Шины. Некоторые проблемы эксплутации и производства - Ильясов Р.С.
ISBN 5-7882-0140-3
Скачать (прямая ссылка):
При четырехстадийном цикле рекуперации паров бензина процесс сушки влажного адсорбента горячим воздухом представляет пожароопасность, и в связи с этим разработка безопасных способов десорбции насыщенного адсорбента является актуальной задачей.
Анализ используемых в настоящее время технологий рекуперации летучих растворителей с использованием в качестве адсорбента активированного угля позволил выявить наиболее перспективные направления исследований. Одним из них является отказ от использования в процессе десорбции десорбирующего агента (насыщенный или перегретый водяной пар). Осуществлять данный процесс можно путем электроконтакт-ного подвода тепла. Сравнение предлагаемого способа с другими показывает несомненное его преимущество. Применение электроконтактного подвода тепла позволяет: исключить ста-
513
дию сушки адсорбента горячим воздухом, представляющую пожароопасность; интенсифицировать процесс десорбции; сократить механический износ активированного угля; снизить себестоимость рекуперации.
Анализ периодической и патентной литературы показал, что электроконтактный способ подвода тепла при десорбции паров летучих растворителей из активированных углей может быть организован различными методами.
В работе [520] рассмотрен метод регенерации насыщенного адсорбента путем его помещения между электродами и пропускания электрического тока, приводящего к повышению температуры слоя адсорбента. Однако при этом наблюдается неравномерный нагрев слоя адсорбента [521]. Для устранения этого недостатка в работе [522] предложено изменение формы электродов с уменьшающимся от центра к периферии живым сечением.
Неравномерный нагрев слоя адсорбента может быть устранен и путем изменения формы электродов, и введением в слой адсорбента дополнительных элементов для улучшения контакта [523]. В работе [524] использованы трехфазные источники питания, что позволяет разделить десорбер на три части и повысить эффективность нагрева.
Описаны способы электроконтактной десорбции в движущемся слое адсорбента [ 524-528], однако значительный градиент температуры по слою насыщенного адсорбента при этом полностью не устраняется.
Несмотря на этот недостаток электроконтактный способ десорбции паров летучих растворителей из активированных углей является одним из перспективных направлений вследствие интенсификации процессов рекуперации. Уменьшение пожароопасности и повышение экологической безопасности адсорбционных установок при этом достигается за счет исключе-
514
ния стадий десорбции водяным паром и сушки горячим воздухом.
8.3.1.2. Разработка математических моделей десорбции при понижении давления и элетроконтактном способе подвода тепла
Исследования десорбции путем нагрева и понижения давления показали [529], что для обеспечения требуемой ее степени с единицы массы адсорбента, являющегося диэлектриком, десорбцию необходимо вести в режиме осциллирования. Такой режим характеризуется чередованием процессов охлаждения адсорбента при десорбции понижением давления и его конвективного нагрева при атмосферном давлении.
При разработке математических моделей приняты следующие допущения: все гранулы активированного угля в процессе десорбции находятся в одинаковых условиях и имеют одни и те же параметры состояния по всему полезному объему адсорбера для каждого момента времени; нагрев материала осуществляется парами десорбируемого растворителя при равновесии пар - конденсированный растворитель без испарения последнего. Кроме того, учтены особенности переноса тепла и массы в пористых материалах в первом и втором периодах сушки.
8.3.1.3. Математическая модель процесса десорбции многокомпонентной смеси в режиме вакуумного осциллирования
В процессе адсорбции активированный уголь, наряду с парами бензина, поглощает влагу и пары других веществ, присутствующих в составе вентиляционных выбросов. Поэтому при рассмотрении механизма десорбции следует учитывать удаление из адсорбента многокомпонентной смеси.
515
Процесс десорбции может быть представлен как совокупность последовательно протекающих стадий.
Первая стадия представляет собой удаление паров конденсированной в порах адсорбента смеси [530]. Испарение смеси происходит с постоянной интенсивностью в основном с поверхности адсорбента и обусловлено движением конденсированной жидкости из внутренних слоев гранул по порам за счет градиента капиллярного давления:
dU
— = cons t (58)
dx
где U - концентрация паров конденсированной смеси; т -время.
Для описания закономерностей процесса можно воспользоваться дифференциальным уравнением тепломассопереноса [529], преобразованным в виде:
cdT„ =U-^ri-dmj+dU-Jr.-m, (59)
i=l i=l
Образующийся пар над адсорбентом находится в равновесии с конденсированной жидкостью, имеет одинаковый состав в свободном объеме десорбера и мгновенно отводится в конденсатор. При этом скорость изменения концентрации i-ro компонента в паровой смеси определяется на основе дифференциального уравнения материального баланса простой перегонки.
Общее давление в десорбере зависит от состава удаляемой смеси паров и подчиняется закону Дальтона:
