ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Осушка воздуха и газов из "Процессы и аппараты кислородного и криогенного производства " Содержание влаги в воздухе. Содержащиеся в воздухе или газе водяные пары, попадая в теплообменные аппараты, трубопроводы и арматуру криогенных установок, блоков разделения воздуха, превращаются в лед и забивают аппаратуру. Количество влаги, содержащейся в воздухе или газе, зависит от температуры, давления и относительной влажности. [c.82] Относительной влажностью ф называют отношение количества водяных паров, содержащихся в воздухе или газе, к количеству паров, насыщающих воздух или газ при данной температуре. Количество водяных паров в граммах, содержащихся в 1 м воздуха или газа при данной температуре, называют абсолютной влажностью. Точка росы — температура, при которой в воздухе или газе начинает конденсироваться влага. [c.82] С повышением температуры количество водяных паров, насыщающих воздух, увеличивается, а с понижением — уменьшается. При 298 К в I м воздуха содержится, например, 15 г водяных паров. Наибольшее количество влаги, которое может содержаться в 1 м воздуха при этой температуре, равно 22,9 г. При 298 К относительная влажность ф = 15/22,9 100 = 65,5 %. Если этот влажный воздух охладить до 293 К, то его относительная влажность возрастает до ф = 15/17,2 100 = 87 %. Таким образом, охлаждение ненасыщенного влажного воздуха приводит к увеличению относительной влажности. [c.82] Методы осушки. В воздухоразделительных установках, работающих по циклу низкого давления, осушку воздуха осуществляют в регенераторах. В установках, работающих по циклам высокого и среднего давления, применяют следующие методы осушки воздуха и газов вымораживание влаги в блоках предварительного аммиачного охлаждения или в попеременно работающих теплообменниках (вымораживателях) адсорбцию влаги силикагелем, активным глиноземом, цеолитами в блоках осушки и очистки воздуха. [c.83] Эффективность осушки определяют по точке росы осушенного воздуха или газа. [c.83] Вымораживание влаги. При понижении температуры воздуха количество водяных паров в нем резко уменьшается. При сильном охлаждении воздуха или газа можно полностью удалить из него влагу. Воздух или газ при осуиже вымораживанием (рис. 99) пропускают через систему теплообменников, охлаждаемых обратным потоком (например, азотом и аммиаком). Холод обратного потока используют для предварительного охлаждения воздуха до иоступле-ния его в аммиачный теплообменник. [c.83] Для непрерывной работы устанавливают два теплообменника. Влага, содержащаяся в воздухе, вымораживается в виде льда на трубках воздух направляют в один из теплообменников, в то время как другой ставят на оттаивание, которое производится горячими парами аммиака, отбираемыми с нагнетания аммиачного компрессора. В процессе отогрева одного из теплообменников лед тает и влага удаляется продувкой. [c.84] В некоторых установках высокого давления вместо аммиачных теплообменников применяют теплообменники-вымораживатели, в которых воздух охлаждается до 228 К. .. 223 К- В этом случае для вымораживания влаги расходуется некоторое количество холода и, следовательно, затрачивается некоторое дополнительное количество энергии, но это компенсируется значительным упрощением оборудования. Отпадает необходимость в аммиачной холодильной установке с компрессором, конденсатором, аммиачными теплообменниками, а также в обслуживающем персонале и дополнительных сооружениях. [c.84] Недостаток метода осушки воздуха вымораживания состоит в следующем. Влага воздуха, прошедшего аммиачный теплообменник или теплообмениик-вымораживатель, за короткий промежуток времени накапливается в виде льда в основном теплообменнике АТЗ и забивает его. Поэтому приходится через каждые 30. .. 40 сут ставить основной теплообменник на отогрев для удаления влаги. Неудобство системы вымораживателей состоит также в том, что большое количество переключающей арматуры усложняет конструкцию и обслуживание установки, поэтому применяют этот. метод ограниченно. [c.84] Осушка с помощью адсорбентов. Адсорбционный метод осушки воздуха или других газов основан на свойстве ряда пористых твердых тел — адсорбентов — поглощать водяные пары. Адсорбенты характеризуются широко развитой внутренней поверхностью, порядка сотен квадратных метров на один грамм. [c.84] Адсорбция происходит следующим образом. Приближаясь к поверхности адсорбента на расстояние, соизмеримое с атомными размерами ( 10- см), молекула водяного пара попадает в электрическое поле поверхностных ионов адсорбента и