Работа слоя адсорбента. Уравнение Шилова

АДСОРБЦИЯ

 

Адсорбция - разделение газовых или жидких смесей с помощью твердых пористых поглотителей-адсорбентов.

Промышленные адсорбенты: активированные угли; силикагели;; алюмогель; глины; цеолиты - молекулярные сита, т.к. делят смеси по размерам молекул.

Адсорбенты имеют развитую внутреннюю поверхность - до 1000 м²/г. С помощью адсорбции в отличие от других процессов можно обеспечить 100 % извлечение компонента из смеси. В этом процессе достигается равновесие, т.к. адсорбент работает периодически.

Применение процесса:

- противогазовая техника;

- глубокая осушка газов;

- улавливание или рекуперация летучих растворителей в резинотехнической и других отраслях промышленности;

- тонкая очистка отработанного воздуха;

- тонкая очистка и разделение жидких смесей.

Если возможно использование других процессов для разделения, то адсорбцию целесообразно использовать при очень малых концентрациях извлекаемого вещества в разделяемой смеси.

 

Равновесие при адсорбции

Изотерма адсорбции	Изотермы адсорбции
у - концентрация извлекаемого компонента в газовой фазе; р – парциальное давление извлекаемого компонента в газовой фазе; х - концентрация извлекаемого компонента в адсорбенте; а * - статическая активность адсорбента.

Зависимость  при постоянной температуре называется изотермой адсорбции.

Статическая активность -максимально возможная при данных условиях поглотительная способность.

С увеличением температуры статическая активность адсорбента уменьшается.

Крутые изотермы адсорбции характерны для промышленных адсорбентов, т.е. в области малых концентраций в газовой фазе статическая активность резко увеличивается. Дальше использовать адсорбент не эффективно.

При малых концентрациях константы равновесия малы .

Адсорбция сопровождается выделением тепла. Отвод тепла из слоя твердого адсорбента осуществить трудно. Эта процедура редко производится, обычно тепло не отводится - происходит разогрев адсорбента.

Этот недостаток характерен для алюмогеля, который обладает высокой активностью по отношению к воде.

Один из способов регенерации адсорбента- это его нагревание; кроме того, используется вытеснение другими веществами. Например: водяным парам, NH₃.

 

АДСОРБЦИЯ

 

Адсорбция - разделение газовых или жидких смесей с помощью твердых пористых поглотителей-адсорбентов.

Промышленные адсорбенты: активированные угли; силикагели;; алюмогель; глины; цеолиты - молекулярные сита, т.к. делят смеси по размерам молекул.

Адсорбенты имеют развитую внутреннюю поверхность - до 1000 м²/г. С помощью адсорбции в отличие от других процессов можно обеспечить 100 % извлечение компонента из смеси. В этом процессе достигается равновесие, т.к. адсорбент работает периодически.

Применение процесса:

- противогазовая техника;

- глубокая осушка газов;

- улавливание или рекуперация летучих растворителей в резинотехнической и других отраслях промышленности;

- тонкая очистка отработанного воздуха;

- тонкая очистка и разделение жидких смесей.

Если возможно использование других процессов для разделения, то адсорбцию целесообразно использовать при очень малых концентрациях извлекаемого вещества в разделяемой смеси.

 

Равновесие при адсорбции

Изотерма адсорбции	Изотермы адсорбции
у - концентрация извлекаемого компонента в газовой фазе; р – парциальное давление извлекаемого компонента в газовой фазе; х - концентрация извлекаемого компонента в адсорбенте; а * - статическая активность адсорбента.

Зависимость  при постоянной температуре называется изотермой адсорбции.

Статическая активность -максимально возможная при данных условиях поглотительная способность.

С увеличением температуры статическая активность адсорбента уменьшается.

Крутые изотермы адсорбции характерны для промышленных адсорбентов, т.е. в области малых концентраций в газовой фазе статическая активность резко увеличивается. Дальше использовать адсорбент не эффективно.

При малых концентрациях константы равновесия малы .

Адсорбция сопровождается выделением тепла. Отвод тепла из слоя твердого адсорбента осуществить трудно. Эта процедура редко производится, обычно тепло не отводится - происходит разогрев адсорбента.

Этот недостаток характерен для алюмогеля, который обладает высокой активностью по отношению к воде.

Один из способов регенерации адсорбента- это его нагревание; кроме того, используется вытеснение другими веществами. Например: водяным парам, NH₃.

 

Работа слоя адсорбента. Уравнение Шилова

Адсорбент в аппарате насыщается постепенно, т.е. происходит послойная отработка адсорбента. В слое адсорбента некоторой высоты концентрация в газовом потоке уменьшается от y 0 до 0, т.е. в нижнем слое формируется

фронт адсорбции. При дальнейшем пропускании смеси нижний слой полностью насыщается. В адсорбенте концентрация а *, тогда на выходе из слоя концентрация становится y = у₀, т.е. фронт адсорбции перемещается в следующий слой, затем происходит перемещение фронта адсорбции с постоянной скоростью до наступления проскока. До проскока концентрация извлекаемого компонента на выходе из адсорбента y = 0. О приближении проскока можно узнать по повышению температуры адсорбента. Время работы слоя до проскока называется временем защитного действия слоя.

- уравнение Шилова, где  - время формирования фронта адсорбции;  - коэффициент защитного действия;     U - скорость движения фронта адсорбции;    Н - высота слоя адсорбента.