ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Равновесие и динамика адсорбции из "Основы адсорбционной техники" Плохо адсорбирующиеся компоненты промышленных газов нри обычных температурах имеют пологую форму изотерм, и повысить адсорбционную способность твердого пористого поглотителя можно только проводя адсорбцию под высоким давлением. [c.167] Для измерения изотерм адсорбции чистых газов в адсорбер из баллона через буферную емкость накачивают газ до давлення —(1—2)-10 Па (100—200 кгс/см ). После того как давление в адсорбере, регистрируемое образцовым манометром, установилось, газ из адсорбера медленно выпускается скорость выходящего газа по реометру поддерживается постоянной — 300 см /мин. Точный объем вышедшего газа определяют в газометре. Через определенные промежутки времени одновременно замеряют количество выделенного газа и равновесное давление в системе. Остаток газа отдувается пз адсорбера водородом при атмосферном давлении, причем состав выходящей смеси определяют газоанализатором по теплопроводности, а количество адсорбата, выделившегося ири отдувке, рассчитывают интегрированием выходной привой. [c.167] Если VJ — общий объем газа, десорбированного при сния ении давления от максимального р до нормального. [c.167] Результаты замера адсорбционной способности углей АГ-2 и Р-23 (импортный уголь / -23 по структуре близок к отечественному углю СКТ) по метану, окиси углерода, азоту, водороду представлены на рис. 7,2 и в табл. 7-1 [1]. [c.168] Изотермы с ниспадающей ветвью отражают избыточную адсорбционную способность, соответствующую разности между объемом адсорбированного газа и объемом сжатого газа в адсорбционном пространстве в условиях опыта для случая, если бы адсорбция отсутствовала. [c.168] Аналогичная форма изотерм при исследовании изотерм адсорбции метана была отмечена Андроповым [2], Коппенсом [3], Пальвелевым [4]. Между избыточной адсорбцией и гиббсовским избытком Г существует прямая аналогия. [c.168] Изотермы избыточной адсорбции газов на микропористом активном угле Р-23 при 20 °С. [c.169] Вследствие этого в указанном интервале давлений (до 30 кгс/см ) изотермы избыточной адсорбции могут применяться для технических расчетов. [c.169] На установке, описание которой приведено выше, может быть изучена также динамика очистки газа, например водорода, от примесей. Для этого содержащий примеси водород из баллона при постоянном давлении пропускают через адсорбер 4. Все опыты проводят с одинаковой на выходе скоростью газа, устанавливаемой реометром 6. Состав газа контролируют по теплопроводности газоанализатором 8, помещенным в термостат 9. В первых порциях выходящего газа примеси, как правило, не обнаруживается степень очистки близка к 100%. Затем содержание примеси нарастает, и, наконец, наступает равновесие, о чем свидетельствует тождество составов входящего и выходящего газа. После наступления равновесия дросселированием давления с одновременным нагревом адсорбера до 300 °С производится десорбция примесей остаток газа из свободного объема адсорбера отдувается водородом. Суммарное количество выделенных компонентов за вычетом их содержания в свободном объеме адсорбера в условиях опыта определяет состав адсорбированной фазы. [c.169] Изотермы адсорбции метан и водорода на активном угле -1Ъ при поглощении из технического водорода. [c.170] На рис. 7,3 представлены изотермы адсорбции метана и водорода на угле / -23 при их поглощении из технического водорода, содержащего 15% (об.) примеси — метана [5]. Из графика видно, что адсорбционная способность по метану возрастает с повышением давления, достигая 40 см /г при давлении 2-10 Па (20 кгс/см ). Однако сравнение точек изотермы чистого метана (пунктирная линия) и изотермы метана в присутствии водорода при равном парциальном давлении показывает, что присутствие даже такого плохо сорбирующегося газа как водород значительно (в 2 раза) снижает адсорбционную способность но примеси. Аналогичные выводы сделаны при анализе изотерм адсорбции окиси углерода и азота. [c.170] Таким образом, глубокая очистка газа от плохо сорбирующихся примесей при обычных температурах может быть эффективно проведена с нолющью микропористых адсорбентов только нри высоком давлении. При расчете аппаратуры следует принимать во внимание совместную адсорбцию газа-разбавителя и снижение в связи с этим адсорбционной способности по извлекаемым компонентам. [c.170] Эффективность процесса очистки газа от плохо адсорбирующихся примесей может быть повышена проведением процесса при низких температурах. Низкотемпературную очистку следует особенно рекомендовать в тех случаях, когда примесь присутствует в небольших концентрациях. Адсорбция микронримесей в этих условиях имеет ряд характерных особенностей. [c.170] Изотермы адсорбции на всех типах промышленных адсорбентов при давлении —1,5 10 Па (150 кгс/см ) и температуре 77,5 К представлены иа рис. 7,5 [6, 7]. Интервал изменения концентрации азота па этих кривых составлял от 0,06 до 0,9%. Все изотермы имеют выпуклую форму, однако крутизна изотерм на цеолитах выше в области малых концентраций. Поэтому активность цеолитов в области концентраций до 0,2% больше соответствуюш их значений для активного угля и силикагеля. При более высоких концентрациях азота проявляется преимущество активного угля и силикагеля. Данные об адсорбционной емкости адсорбентов по азоту для двух температур приведены в табл. 7-2 (см. стр. 171). [c.172] Изотермы на угле, силикагеле и цеолите NaX при температуре 67,5 К расположены выше соответствующих изотерм нри 77,5 К, т. е. активность адсорбентов с понижением температуры увеличивается. Адсорбция азота на цеолите СаА имеет аномальный характер при понижении температуры адсорбции с 77,5 до 67,5 К наблюдается уменьшение равновесной активности. Этот факт объясняется близостью критического диаметра молекулы азота (4 A) к входному окну в цеолите СаА (5 A), вследствие чего фазовый переход осуществляется со значительной энергией активации. [c.172] В первую очередь это проявляется в замедленной кинетике адсорбции. Затем наступает такой момент, когда энергетический барьер проникания молекулы в структуру становится выше энергии фазового перехода молекулы из газовой фазы на оставшееся вакантным активное место. Таким образом, наименее активные места остаются незаполненными и адсорбционная способность снижается. Снижение равновесной адсорбционной емкости наблюдается и в других системах, в которых разница между характерными размерами молекул адсорбата и пор составляет менее 1 А. [c.172] Коэффициент п равен для активного угля 0,87, силикагеля 0,83, цеолитов 1,0. Высота работающего слоя уменьшается в ряду активный уголь — силикагель — цеолит NaX в соответствии с возрастанием теплот адсорбции. Близость диаметра молекул адсорбтива (азота) и диаметра входного окна цеолита СаА приводит к резкому увеличению высоты работающего слоя, который приблизительно в 2,5 раза выше работающего слоя цеолита N аХ. [c.173] Проведение адсорбционной очистки газа под высоким давлением и при низких температурах обеспечивает очень высокую степень очистки. Остаточное содержание примеси в случае применения микропористого активного угля СКТ и цеолитов обоих типов не превышает 5 10 , а в случае силикагеля 2 10 объемных долей. [c.173] Вернуться к основной статье