Сорбционные процессы

Адсорбент.
Продуктом технологии, которая была описана выше, в 
сущности, является азот. Поэтому в качестве адсорбента стремятся
применять адсорбент, который хорошо поглощал бы воду и диоксид 
углерода, но не поглощал бы азот. Этим требованиям лучше других 
адсорбентов, хотя и не в полном объеме, отвечает цеолит NаА. 

---

134 
В присутствии воды диоксид углерода и азот не поглощаются 
цеолитами. Адсорбция диоксида углерода начинается после того, как 
остаточное содержание воды в газе достигает значения – 50 ° С по точке 
росы. Поэтому головные слои адсорберов работают только как осушители. 
Объем этой части адсорбента сравнительно невелик и в основной массе 
цеолита протекает процесс очистки газа от диоксида углерода. Высокой 
емкостью по этому веществу и обязаны цеолиты своему применению. При 
комнатной температуре и атмосферном давлении многие цеолиты 
поглощают значительные количества азота (примерно 5 – 7 объемов на 1 
объем адсорбента). Цеолит NaA является исключением. Диаметр пор, 
ведущих во внутренние полости этого цеолита, равен 0,4 нм. Кинетические 
размеры молекул диоксида углерода и азота таковы: диоксид углерода 3,1, 
азот 3,7 нм. Молекулы диоксида углерода быстро диффундируют в порах 
этого адсорбента. Молекулы азота в поры указанного размера проникают с 
трудом. Поэтому количество азота, поглощенного в условиях процесса этим 
адсорбентом, сравнительно невелико и оценивается примерно в один объем 
азота в расчете на один объем адсорбента. 
По формулам, которые были приведены в предыдущем подразделе, 
оценим характерное время отработки цеолита по диоксиду углерода: t
x 
= 
ГR
2
/π
2
D. При линейной интерполяции изотермы адсорбции диоксида 
углерода и парциальном давлении его 90 мм рт. ст. (12 % при атмосферном 
давлении) коэффициент Генри (коэффициент распределения) составит Г ≈
200. Коэффициент нормальной диффузии диоксида углерода в азоте при 
атмосферном давлении, согласно справочным данным, равен 1,5.10
-5 
м
2
/с. Во 
вторичных порах цеолита при том же давлении он равен: D = 4.10
-6
м
2
/с. 
Отсюда t
x
= 2.10
2
.1.(10
-3
)
2
/3,14
2
.4.10
-6
≈ 5 с, что меньше продолжительности 
стадий. Следовательно, гранулы адсорбента в этом процессе по диоксиду 
углерода отрабатываются сравнительно глубоко. Для расчета процесса могут 
быть использованы уравнения смешанно-диффузионной кинетики (1.15) – 
(1.17), приведенные в разделе 1.3.