11 − Калорифер; 13 − гідрозасув

Вихідна суміш подається в адсорбер 1 вентиляторами 2 через рукавні фільтри 3, вогнезагороджувач 4 з розривними мембранами і холодильник 5. Число адсорберів визначається відповідно до графіка роботи установки, що складається залежно від продуктивності одного апарату і тривалості окремих фаз циклу.

Очищений в результаті адсорбції газ видаляється з адсорбера. Після закінчення фази адсорбції лінія подачі вихідної суміші (вентилятор, фільтр, вогнезагороджувач, холодильник) перемикаються на наступний адсорбер, в якому вже пройшли стадії регенерації адсорбенту (десорбція, сушка, охолодження), а в першому апараті починається десорбція.

Пара під тиском 0,3...0,5 Мпа подається на десорбцію в адсорбер 1 (тиск в адсорбері до 0,05 Мпа) через штуцер Б. Суміш вилучаємого компоненту з так званою динамічною парою (пара, яка не конденсується в шарі адсорбенту) виходить з адсорбера через штуцер А і надходить через розподільник 6 в конденсатор 7, холодильник 8 і збірник 9. Із збірника 9 суміш йде на розподілення (відстоювання, ректифікація і т.д.).

Утворений конденсат зігріваючої пари в адсорбері (частина пари, що йде на підігрів системи до температури процесу, на десорбцію вилучаємого компоненту, на компенсацію негативної теплоти змочування адсорбенту водою і на компенсацію втрат тепла) видаляється через гідрозасув 13.

Повітря для сушки вентилятором 10 нагрівається в калорифері 11 до 80...100°С, подається в адсорбер через штуцер А і видаляється з адсорбера через штуцер Б. Вентилятор 12 через штуцер А подає на охолодження адсорбенту атмосферне повітря, яке видаляється з адсорбера через штуцер Б (за наявності в схемі тільки двох адсорберів для цієї мети може бути використаний вентилятор 10). На цьому цикл закінчується, і адсорбер перемикається на стадію адсорбції.

Тривалість фаз процесу прийнято зображати у вигляді графіків або таблиць, які низивають циклограмами.

Нижче наведена циклограма роботи установки рекуперації, що складається з двох адсорберів і працює по чотирьохфазному циклу (а − адсорбція, д − десорбція, с − сушка, о − охолодження).

Таблиця 8.2

Циклограма роботи установки рекуперації

Вібір циклу (чотири-, три- або двофазний) визначається техніко-економічним розрахунком, що проводиться у кожному конкретному випадку залежно від призначення процесу (рекуперація, знешкодження відходів виробництва, створення безпечних умов праці і т.п.).

У практиці адсорбційного очищення газів найбільш поширені циліндричні вертикальні і горизонтальні адсорбери.

Вертикальні адсорбери виготовляють декількох модифікацій. Адсорбери з верхнім введенням вихідної суміші (рис. 8.4) виконують із сталевого листа завтовшки 8...10 мм. Циліндрична обичайка при висоті до 2,2 м може мати діаметр 2; 2,5 і 3 м залежно від необхідної продуктивності. Днище і кришка − конічні. Висота шару сорбенту вибирається в інтервалі від 0,5 до 1,2 м. Адсорбент в цих апаратах поміщається на розбірних решітках, які розташовуються на балках. Останні встановлюють на опори, приварені до стінки корпусу адсорбера.

Для запобігання попаданню сорбенту під решітку на ній розміщують два шари сітки з неіржавіючої сталі або шар кускового гравію завтовшки 100...200 мм. Сітку використовують з чарунками наступних розмірів: нижній шар − від 3,2х3,2 до 4х4 мм при діаметрі проволоки 0,9...1,0 мм; верхній шар − від 1,4х1,4 до 1,8х1,8 мм при діаметрі проволоки 0,65...0,7 мм. При використанні гравію прямо на решітку кладуть шматки розміром 25...30 мм, на них − розміром 15...20 мм, потім − 7...15 мм, а на них − 5...7 мм. Для регенерації активного абсорбенту найчастіше застосовують насичену водяну пару, яка надходить у вугільну шихту знизу під решітку. При використанні як підкладки шару гравію для його підігріву потрібне значне додаткове тепло, тому вигідніше використовувати підкладку із сіток. Для запобігання винесення вугілля шар сорбенту покривають зверху сіткою з чарунками розміром від 2,2х2,2 до 2,5х2,5 мм при діаметрі проволоки 0,7...0,8 мм. Сітка фіксується зверху вантажем у вигляді чавунних відливок з поперечним перерізом 25х25 мм, завдовжки 600...900 мм.

