ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физические способы из "Получение кислорода Издание 5 1972" Физические способы очистки воздуха от двуокиси углерода основаны на ее вымораживании, адсорбции и отмывке при низких температурах жидким воздухом. Они не имеют указанных выще недостатков и обеспечивают хорошую очистку воздуха от СОз. Поэтому продолжительность непрерывной работы воздухоразделительной установки существенно удлиняется. Кроме того, эти способы обладают целым рядом других преимуществ. Вот почему в современных установках разделения воздуха физические способы очистки воздуха от СОг нашли широкое применение. [c.398] Рассмотрим эти способы подробнее. [c.398] Вымораживание двуокиси углерода осуществляется в регенераторах или теплообменниках. Последний способ использовался в установках низкого давления для получения жидкого кислорода, разработанных акад. П. Л. Капицей, а также применен в азотнокислородных установках БР-6 и АКт-16-1. Применяются различные конструкции вымораживателей пластинчатые витые трубчатые высокого давления с прохождением очищаемого воздуха внутри трубок низкого давления с прямыми трубками и прохождением очищаемого воздуха в межтрубном пространстве и др. Прямотрубные вымораживатели, используемые в установках с регенераторами, имеют в межтрубном пространстве поперечные перегородки для задержания кристаллов двуокиси углерода, выпадающих вследствие кратковременного возрастания скорости воздуха при переключении регенераторов. [c.398] Исследования показали, что для достижения заданной степени очистки воздуха процесс вымораживания СОг должен происходить при тепловом режиме, обеспечивающем кристаллизацию СОг только на холодной стенке, без выпадения снега углекислоты в потоке воздуха. При этих условиях количество СОг в очищенном воздухе будет равно или меньше содержания СОг в воздухе при насыщении для данной температуры и давления. Разность температур воздуха и холодной стенки не должна превышать 30 град, а скорость потока воздуха во избежание срыва инея со стенок и уноса кристаллов СОг — 3 м1сек. [c.398] Л ср— средняя логарифмическая разность температур, град. [c.399] Вымораживание двуокиси углерода начинается в том сечении теплообменного аппарата, где температура воздуха равна температуре точки росы СОг при парциальном давлении ее в потоке воздуха. Для уменьшения размеров переключаемых вымораживателей температура воздуха на входе должна быть близка к температуре насыщения воздуха двуокисью углерода при заданном начальном содержании СОг в воздухе. [c.399] В этих условиях А/ср = 9,88 град. [c.399] Параметры потоков следующие охлаждаемый воздух 4260 абсолютное давление 6 кгс см охлаждающий поток (детандерный воздух) 3960 ж /ч, абсолютное давление 5,95 кгс см . [c.399] Продолжительность работы вымораживателя до забивки пропорциональна его максимальной удельной нагрузке, т. е. количеству СОг в кгЦм -ч), высаживающейся в наиболее напряженном сечении. Для приближения максимальной удельной нагрузки к средней нагрузке следует по возможности подбирать такое соотношение потоков, чтобы разность температур на теплом конце вымораживателя не превышала среднелогарифмическую разность температур. [c.399] Очистка воздуха от двуокиси углерода и влаги вымораживанием их на насадке регенераторов происходит в процессе охлаждения воздуха в регенераторах. Поскольку этот тгроцесс непосредственно связан с работой и конструкцией регенераторов, его описание приводится в гл. 8. [c.399] Адсорбция двуокиси углерода осуществляется при низкой температуре. Адсорбцией называется процесс поглощения газов, паров и жидкостей твердыми веществами с высокопористой структурой— адсорбентами (силикагель, активная окись алюминия и др.). Поверхность пор измеряется сотнями квадратных метров на 1 г массы вещества адсорбента. Размеры пор настолько малы, что соизмеримы даже с размерами молекул газов. Адсорберы лучше всего поглощают вещества с высокой критической температурой. Из воздуха, например, хорошо адсорбируются ацетилен, двуокись углерода, водяные пары. При температуре около —130°С и ниже твердая двуокись углерода хорошо адсорбируется из потока воздуха силикагелем и особенно — цеолитами (см. ниже). [c.400] Рз — теоретическое парциальное давление СО рх — фактическое парциальное давление СОа в воздухе. [c.400] Из этих данных следует, что выделение твердой двуокиси углерода из воздуха в процессе охлаждения начинается при более низкой температуре, чем это следует из кривых фазового равновесия паров над твердой СОг. Твердая двуокись углерода как бы растворена в сжатом и охлажденном воздухе и поэтому может быть удалена из него адсорбентом при весьма низких температурах. [c.401] На рис. 7.8 представлена зависимость упругости паров СО над твердой двуокисью углерода от температуры (кривая /), подсчитанная по данным фазового равновесия, при содержании в воздухе 0,03% СОг при различных давлениях воздуха. [c.401] Кривая 1 показывает, что, например, при абсолютном давлении 200 кгс/см , когда парциальное давление СОг в воздухе составляет 0,0003-200 = 0,06 кгс1см , двуокись углерода должна бы начать выпадать в твердом виде при температуре —106 °С и ниже. [c.401] Однако в действительности этого не происходит. [c.401] На той же диаграмме нанесена кривая 2 фактического давления насыщения паров двуокиси углерода в воздухе при тех же абсолютных давлениях и содержании СОг, равном 0,03%- Эта кривая показывает, что при абсолютном давлении 200 кгс см двуокись углерода начнет выпадать из воздуха в твердом виде только при —156 °С, т. е. на 50 град ниже, че.м это следует по теоретической кривой 1 для того же парциального давления СОг в воздухе. Поэтому при абсолютном давлении 150—200 кгс1см можно не опасаться выпадения твердой двуокиси углерода при охлаждении воздуха даже до температур минус 140—150°С. [c.401] При адсорбционном способе очистки воздух из регенератора или теплообменника отбирается в силикагелевый адсорбер при температуре, близкой к точке вымерзания СОг при имеющемся давлении воздуха. Данный способ используется в установках низкого давления для очистки от СОг турбодетандерного воздуха, отбираемого из регенераторов в силикагелевый адсорбер при избыточном давлении 5 кгс1см и температуре около —125 °С. [c.401] Установлено, что хорошим адсорбентом для СО2 является мелкопористый силикагель марки КСМ. Кривые (изотермы) поглощения двуокиси углерода силикагелем КСМ при низких температурах и высоких давлениях, полученные в опытах, показаны на рис. 7.9. Оптимальное давление сл атого газообразного воздуха, как видно из этих кривых, составляет 10—30 кгс/см . В динамических условиях емкость силикагеля на 10—20% меньше, чем в статических. [c.402] Вернуться к основной статье