химический каталог




Активные угли и их промышленное применение

Автор X.Кинле, Э.Бадер

только в обогреваемом регенерационном объеме 8 и выделяются в виде тяжелой фракции. Как и при обычной перегонке, увеличивая число промежуточных решеток, можно получить довольно чистые Фракции. Процесс гиперсорбции использовался в США для выделения этилена из крекинговых газов.

В ФРГ разработан подобный процесс ректисорбции (сорб-Чионной очистки) для получения этилена из коксового газа. Таким способом удалось выделить этилен и этан 90 %-ной чистоты, хотя содержание каждого из них в исходном газе не превышало 2 % (об.). Это свидетельствует о высокой эффективности разделения в процессах ректисорбции и гиперсорбции.

121

В настоящее время оба процесса больше не используются по экономическим соображениям, а также из-за изменения сырьевой базы.

7.2. РАЗДЕЛЕНИЕ СМЕСИ ДВУХ ПОСТОЯННЫХ ГАЗОВ

В нормальных условиях невозможно эффективно разделить на активном угле смесь двух постоянных газов — водорода и монооксида углерода, водорода и метана. Однако при пропускании подобных газовых смесей, образующихся, например, в процессах рафинирования или при гидрировании угля, через активные угли под давлением 2—5 МПа более высококипящпп газ адсорбируется значительно лучше. Если газы и активны;! уголь хорошо осушены, возможно очень резкое разделение газовой смеси; это видно по выходной кривой для смеси водород.; и метана (рис. 7.3).

Регенерация активного угля,' т. е. десорбция сильно сорбирующихся компонентов, осуществляется посредством перепад,, давления: давление в прямотоке резко снижается, а зате:: проводится продувка чистым газом низкого давления в обрат ном направлении. В нашем примере для десорбции целевого компонента до экономически оправданного остаточного содержания необходимо, чтобы объем чистого газа был равен объем, газовой смеси, поступающей на разделение. Однако, посколг ку регенерация проводится при низком давлении, то расходуется только 10—20 % газа, поэтому выход чистого газа составляет 80 %¦ Образующиеся при продувке газовые смеси можт вновь подвергнуть разделению, чтобы достичь экономически выгодного концентрирования компонентов смеси. В случа, смеси метан — водород при десорбции получают относительно крутую кривую десорбции, которая после третьего цикла стабилизируется (рис. 7.4). Установки с перепадом давлении

Время, мин Воемя v,un

Рис. 7.3. Выход метана при адсорбции его иа угле супсрсорбон F30 из смеси 8% метана и 92% (об.) водорода (температура 30 °С; скорость потока 6 см/с; высота сл<» угля 1,5 м).

Рис. 7.4. Десорбция метана для смеси 8% (об.) метана и 92% (об.) водорода (активнь^ уголь суперсорбоп F30, насыщенный до проскока; десорбирующий газ водород; сК рость потока 10 см/с; температура 30 °С; высота слоя угля 1,5 м).

122

Рис. 7.5. Адсорбционная установка с перепадом давления (фотография Fa. Linde AG).

представляют собой ряд адсорберов объемом по 50 м3 каждый, работающих в режимах, сдвинутых во времени; это позволяет вести квазинепрерывный процесс. На рис. 7.5 показана крупная промышленная установка для разделения метана и водорода.

По принципу процесса с перепадом давления можно разделять и концентрировать и другие газовые смеси — азот и гелий [2], дейтерий и водород [3].

7.3. РАЗДЕЛЕНИЕ КИСЛОРОДА И АЗОТА В ПРОЦЕССЕ БФ («БЕРГБАУ-ФОРШУНГ»)

Один из технологических процессов разделения кислорода и азота последних лет основан на том, что скорость диффузии в тонкопористых адсорбентах в значительной степени лимитируется диффузией в норах, имеющих размеры, соизмеримые с размером молекулы азота (критический диаметр молекулы азота 0,3 нм). Пратш [4] показал, что коэффициент диффузии постоянных газов в активном угле, содержащем субмикропоры Диаметром около 1 нм, слабо зависит от критического диаметра молекул. Напротив, при использовании углеродного молекулярного сита с размером пор 0,5—0,7 нм скорость адсорбции зависит от размеров молекул; в этом случае контролирующим

123

^Воздух

Рис. 7.6. Получение кислорода и азота в пр©це< се БФ:

/ — адсорберы с активным коксом.

