2.3 Криогенные адсорбционно-каталитические устройства

Для удаления остатков токсичных веществ из емкостей, имеющих один подводящий патрубок, можно рекомендовать адсорбционные вакуумные насосы. Такие насосы служат для удаления газов из замкнутого объема методом криоскопического откачивания. Криоскопическое откачивание основано на использовании активного адсорбента, который охлаждается до установленной низкой температуры в криогенной области (ниже 100 К) с тем, чтобы удалить остатки веществ и газы из емкости.

На рис. 4 показан адсорбционный вакуумный насос, обеспечивающий вакуум в емкости и удаление токсичных веществ. В корпусе 1 коаксиально установлены кассеты 2 с адсорбентом. Корпус 1 имеет форму усеченного конуса, обращенного большим основанием вниз, а участок входного патрубка 3, расположенный внутри кассеты 2, размещен по оси последнего и имеет прорези 4 переменной ширины, увеличивающиеся книзу, что обеспечивает равномерное насыщение-адсорбента.

Несколько иным техническим решением отличается адсорбционный насос, показанный на рис. 5. В корпусе 1 насоса коаксиально расположен цилиндрический сосуд 2 с хладагентом, на наружной поверхности которого размещены адсорбент-катализатор 3, и размещена кассета 5. Для подвода регенерирующего газа служит патрубок 4. Цилиндрический сосуд имеет продольные П-образные выступы 7, между которыми в стенке сосуда находятся продольные каналы 6, сообщенные с патрубком 4 для подвода регенерирующего газа и открытые со стороны наружной поверхности сосуда 2.

Насос работает следующим образом.

Газ из откачиваемого объема (емкости) поступает в полость корпуса 1, где поглощается адсорбентом-катализатором. При этом легко сорбируемые компоненты откачиваемого газа поглощаются неохлаждаемой адсорбционной кассетой 5, а трудно сорбируемые адсорбентом 3, размещенным на поверхности сосуда 2, заполненного хладагентом. П-образные выступы 7 обеспечивают эффективное охлаждение адсорбента 3, что обусловлено развитой поверхностью теплообмена между сосудом 2 и адсорбентом 3. После насыщения адсорбента 3 и адсорбционной кассеты 5 насос отключается от откачиваемого объема и начинается процесс регенерации. Регенерирующий газ через патрубок 4 и каналы 6 поступает в слой адсорбента 3. При этом эффективно регенерируется не только адсорбент 3, но и адсорбционная кассета 5.

Удаление остатков, например формальдегида, из емкости адсорбционным насосом можно пояснить на следующем примере.

Рис. 4. Адсорбционный насос с обычным адсорбентом-катализатором: 1 - корпус; 2 - кассеты с адсорбентом; 3 - участок входного патрубка; 4 - прорези; 5 - сосуд с хладагентом

Рис. 5. Адсорбционный насос с криогенным адсорбентом и обычным адсорбентом-катализатором:

1 - корпус; 2 - сосуд с хладагентом; 3 - кассета с адсорбентом катализатором; 4 - подводящий патрубок; 5 - кассета с криогенным адсорбентом-катализатсром; 6 - продольные каналы; 7 - выступы

Промотированный алюмосиликат помещают в герметичный сосуд, сообщаемый с очищаемой емкостью. Внешнюю поверхность герметичного сосуда охлаждают хладагентом, например жидким азотом, до 78-88 К. Сорбент-катализатор поглощает жидкую и газовую смесь, и в емкости создается вакуум порядка 13,3-1,33 Па. Затем сообщение емкости с сорбентом перекрывают и сорбент нагревают до температуры окружающей среды. На адсорбент-катализатор подают кислородно-азотную смесь для окисления формальдегида до диоксида углерода, воды и муравьиной кислоты. Степень очистки емкости составляет 98-99%, степень окисления формальдегида 85-95%.

Литература

1. Очистка и рекуперация промышленных выбросов/Под ред. Максимова В. Ф. и Вольфа И. В. Изд. 2-е. М.: Лесная промышленность, 1981. 640 с.

2. Кельцев Н. В. Основы адсорбционной техники. 2-е изд. М.: Химия, 1984, 592 с.

3. Лукин В. Д., Анцыпович И. С. Регенерация адсорбентов. Л.: Химия, 1983. 216с.

4. Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды. Учебник для вузов. - М.: Химия, 1989. - 512 с.