ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Цеолиты как средство осушки из "Основы адсорбционной техники" Цеолиты — в первую очередь уникальное средство осушки. Их быстрое внедрение в промышленность обусловлено широким применением методов низкотемпературного разделения газов, развитием транспорта газов в условиях Севера, развитием химических процессов на основе чистого исходного сырья и ряда других процессов, в которых необходима особенно тщательная и глубокая осушка [1, 2]. Применение жидких осушителей и традиционных адсорбентов в ряде случаев не может эффективно решить эту задачу. [c.369] Острая необходимость в сверхглубокой осушке-газа проявляется при переработке природных и нефтяных попутных газов, в металлургической промышленности (где для улучшения условий горячей обработки, закалки и шлакования требуется воздушная среда, не содержащая водяных паров), в космонавтике (для систем обеспечения и удаления продуктов жизнедеятельности экипажа кораблей) и во многих других областях. [c.369] Изотермы адсорбции паров воды на цеолите СаА при малых давлениях представлены на рис. 18,2. Преимущество цеолитов всех типов в начальной области изотерм перед другими адсорбентами отчетливо видно из данных табл. 18-2, где адсорбционная способность цеолита NaX сопоставлена с адсорбционной способностью силикагеля и окиси алюминия [3]. [c.370] Изотермы адсорбции паров воды в области малых давлений на цеолите СаА. [c.371] Это сравнение указывает на перспективность использования цеолитов для осушки газов с невысоким содержанием водяных паров. [c.371] Замена обычных сорбентов цеолитами позволяет в ряде случаев (например, при осушке природного газа на промыслах) избежать стадии охлаждения осушаемого газа, что приводит к значительному сокращению энергозатрат и упрощению схемы. Поскольку адсорбционная способность цеолитов мало меняется с повышением температуры, тепло, выделяющееся в процессе поглощения паров воды, не оказывает значительного влияния на активность сорбента. Поэтому конструкция адсорберов с цеолитами может быть предельно проста (без охлаждающих змеевиков внутри аппарата) и процесс осушки проведен в адиабатических условиях. Малая чувствительность адсорбционной способности цеолитов к температуре позволяет уменьшить время охлаждения адсорбента после его регенерации, в результате чего рабочий цикл осушающей установки сокращается и, следовательно, увеличивается ее производительность. [c.371] Остаточная влажность цеолита 1Уа в. зависимости от условий регенерации (точка росы продувочного газа изменяется в диапазоне температур от 20 до -40 С). [c.372] Зависимость степени осушки гааа (точка росы г,,) от условий регенерации (остаточная влажность Wa) н температуры в стадии осушки. [c.372] Цеолиты обеспечивают самую высокую степень осушки точка росы осушенного газа может достигать —80 °С и даже ниже. [c.372] Цеолпты кадно поглощают влагу, но они трудно отдают ее при регенерации. В промышленных адсорберах регенерация адсорбента, как правило, осуществляется продувкой слоя горячим газом. Остаточное содержание влаги в цеолите после регенерации определяется температурой слоя в конце стадии и влажностью продувочного газа. На рис. [c.372] Выбор условий регенерации цеолитов обычно производят по графикам, представленным па рис. 18,4 [5]. Он позволяют определить остаточную влажность сорбента после продувки газом с определенным влагосодержанием, а затем по остаточной влажности определить минимальную точку росы, которая может быть получена в последующей стадии. Так, после продувки при 200 °С газом, имеющим точку росы —10 °С, остаточная влажность цеолитов составляет 3% (масс.). Такой сорбент после охлаждения до 40 °С обеспечит осушку, соответствующую точке росы —70 С. Если регенерация проведена не полностью и остаточная влажность составляет 10% (масс.) (например, при 150 °С газом, тюющим точку росы 20 °С), точка росы осушенного газа понизится только до —40 °С. [c.372] Нагрев слоя сорбента на установках осушки цеолитами может быть осуш ествлен не только продувкой горячим газом, по и с помощью вмонтированных внутрь аппарата греющих труб, электрических нагревательных элементов и т. п. Однако и в случае нагрева через стенку для полноты регенерации и отдувки паров влаги из свободного объема адсорбера необходима продувка сорбента, например, достаточно сухим азотом или воздухом. [c.373] Наоборот, при наружном обогреве и продувке холодным регенерирующим газом применять противоток нежелательно, так как в этом случае наиболее ответственный лобовой слой -сорбента охлаждается и регенерируется не полностью. [c.373] Термическая устойчивость цеолитов может быть установлена па основании данных термогравиметрического анализа. Термогравиметрический метод позволяет произвести оценку порога термической стабильности одновременно с определением влагоемкости образца и некоторых других характеристик. В частности, на венгерском приборе — дериватографе одновременно фиксируются четыре переменные, показывающие изменение во времени температуры образца (Г), разности температур образца и эталона (ДТА), массы (ТГ) и скорости ее изменения (ДТГ). [c.373] На рис. 18,6 представлены кривые термогравиметрического анализа гранулированного цеолита NaA. Кривые показывают, что максимум изменения дифференциального эндотермического теплового эффекта, а также резкая потеря массы за счет десорбции влаги из цеолитов наблюдаются в области 270—290 °С. Практическиполное удаление влаги из цеолитов в отсутствие продувки достигается при 500—600 °С. Хотя при однократном нагреве экзотермические эффекты на термограммах свидетельствуют о нарушении кристаллической структуры искусственных цеолитов только при 850 °С, высшим температурным пределом, при котором в процессе продолжительной эксплуатации не отмечается снижения сорбционных свойств цеолитов, следует считать 550—600 °С. [c.373] ШОР гранул цеолитов существенно изменяются [61 в зависимости от сил взаимодействия молекул воды друг с другом и с катионами цеолитов, количества 600 тепла, выделяющегося при фазовом переходе, гео-400 метр ИИ структуры цеолитов, коэффициента объемного расширения воды при нагревании и других факторов. Изменение размеров гранул в этих процессах может достигать 2%. Деформации приводят к дополнительным напряжениям в гранулах и могут существенно влиять на прочность формованных цеолитов. По наблюдениям польских инженеров [71 в процессе многоцикловой эксплуатации механическая прочность гранул цеолитов, используемых в качестве осушителя, понижается, если содержание влаги в цеолитах превышает (15% масс.). [c.374] Обобщая опыт применения цеолитов для осушки газов, можно сделать вывод, что они обладают рядом преимуществ перед другими осушителями высокой поглотительной способностью в области малых парциальных давлений паров воды, возмоншостью осушки при высоких температурах, высокой и стабильной степенью осушки, хорошими механическими свойствами. Учитывая относительную трудность регенерации цеолитов, основную осушку газов со значительным содержанием водяных паров (например, природных) иногда целесообразно проводить обычным, более дешевым и легче регенерируемым жидким или твердым сорбентом, а глубокую доосушку производить цеолитами. [c.374] Кривые термогравиметрического анализа гранулированного цеолита. [c.374] Вернуться к основной статье