1)

-Обогащенный газ

фактором является так называема • активированная диффузия. Несмотря на низкие равновесные емкост по азоту и кислороду, последнп.. адсорбируется значительно быст-рее. Через несколько минут адсорбция кислорода достигает 80%-ном равновесной емкости, а адсорбция азота только 5 %-ной.

Этот эффект можно использовать, пропуская воздух под небольшим давлением через адсорбер с соответствующим углеродным молекулярным ситом в течение короткого промежутка времени. Затем адсорбер, насыщенный преимущественно кислородом, откачивают до остаточного давления 8—2,7 кПа при одновременном насыщении второго адсорбера. Как показано на рис. 7.6, с помощью воздуходувки и вакуумного насоса можно квазинепрерывно получать обогащенный кислородом газ с концентрацией кислорода 50—55 %. Если использовать часть обогащенного газа, полученного при десорбции, для продувки параллельно работающего адсорбера, можно достичь концентрации кислорода порядка 80 % (об.). Двух- и трехступенчатая технология процесса позволяет повысить чистоту кислорода.

7.4. ВЫДЕЛЕНИЕ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА ИЗ ВОЗДУХА ФРУКТОХРАНИЛИЩ

После уборки урожая фруктов в них продолжается массооб-мен, т. е. фрукты поглощают кислород и выделяют диоксид углерода; при этом происходит дозревание. Поэтому в последние годы в местах выращивания фруктов строятся фруктохранили-ща, в которых сохранность семечковых плодов увеличивается не только благодаря охлаждению и регулированию влажности, но и посредством влияния на процесс созревания через газовую фазу. Уменьшая содержание кислорода в атмосфере хранилища и повышая концентрацию диоксида углерода, можно замедлить процесс созревания. В зависимости от вида сохраняемых фруктов оптимальная газовая смесь может состоять из 5— 8 % (об.) диоксида углерода, 3 % (об.) кислорода и азота (остальной объем) [6].

После загрузки фруктов и герметизации хранилища воздух внутри него регулируется до требуемого состава вдуванием диоксида углерода, получаемого термическим или каталитическим способом. Обмен веществ у фруктов может привести к tomv, что в определенный момент содержание диоксида углерода в атмосфере хранилища превысит оптимальное значение,

124

а содержание кислорода упадет ниже минимума. Это можно предотвратить адсорбцией диоксида углерода из воздуха хранилища на активном угле. Хотя диоксид углерода адсорбируется лишь в небольших количествах (в зависимости от парциального давления) (рис. 7.7), тем не менее, равновесие устанавливается за несколько минут.

Полное разделение диоксида углерода и воздуха невозможно, однако уже через несколько минут в адсорбере происходит значительное концентрирование диоксида углерода. Затем слой активного угля продувают подогретым свежим воздухом, поступающим снаружи; диоксид углерода быстро десорбируется, и адсорбер можно снова включать в систему кондиционирования. Воздух, оставшийся в мертвом объеме адсорбера и объеме между зернами активного угля, является дополнительным источником кислорода в атмосфере хранилища. Если его присутствие нежелательно, можно вывести его наружу вместе с воздухом хранилища посредством дополнительной продувки. В крупных хранилищах такой процесс обеспечивает удаление 300—500 кг С02 в сутки.

Кроме низких энергетических затрат преимуществом адсорбционных процессов по сравнению с устаревшими абсорбционными (скрубберами) является способность активного угля связывать этилен — нежелательный «гормон созревания», который выделяют при хранении яблоки. Органические примеси, содержащиеся в воздухе хранилища и концентрирующиеся на активном угле, постепенно снижают его адсорбционную способность, поэтому примерно через 5—6 лет следует заменять уголь на свежий.

Для описанных выше целей применяются в основном тонкопористые формованные угли. Разделяющая способность используемого угля в отношении диоксида углерода и кислорода зависит также от размера зерен — она возрастает у мелкозернистых формованных углей (рис. 7.8).

Концентрация СОг,Х(д6) Время,

Ис- 7.7. Изотерма адсорбции диоксида углерода на а

страница 31
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58

Скачать книгу "Активные угли и их промышленное применение" (2.76Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
курсы верстки сайтов в москве
2106 ангельские глазки
курсы дизайна по одежде
номерные рамки с электроприводом

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(03.12.2016)