В нормальных условиях невозможно эффективно разделить на активном угле смесь двух постоянных газов — водорода и монооксида углерода, водорода и метана. Однако при пропускании подобных газовых смесей, образующихся, например, в процессах рафинирования или при гидрировании угля, через активные угли под давлением 2—5 МПа более высококипящнп газ адсорбируется значительно лучше. Если газы и активны;! уголь хорошо осушены, возможно очень резкое разделение газовой смеси; это видно по выходной кривой для смеси водород.: и метана (рис. 7.3).
Рис. 7.3. Выход метана при адсорбции его иа угле супсрсорбон F30 из смеси 8% (о".) метана и 92% (об.) водорода (температура 30 °С; скорость потока 6 см/с; высота ело!’ угля 1,5 м). |
‘ 1________ I____ !____ I П ‘ — ,, ^ ■". 2 4 6 8 |
4 6 Время, шн |
Регенерация активного угля,’ т. е. десорбция сильно сорбирующихся компонентов, осуществляется посредством перепад., давления: давление в прямотоке резко снижается, а зате:: проводится продувка чистым газом низкого давления в обрат ном направлении. В пашем примере для десорбции целевогп компонента до экономически оправданного остаточного содержания необходимо, чтобы объем чистого газа был равен объем, газовой смеси, поступающей на разделение. Однако, посколт ку регенерация проводится при низком давлении, то расходуется только 10—20 % газа, поэтому выход чистого газа составляет 80 %. Образующиеся при продувке газовые смеси можт вновь подвергнуть разделению, чтобы достичь экономическт выгодного концентрирования компонентов смеси. В случа, смеси метан — водород при десорбции получают относительна крутую кривую десорбции, которая после третьего цикла стабилизируется (рис. 7.4). Установки с перепадом давление
Рис. 7.4. Десорбция метана для смеси 8% (об.) метана и 92% (об.) водорода (активнь^ уголь суперсорбон F30, насыщенный до проскока; десорбирующий газ водород; ск рость потока 10 см/с; температура 30 °С; высота слоя угля 1,5 м). Время, мин |
Рис. 7.5. Адсорбционная установка с перепадом давления (фотография Fa. Linde AG). |
Представляют собой ряд адсорберов объемом по 50 м3 каждый, работающих в режимах, сдвинутых во времени; это позволяет вести квазинепрерывный процесс. На рис. 7.5 показана крупная промышленная установка для разделения метана и водорода.
По принципу процесса с перепадом давления можно разделять и концентрировать и другие газовые смеси — азот и гелий [2], дейтерий и водород [3].