Разновидности рекуперационных процессов

Существует ряд растворителей, например перхлорэтален, которые можно извлекать без охлаждения и осушки адсорб­ционной шихты. Этот процесс успешно осуществляется в адсор­бере, который обладает достаточно высокой теплоемкостью, благодаря изоляции и соответствующим габаритам, а также раз­мещению в нем теплоаккумулирующих слоев.

На небольших предприятиях используются главным обра­зом одиночные адсорберы, однако при больших объемах раство­рителей предпочитают системы из двух и более аппаратов. В та­ких системах очистка отходящего воздуха производится при од­новременной регенерации одного из адсорберов. Очень выгодна система из трех адсорберов, когда два адсорбера работают в цикле адсорбция — десорбция, а третий регенерируется или является резервным. Адсорбер, запущенный в действие первым, не следует отключать при проскоке; адсорбционная зона пере­ходит во второй адсорбер, так что первый адсорбер достигает почти равновесного насыщения (см. раздел 3.7). Поскольку требуемое для регенерации количество пара мало зависит от степени насыщения шихты активного угля, при таком веде­нии процесса получается сравнительно благоприятное отноше­ние расхода пара к количеству извлекаемого растворителя.

При рекуперации растворителей из нагретого воздуха его необходимо охлаждать на входе в адсорбер. Верхний темпера­турный предел для эффективной рекуперации растворителей составляет 50°С, наиболее благоприятным является интервал температур 20—30°С.

Большое влияние на эффективность рекуперации раствори­телей имеет и относительная влажность очищаемого воздуха. Это влияние особенно заметно, например, при очистке отходя­щего воздуха сушилки или в случаях, когда адсорбции пред­шествует промывка растворителей водой для удаления неорга­нических примесей (например, соляной кислоты или аммиака).

Несмотря на гидрофобный характер активного угля влажные газовые потоки вызывают насыщение активных углей водой, особенно если относительная влажность превышает 60 % (см. рис. 3.7). При низких парциальных давлениях паров рас­творителей это ведет к снижению адсорбционной способности; падение производительности проявляется сильнее при адсорбции низкокипящих растворителей по сравнению со средне — и высоко — Кипящими. О влиянии водяного пара при 50 н 70%-ной относи­тельной влажности на адсорбцию толуола из воздуха при раз­личных парциальных давлениях толуола (различной концентра­ции его паров в воздухе) можно судить по приведенным ниже значениям адсорбционной емкости активного угля суперсорбон

WS IV, полученным в процессе совместной адсорбции толуола (в числителе) н водяного пара (в знаменателе)

Концентрация паров то — 0,1 0,5 2 5 10 20

Луола, г/м3

Адсорбционная емкость, % (масс.), при адсорб­ции из воздуха с отно­сительной влажностью

■ 0% 28 36 40 42 45 46

50% 22/5 31/3 36/3 38/3 41/3 43/2

70% 16/22 27/17 33/8 36/7 38/6 39/5

Наряду с падением равновесной емкости насыщения можно заметить, особенно на предварительно увлажненных актив­ных углях, снижение скорости диффузии и соответственно ско­рости адсорбции, поскольку обменные реакции в порах проте­кают медленно. На практике это проявляется в удлинении зон массопередачи. По этой причине часто необходим подогрев очищаемого воздуха для снижения относительной влажности менее 70 %• Однако во многих случаях подобный эффект за­метно слабее вредного действия воды, наблюдаемого при пог­лощении чрезвычайно низкокипящих веществ.

Иногда приходится очищать воздушный поток, нагретый до высокой температуры, например, воздух из сушильных уста­новок. В зависимости от температуры кипения растворителя поглощающая способность активного угля при известных усло­виях сильно снижается. В этом случае очищаемый воздух можно предварительно охладить и наступающее при этом насыщение водяным паром скомпенсировать добавлением по возможности сухого свежего воздуха, как показано на рис. 6.11. Несмотря на нежелательное разбавление адсорбтива такой способ веде­ния процесса часто представляет единственную возможность рекуперации растворителей в подобных условиях. Ниже на при­мере адсорбции бутплацетата показано восстановление адсорб­ционной способности активного угля суперсорбон WS IV с пони­жением температуры:

Концентрация бутилаце — 0,5 1,0 3,0 5,0 10,0 20,0 30,0 тэта, г/м3

Адсорбционная емкость, % (масс.), при темпера­туре

20 °С 35 40 44 47 50 50 51

40° С 30 35 41 44 45 46 46

60 °С 22 26 33 36 38 41 42

Часто разложение растворителей на активном угле приво­дит к следующим осложнениям-, сокращается выход целевого продукта и образуются кислые продукты разложения, ускоряю­щие коррозию аппаратуры. Кроме того, положительный тепло­вой эффект реакций разложения может вызвать разогрев уголь­ной шихты, дальнейшее разложение растворителя, а в экстре^- мальных случаях даже самовоспламенение адсорбента. По этой
рис. 6.11. Схема рекуперации растворите — лей с добавлением свежего воздуха: / — адсорберы с активным углем; 2 — хо­лодильники; 3—вовдуходувки; 4— подо­греватель воздуха; 5 — конденсатор; 6 — Сепаратор.

Причине, например, рекупера­ция циклогексанона или ме — тилэтилкетона практически не­возможна. Такие растворители используются в смеси с дру­гими растворителями, чтобы снизить локальную концентра­цию веществ, разлагающихся на активном угле. Дополни­тельное увлажнение воздуха, которое обычно нежелатель­но, иногда необходимо для

Адсорбции на угле влаги, выполняющей функцию хладоагента.

На рис. 6.12 показан разогрев угольной шихты адсорбера на различной высоте при адсорбции растворителей (толуола, метилэтилкетона и их смеси при р/р0 = 0,1) из воздушного потока. Кривые показывают, что поглощение метилэтилкетона в чистом виде приводит к разогреву слоя угля почти до 60 °С, тогда как в смеси с толуолом происходит обычное нагревание на 30 °С. Следует также отметить и большую безопасность процессов в автоматически управляемых системах из несколь­ких адсорберов.

При исследовании экономичности различных систем рекупе­рации растворителей в цветной металлургии Фрёлих [7] пришел к заключению, что самым рентабельным является одиночный адсорбер мощностью 7000 кг растворителя в год и сдвоенные аппараты, перерабатывающие до 13 000 кг раство­рителя в год. Ввиду возрастающей стоимости растворителей и более строгих законов по защите окружающей среды подоб­ные ограничения, обусловленные экономическими причинами, Должны быть ослаблены.

Интересен вариант процесса, в котором вода, освобожденная от р Растворителя после разделения фаз, подвергается дополнительной очи­стке и нейтрализации и затем сно-

Используется в качестве десор — биРУющего "агента [8].

Ним’ Разогрев угольной шихты при разложе-

"" Растворителей:

70М-<"^пЛ:,тилкетоН; ^ — толуол : метилэтилкетон = • 3 — толуол : метилэтилкетон = 85 : 15;

Разновидности рекуперационных процессов

Очищенный Ёоздух

Водяной пап

Отходящий воздух 2 J

Холодная йода

Приточный FT^ воздух

Холодная вода

Сточные П воды т L

Разновидности рекуперационных процессов

10 20 30 40 Высота шихты, см

Толуол.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв