7.1. ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА

При рекуперации растворителей и в других процессах очистки воздуха органические пары выделяются из смеси не — сорбирующихся газов (воздуха) достаточно простым способом, тогда как при разделении смеси двух постоянных газов с по­мощью активного угля необходимы определенные технологиче­ские приемы. Уже в 1918 г. в Европе был разработан адсорб­ционный процесс, позволяющий разделять легколетучие и вы — сококипящие углеводороды. Он нашел применение в основном на нефтепромыслах в Восточной Европе, особенно в Румынии, а позднее в способе концентрирования углеводородов, разрабо­танном Фишером — Тропшем.

Процесс разделения веществ основан на том, что в слое ак­тивного угля, насыщенном парами различных летучих веществ, происходит их фракционирование. Вначале все компоненты смеси адсорбируются, но уже через короткий промежуток вре­мени со стороны входа в колонну начинается десорбция более летучих компонентов и их сорбционный фронт перемещается по слою угля до появления проскоковых концентраций на вы­ходе. При этом проскоковая концентрация легколетучего веще­ства может ненадолго превысить концентрацию на входе в слой!

? А 2

Рис. 7.2. Схема установки для процесса гиперсорбции:

/ — загрузочный бункер; 2 — зона охлаждения активного угля; Д 7 — распределительные решетки; 4 — адсорбционное простран­ство; 5 — промежуточная распределительная решетка; 6 — рек­тификационный объем; 8 — обогреваемый регенерационный объ­ем; 9 — опорная решетка; !0 — пневматический лифт.

В случае разделения природного или син­тетического газа вначале присутствует смесь углеводородов Ci—С5. В природном газе со­держатся в основном насыщенные алифати­ческие углеводороды, тогда как в состав син­тетического газа входят значительные коли­чества ненасыщенных углеводородов. На рис. 7.1 показано изменение состава адсорби­рованной смеси в процессе адсорбции. В за­висимости от времени работы слоя угля из смеси углеводородов можно выделить опре­деленные фракции. Например, можно последовательно выделить фракции от Ci до С4, если постепенно насыщать адсорбер угле­водородом С5. Высшие углеводороды можно отгонять из насы­щенного слоя водяным паром. В процессе необходимой в этом случае конденсации можно выделить небольшие количества углеводородов С3 и С4, поскольку они десорбируются первыми и проходят ступень конденсации в газообразной форме.

После второй мировой войны в США разработан способ непрерывного разделения газов на основе гиперсорбции, позво­ляющий разделять газовую смесь на низко-, средне — и высоко — кипящие компоненты (рис. 7.2). Адсорбент после охлаждения непрерывно перемещается через распределительную решетку 3 в адсорбционное пространство 4. Под вторую промежуточную решетку 5 подается газовая смесь. Активный уголь после прохождения через ректификационный объем 6 поступает че­рез третью распределительную решетку 7 в регенерационный объем 8 с внешним обогревом. После отсеивания пыли регене­рированный уголь вновь направляется в загрузочный бункер 1. Низкокипящие компоненты, десорбирующиеся при повышении температуры в нижних зонах, поступают в газовый поток, на­правляющийся вверх, и выводятся в виде легкой фракции. Высококипящие компоненты десорбируются только в обогре­ваемом регенерационном объеме 8 и выделяются в виде тяже­лой фракции. Как и при обычной перегонке, увеличивая число промежуточных решеток, можно получить довольно чистые Фракции. Процесс гиперсорбции использовался в США для выделения этилена из крекинговых газов.

В ФРГ разработан подобный процесс ректисорбции (сорб- Чионной очистки) для получения этилена из коксового газа. Таким способом удалось выделить этилен и этан 90 %-ной чис­тоты, хотя содержание каждого из них в исходном газе не пре­вышало 2 % (об.). Это свидетельствует о высокой эффективно- СТи разделения в процессах ректисорбции и гиперсорбции.

В настоящее время оба процесса больше не используются по экономическим соображениям, а также из-за изменения сырье­вой базы.