в терминах, 
связанных с термостабильностью конструктивных материалов. Ее значение, 
оцененное по коэффициенту распределения ( или предельной возможности 
при адсорбции) таково: К < 10
5
. 
В этих двух порядках (10
3 
< K < 10
5
) и лежат
реальные возможности рассматриваемого метода.