Рис. 8.4. Адсорбери періодичної дії з нерухомим шаром адсорбенту

1 − гравій; 2 − розвантажувальний люк; 3, 6 − сітки; 4 − завантажувальний люк; 5 − штуцер для подачі вихідної суміші; 7 − штуцер для відведення пари при десорбції; 8 − штуцер для запобіжного клапана; 9 − кришка; 10 − вантажі; 11 − кільце жорсткості; 12 − корпус; 13 − адсорбент; 14 − опорне кільце; 15 − решітка; 16 − штуцер для відведення очищеного газу; 17 − балки; 18 − оглядовий люк; 19 − штуцер для відведення конденсату і подачі води; 20 − барботер; 21 − днище; 22 − опори балок; 23 − штуцер для подачі водяної пари через барботер

У вхідних патрубках поміщають на каркасах розподільні дротяні сітки з міді або неіржавіючої сталі з чарункою 2,2х2,2 мм при діаметрі проволоки 0,8 мм. Водяну пару для проведення десорбції подають через кільцевий барботер, розташований під решіткою, з отворами діаметром 4...6 мм. На верхній кришці адсорбера є штуцер для установки запобіжного клапана.

Горизонтальні адсорбери (рис. 8.5) виготовляють діаметром 1,8 і 2 м при довжині циліндричної частини корпусу 3...9 м; днища еліптичні; висота шару адсорбенту 0,5...1,0 м. Корпус виконують з листової неіржавіючої або вуглецевої сталі завтовшки 8...10 мм. У адсорбер, зображений на рис. 8.5, вихідна суміш, сушильний і охолоджуючий гази надходять у верхню частину, в простір над шаром адсорбенту. Вхідні патрубки всередині обладнані розподільними сітками з міді або неіржавіючої сталі з чарунками розміром 2,2х2,2 мм при діаметрі проволоки 0,8 мм. Очищений газовий потік відводиться з нижньої частини адсорбера, з простору під шаром адсорбенту. Пара на десорбцію подається через барботер з отворами діаметром 4...6 мм. При десорбції суміш пари розчинників з парами води відводиться з адсорбера зверху.

Рис. 8.5. Горизонтальний адсорбер

1 − корпус; 2 − штуцер для подачі пароповітряної суміші при адсорбції і повітря при висушуванні і охолодженні; 3 − розподільна сітка; 4 − завантажувальний люк із запобіжною мембраною; 5 − вантажі; 6 − сітки; 7 − штуцер для запобіжного клапана; 8 − штуцер для відведення пари на стадії десорбції; 9 − шар адсорбенту; 10 − люк для вивантаження адсорбенту; 11 − штуцер для відведення очищеного газу на стадії адсорбції і відпрацьованого повітря при висушуванні і охолодженні; 12 − оглядовий люк; 13 − штуцер для відведення конденсату і подачі води; 14 − опори для балок; 15 − балки; 16 − розбірні решітки; 17 − барботер

Основний недолік горизонтальних адсорберів − нерівномірний розподіл потоків по перерізу адсорбенту і утворення застійних зон. Не дивлячись на простоту конструкції і малий гідравлічний опір, ці адсорбери не знайшли широкого застосування в промисловості.

Адсорбери кільцевого типу. Для очищення газів від домішок, присутніх в невеликих концентраціях, можна застосовувати кільцеві адсорбери. Вертикальні адсорбери, показані на рис. 8.6 є порожнистим циліндром, в який поміщається адсорбент. Вони конструктивно виконані складніше розглянутих вище адсорберів з плоским шаром, але завдяки великому поперечному перетину шихти компактніші і мають велику продуктивність при відносно невисокому гідравлічному опорі.

Рис. 8.6. Кільцевий адсорбер

1 − встановлююча лапа; 2 − штуцер для подачі пароповітряної суміші, сушильного і охолоджуючого повітря; 3 − опора для бази під циліндри; 4 − корпус; 5, 6 − зовнішній і внутрішній перфоровані циліндри; 7 − кришка; 8 − оглядовий люк; 9 − завантажувальний люк; 10 − бункер-компенсатор; 11 − штуцер для запобіжного клапана; 12 − шар активного вугілля; 13 − база для циліндрів; 14 − розвантажувальний люк; 15 − днище; 16 − штуцер для відведення очищеного і відпрацьованого повітря і для подачі водяної пари; 17 − штуцер для відведення пари і конденсату при десорбції і для подачі води

Апарати виконуються діаметром до 3,2 м, заввишки до 8 м. Завантажувальні люки розташовані на верхній кришці, а розвантажувальний − внизу циліндричної обичайки. Вихідна суміш рухається від периферії до центру, що сприяє кращому використанню адсорбенту, оскільки в міру зниження концентрації цільового компоненту в суміші зменшується площа перерізу шару. Тип адсорбера вибирають з урахуванням конкретних умов процесу, причому вертикальні адсорбери застосовують на установках малої і середньої потужності, продуктивністю до 30000 м³/год вихідної суміші. Горизонтальні і кільцеві адсорбери працюють на установках середньої і великої потужності.

Запропоновані конструкції, в яких стадії адсорбції і десорбції поєднані в одному корпусі. Проте більш інтенсивнішими є апарати безперервної дії з рухомим шаром адсорбенту і псевдозрідженим шаром адсорбенту. Запропоновано декілька конструкцій апаратів безперервної дії.