ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет аппаратов с кипящими слоями адсорбента из "Расчеты аппаратов кипящего слоя" Существенной особенностью аппаратов КС является значительное перемешивание адсорбента по высоте слоя, имеющей, как правило, величину порядка 60—100 мм, обеспечивающую удовлетворительное псевдоожижение. Для аппаратов не слишком значительного диаметра при интенсивном псевдоожижении часто принимается полное перемешивание адсорбента, что соответствует постоянному значению средней степени отработки адсорбента по всему объему слоя. По газовой фазе обычно принимается режим идеального вытеснения. [c.300] Здесь С (а) — концентрация адсорбтива в газе, равновесная среднему его содержанию в зернах адсорбента, — определяется согласно изотерме адсорбции. [c.300] Обычно при проектном варианте расчета задаются Ус, Со, Ск и ао. Значение Ко должно быть найдено из имеющихся опытных данных по корреляционным уравнениям типа (5.138), (5.139). Основная величина, подлежащая расчету, — это необходимая поверхность Р зерен адсорбента в КС, обеспечивающая заданный диапазон изменения концентраций в газовой фазе. Расход адсорбента Мт выбирается из следующих дополнительных соображений. При увеличении Мт уменьшается а, возрастает движущая сила (разность концентраций) и уменьшается необходимая Р, а следовательно, уменьшается и требующийся объем КС. Однако по мере увеличения Мг возрастает нагрузка на транспортные линии, предназначенные для циркуляции адсорбента, и, что наиболее существенно, возрастают затраты теплоты на процесс термической десорбции, обеспечивающей регенерацию адсорбента. [c.300] После выбора величины расхода адсорбента Мт из уравнения материального баланса находится а по уравнению изотермы определяется С а) и далее вычисляется А( ср- Из уравнения массопередачи находится искомая суммарная поверхность F адсорбента в КС. В тех случаях, когда для конкретной системы известны кинетические данные по величинам не поверхностных, а эффективных объемных коэффициентов массопередачи Kov, то аналогично находится необходимый объем v адсорбента, при этом правая часть уравнения (5.140) записывается в виде KovA pV. [c.301] Расчет адсорбера непрерывного действия с несколькими КС может быть проведен [45] на основе общего уравнения массопередачи типа (5.140). При этом считается, что достаточно определить общий объем адсорбента в аппарате, задать по гидродинамическим соображениям высоту каждого КС, и тогда делением общего объема адсорбента на объем одного слоя может быть определено число необходимых КС. [c.301] Высота КС адсорбента на каждой секции принимается из условия отсутствия проскока газовых пузырей в пределах 0,05—0,10 м. Коэффициент массопередачи определяется из корреляционных соотношений, как это было и при расчете односекционного аппарата. [c.302] Макрокинетический метод расчета предполагает совместное решение уравнений кинетики адсорбции одним зерном адсорбента и уравнения материального баланса, записываемого с учетом поведения дисперсной фазы и характера движения газа в пределах кипящего слоя (слоев). Наиболее простыми являются предположения о полном перемешивании зерен адсорбента и режиме идеального вытеснения по газовой фазе. [c.302] Наиболее развит макрокинетический метод расчета применительно к частному случаю кинетики послойной отработки зерен адсорбента правильной геометрической формы. [c.302] Значения определенного интеграла в (5.151) представлены на рис. 5.32. [c.303] При проектных расчетах обычно задаются расход газа-носителя Ус, размер зерен адсорбента Я, начальная Со и конечная Ск концентрации адсорбента в газовом потоке. Концентрация насы-ш.ения адсорбента а и коэффициент диффузии адсорбтива в насыщенном слое внутри зерна также должны быть известны. В процессе расчета определяются необходимый объем V адсорбента в слое. [c.303] Правая часть кинетического уравнения (5.155) соответствует средней степени отработки адсорбента во втором слое г 2, получаемой интегрированием распределения (5.153) с весовым множителем Т1 = [1—(1—У)Ц и с дополнительным учетом полностью отработанной доли адсорбента Х - -Х2 на выходе из второго слоя. /(Л2) — значение определенного интеграла из соотнощения (5.151), соответствующее величине параметра Л2. [c.304] Трансцендентные уравнения (5.155) решаются любым итерационным методом. [c.304] Определяется скорость газа в расчете на полное сечение аппарата w = t=Rev/d= 150-15-10-7(2-10 ) = 1,18 м/с. [c.306] Пример 5.6. Рассматриваются исходные данные предыдущего примера. Требуется рассчитать противоточнын многоступенчатый адсорбер, обеспечивающий заданные значения производительности по газу и по концентрации адсорбтива на выходе из аппарата. [c.307] Общий объем адсорбента = 0,5-0,00376/(19,0-0,486-10 ) = 0,203 м г сл = = 0,203/0,5 = 0,406 м. Число необходимых КС высотой 0,10 м теперь п = = 0,406/(0,785-0,734 -0,10) = 9,6 10, что уже приемлемо для практической реализации. [c.307] На рис. 5.33 представлены результаты расчетов числа необходимых слоев многосекционного противоточного адсорбера при различных расходах адсорбента. Если имеются данные для расчета стоимости установки в зависимости от числа секций и для расчета затрат на транспорт различных расходов адсорбента и на его десорбцию, то, задаваясь различными количествами циркулирующего в установке адсорбента и определяя необходимое число КС, в принципе возможно выбрать технико-экономически оптимальный вариант установки. [c.307] Количество адсорбента, равновесное с начальной его концентрацией в воздухе, находится по изотерме адсорбции а (Со) = а (29,5-10 ) =88,0 кг/м Минимальный расход адсорбента Л1т, тш = 0,25(29,5 — 1,0) 10 /(88,0—1,0) = = 0,0817-10 м /с. Коэффициент избытка адсорбента выбирается в пределах рекомендуемого диапазона, тогда Л1т = 1,2-0,0817-10- = 0,098-10- м /с. [c.308] Таким образом, для осуществления процесса адсорбции в заданных пределах достаточно двух КС. [c.309] Вернуться к основной статье