Основы расчета нефтезаводских процессов и аппаратов - Эмирджанов Р.Т.
Скачать (прямая ссылка):
Ддсорбция применяется либо для очистки смеси от нежелательных компонентов, либо, наоборот, для извлечения из смеси желательных компонентов. Так, при очистке масел применяемый адсорбент—отбеливающая глина служит для удаления смол и некоторых других нежелательных веществ (нафтеновых кислот, остатков кислого гудрона, нафтеновых мыл, растворителей). G другой стороны, на углеадсорбционных ^азобензиновых заводах активированный уголь служит для ,улавливания из нефтяных газов газового бензина, являющегося целевым продуктом. Иногда процесс адсорбции может /сопровождаться химическими превращениями адсорбированных / веществ.
Л. Г. Гурвичем впервые было обнаружено, что под действием пористых веществ диены и алкены способны полимери-зоваться с образованием преимущественно димеров. Это явление используется, например, при парофазной очистке крекинг-бензина отбеливающими землями.
Между поглощаемым компонентом, находящимся в газовой или жидкой смеси, и тем же компонентом, находящимся в
176
адсорбированном слое, в момент насыщения адсорбента имеется состояние подвижного равновесия, т. е. в единицу времени адсорбируется столько частиц этого компонента, сколько удаляется с поверхности адсорбента.
В случае адсорбции газовых компонентов в момент наступления равновесия, количество адсорбированного газа определяется следующим приближенным эмпирическим уравнением
l = gmp<?> (VII, 1)
где /—количество поглощенного адсорбентом компонента
(в условиях равновесия); g"—количество адсорбента;
/?—парциальное давление поглощаемого компонента в смеси, находящейся над адсорбентом в момент равновесия; т и ср—коэффициенты, определяемые экспериментально и зависящие главным образом от температуры, а также от природы компонента и адсорбента.
Величина
а = — , (VII, 2)
g
показывающая количество поглощенного компонента на единицу количества адсорбента (в условиях равновесия), называется активностью адсорбента по отношению к данному компоненту.
Активность можно измерять в различных единицах: в весовых процентах на адсорбент; в граммах на 1 кГ адсорбента; в килограммах на килограімм адсорбента и т. д.
Активность адсорбента но отношению к различным веществам неодинакова. Этим объясняется избирательность (селективность) извлечения адсорбентом тех или иных компонентов смеси.
По отношению к различным компонентам нефти и нефтепродуктов активность адсорбента падает в следующем порядке: смолистые и асфальтообразные вещества, нафтеновые кислоты, диолефины, олефины, ароматика, нафтены, парафиновые углеводороды. В каждом ряду легче адсорбируются более высокомолекулярные соединения. Степень адсорбции определяется также и природой растворителя: например, из бензольного раствора смолы адсорбируются слабее, чем из бензинового.
Избирательность абсорбции приводит к тому, чго при пропускании через слой адсорбента, например, нефтяного газа, первые порции поглощаются полностью, вытесняя из адсорбента воздух. За гем тяжелые углеводороды следую щ*х порций газа вытесняют более легкие углеводорода, поглощенные ранее.
372-12 . 177
\
^
Поэтому, если целью адсорбции является извлечение газового бензина, то с увеличением количества газа, пропущенного через данное количество адсорбента, будет получаться более стабильный газовый бензин, т. е. бензин будет содержать мало легких компонентов. Понятно, что при этом выход газового бензина, считая на общее количество пропущенного газа, будет уменьшаться.
Ї ¦.
2 РАСЧЕТ УГОЛЬНОЙ АДСОРБЦИИ
і ,
Процесс поглощения (адсорбции). Пусть из исходного газа требуется извлечь пропано-бутана G994 кГ\час и бензиновых фракций (пентан и высшие) — Gs+ кГ\час. Общее количество компонентов, подлежащих поглощению:
G = G3,4 + G5+ кЦчас. (VII, 3)
Если процесс адсорбции длится -с мин., то за это время должно поглотиться:
(VII, 4)
60
Средняя активность адсорбента к поглощаемой смеси определяется как средневзвешенная:
G3,4 -а3,4 + Ов4.а6+ кГ/кГг ' (уп5)
G
где аз, 4—активность адсорбента по отношению к пропано-
бутановой смеси, кГ\кГ; Os+—то же, по отношению к бензиновым фракниям. Практически при угольной адсорбции: а34—0,05— 0,06 кГ\кГ; 05+^0,10—0,12 кГ/кГи выше; аср=0,С6-0,10кГ/кГ [32].
Тогда в соответствии с уравнениями (VII, 2) и (VII, 4) необходимое количество адсорбента будет:
? = __L = _G__3__ ? кГш (VII, 6)
а ср 60 • аср
Объем угольной загрузки
1/ = Л, м\ % (VII, 7)
где f—гравиметрический (насыпной) удельный вес, кГ/м3.
Для различных сортов активированных углей f меняется в значительных пределах—от 300 до 10С0 кГ/мь. Чаще всего ^400-*-600 кГ/м3.
178
Задавшись диаметром D адсорбера (2—3 м), можно определить высоту слоя угля в каждом адсорбере
H=-, м9 (VII, 8)
N1- 0,785 D* \ > *
где JV1- число параллельных потоков.
Число адсорберов принимается с таким расчетом, чтобы высота слоя угля H в каждом адсорбере была примерно 1-2 м.
Объемная скорость газа W (в литрах на 1 см2 сечения адсорбера в минуту):
w= 1000-1 (Н-273)
10000
і -
, =0,324-10-6- L (*+273) лісм^мин (VIL 9)