поляризуется. Поляризованные молекулы водяного пара, удерживаемые поверхностными ионами адсорбента, и составляют адсорбционный слой водяного пара. Количество адсорбируемого водяного пара зависит от количества поверхностных ионов, способных своим электрическим полем удерживать вблизи себя молекулы водяного пара. [c.84] При прохождоши воздуха слои адсорбента насыщаются влагой. Слой адсорбента, после которого воздух выходит осушенный, называют высотой работающего слоя. В процессе адсорбции высота работающего слоя постепенно увеличивается и в какой-то момент времени достигает полной высоты засыпанного в адсорбер адсорбента. После этого воздух начнет выходить из адсорбера неполностью осушенным. Время от начала адсорбции до начала роста концентрации водяного пара в осушенном воздухе называют временем защитного действия. Адсорбировать влагу на одном и том же адсорбенте можно только в пределах времени защитного действия. Для восстановления осушающей способности насыщенного влагой адсорбента его регенерируют нагретым в электроподогревателе азотом или воздухом. [c.85] Для повышения адсорбционной способности адсорбента необходимо понижать его температуру и наоборот — для удаления адсорбированной пленки водяных наров с поверхности адсорбента необходимо повышать его температуру. В кислородном и криогенном производствах в качестве адсорбентов используют силикагель, активный глинозем, активную окись алюминия, цеолиты. [c.85] Силикагель представляет собой твердое, стекловидное, химически инертное, однородное вещество, состоящее на 99 % из двуокиси кремния 510,. Его выпускают в виде крупных или мелких (3. .. 7 мм), зерен белого или светло-желтого цвета круглой или неправильной формы. [c.85] Активный глинозем содержит 92 % окиси алюминия, остальное — различные примеси химически инертен, не ядовит, не растворяется в воде. Его выпускают в виде непрозрачных зерен неправильной формы белого или светло-серого цвета размером 3. .. 7 мм. Он должен поглощать не менее 14 массовых долей влаги от общей массы адсорбента. Активный глинозем получают обезвоживанием (путем герметической активации) тригидрата окиси алюминия, как и силикагель, он имеет тонкую пористую структуру. [c.85] Активная окись алюминия алюмогель) — химически инертное вещество, не растворяющееся в воде, достаточно прочное и устойчивое к испарению. По составу она аналогична активному глинозему, но имеет меньше примесей, поэтому имеет более высокую стоимость. Активную окись алюминия получают дегидрацией тригидрата окиси алюминия при его термической обработке. [c.85] Схема блока адсорбционной осушки приведена па рис. 100. Сжатый в компрессоре КМ воздух проходит влагоотделитель С и поступает в один из попеременно работающих адсорберов АД1 или АД2, где осушается. Затем воздух очищается от пыли адсорбента в фильтре Ф и направляется в блок разделения. После насыщения адсорбента парами воды осушаемый поток воздуха направляют в чистый адсорбер. Насыщенный влагой адсорбент ставят на регенерацию для восстановления адсорбционной способности. При регенерации через адсорбер пропускают сухой нагретый в электроподогревателе АТ азот, который выбрасывают затем в атмосферу. Таким образом, в целях непрерывности осушки воздуха в блоке осушки предусмотрено два адсорбента. Когда в одном из баллонов происходит поглощение влаги, в другом идет регенерация и охлаждение адсорбента. [c.86] Для контроля и регулирования температуры служат контактные термометры, автоматически отключающие подогреватель ири превышении заданной температуры и включающие его при снижении заданной температуры. Для отключения подогревателя в случае снижения расхода азота ниже установленного предела служит реле расхода. [c.87] Комплексная очистка и осушка воздуха с использованием цеолитов. В современных воздухоразделительных установках, работающих ио циклам высокого и среднего давлений, для комплексной очистки перерабатываемого воздуха от паров воды двуокиси углерода, ацетилена и других углеводородов используют цеолиты. [c.87] В блоке комплексной очистки имеются два переключаемых адсорбера, заполненных синтетическим цеолитом МаХ. Применение блоков комплексной очистки снижает эксплуатационные расходы и упрощает схемы воздухоразделительных установок, так как из схем исключают блок щелочной очистки, блоки осушки воздуха и адсорберы ацетилена. Это позволяет сократить производственную площадь, занимаемую установкой, увеличить время работы установки до капитального ремонта, снизить удельный расход энергии, повысить надежность и безопасность работы установки. [c.87] Вернуться к основной статье