2.2. Вловлювання газоподібних сполук методом адсорбції.

Фізична основа процесу адсорбції - здатність деяких твердих тіл з ультрамікроскопічною структурою (адсорбентів) вибірково відділяти та концентрувати на своїй поверхні окремі компоненти газової, пароповітряної суміші або розчину: В пористих тілах з капілярною структурою поверхневе поглинання доповнюється капілярною конденсацією. Основний параметр, який характеризує процес адсорбції -адсорбційна здатність (ємність) адсорбенту стосовно компоненту, який вилучається. Адсорбційна ємність визначається відношенням ваги речовини, яка поглинута адсорбентом, до ваги адсорбенту (або площі його поверхні). Вона залежить від концентрації адсорбованої речовини біля поверхні адсорбенту, тиску, загальної площі поверхні адсорбенту, фізичних, хімічних та електричних властивостей адсорбованої речовини та адсорбенту, температурних умов та наявності домішок. При рівних інших факторах, зі збільшенням температури поглинаюча здатність адсорбентів зменшується і, після досягнення певної (критичної) температури, процес переходить в десорбцію. Адсорбована речовина переходить в газову фазу. На цьому базується процес регенерації адсорбенту. Зниження тиску сприяє зменшенню адсорбційної ємності.

Процеси адсорбції здійснюють в адсорберах, які становлять вертикальні, горизонтальні або кільцеві ємності, що заповнені пористим або кусковим адсорбентом. Очищувальний газ фільтрується через адсорбент, на поверхні та в порах якого накопичується вловлювана речовина (адсорбат).

Як адсорбент найширше використовуються активоване вугілля і цеоліти. Необхідну кількість адсорбенту вираховують за формулою:

V а х Сх tх 10³

^Ма= — ,де

^апог

V а - об'ємні витрати газу, що очищаються;

С - концентрація домішків, що видаляються;

t - час проходження адсорбції;

^апог - поглннювальиа здатність адсорбенту.

На рис. 2 показаний розріз кільцевого адсорбера. Конструкція адсорбера вмонтована в металевий корпус (1). Газ, який підлягає очистці, потрапляє через штуцер (2) у зовнішню частину адсорбера, проходить через кільцевий шар адсорбенту, який знаходиться між внутрішньою (7) та зовнішньою (6) циліндричними решітками, та виводиться через штуцер (4). В стадії десорбції десорбент (водяна пара) подається через штуцер (4), а парогазова суміш відводиться через штуцер (3). Завантаження адсорбенту проводять через два люки (8), а його відвантаження - через третій люк (5).

Рис. 2. Кільцевий адсорбер

Вибір конструкції адсорбера залежить від властивостей адсорбенту, схеми його регенерації (з видаленням з адсорбера або без нього), необхідної продуктивності по газу та необхідного ступеня очистки газів.

Розрізняють адсорбери періодичної та безперервної дії. В першому випадку адсорбент нерухомий і повітря фільтрується через його шар. Процес продовжується до повного насичення адсорбенту, після чого адсорбер відключають від очищувального газу та проводять регенерацію адсорбенту. В Другому випадку адсорбент під дією своєї ваги або потоку очищувального повітря безперервно проходить через адсорбер та потрапляє на регенерацію. Віддають перевагу установкам безперервної дії, що зумовлено такими факторами:

- вони мають менші габаритні розміри в порівнянні з установками періодичної дії;

- менший гідравлічний опір;

- більша продуктивність по газу.

Недоліком адсорберів безперервної дії є зношування адсорбенту (за рахунок тертя), що збільшує його витрати.