Адсорбер за материален баланс
Математическо уравнение. адсорбционният баланс за екстрахирания компонент може да бъде представен по следния начин: GA=ga(αК-αН)=G0yH-GKyK(1) или(2)
където GA е масата на екстрахируемия комп;gA —адсорбентна маса; аH ,аK - активност върху екстрахируемия комплект на оригиналния и отработения адсорбент; G0 е масата на изходната газова смес;GK—маса на газовата смес на изхода на адсорбера; yH,yKса масовите концентрации на екстрахирания компонент в газовата смес съответно на входа и изхода на адсорбера.
Последното уравнение, ако G0
GK, или ако се приеме, че концентрациите на компонентите са свързани с потока на суровината (виж изчислението на абсорбцията на многокомпонентна смес), може да се сведе до следната форма:(3)
Дадените уравнения се използват за определяне на масата на адсорбентаgA,, зареден в периодично работещ адсорбер, или за намиране на специфичния разход на адсорбента (коефициент на циркулация на адсорбента)gA/G0 за непрекъснат адсорбер с подвижен адсорбентен слой, както и за определяне на масата на веществотоGA, извлечено по време на адсорбцията. В случай на периодично работещ адсорбер със стационарен адсорбентен слой, количеството на извлечения компонентGA съответства на продължителността на етапа на адсорбция τA.
От горните уравнения следва, че колкото по-голям е капацитетът на рекламите-та за извличащия се компютър, т.е. толкова по-пълно е разработен адсорбентът и колкото по-малка е стойността, т.е. колкото по-пълно се регенерира адсорбента, толкова по-малък е специфичният разход на адсорбента.
Разходът на адсорбента се увеличава с увеличаване на концентрацията на извлечения компонент в суровинатауН и с намаляване на концентрацията на този компонентуК в газа, напускащ адсорбера.
Специфично потреблениеадсорбентgA/G0 до голяма степен определя икономическото представяне на процеса като цяло. Следователно, процесът на адсорбционно разделяне е икономически оправдан при обработката на суровини, в които екстрахируемите компоненти се съдържат в относително малки количества.
По този начин, когато се отделя смес от сухи въглеводородни газове, процесът на адсорбция е по-изгоден от процеса на абсорбция, докато за мастните газове е по-целесъобразно да се използва процесът на абсорбция. Подобна забележка важи и за разделянето на течни смеси: в случай на ниско съдържание на екстрахируеми компоненти в суровината, адсорбционното разделяне е за предпочитане пред екстракцията.
При изчисляване на процеса на адсорбция трябва да се посочи масата на първоначалната смесGo и началната концентрация на екстрахирания компонент в нея, а стойноститеac иuk могат да бъдат определени от изотермата на адсорбция. Активносттаac в началото на процеса се определя от пълнотата на регенерацията на адсорбента.
При достигане на равновесно състояние в адсорбери с подвижен адсорбентен слой, адсорбатът (активността на изходящия адсорбент е равна на ak) ще бъде в равновесие със суровината, т.е. ak = acr и газовият поток, напускащ адсорбера, ще бъде в равновесие с първоначалния адсорбент, т.е. Uk = UkrR
В реалния ход на процеса системата не достига равновесно състояние и степента на доближаване до равновесното състояние зависи от редица фактори: скоростта на процеса на адсорбция, продължителността на фазовия контакт, контактната повърхност и активността (капацитета) на адсорбента.
За режими, установени експериментално, системата често може да бъде приведена достатъчно близо до състоянието на равновесие с относително кратка продължителност на контактното време; За практически изчисления се приема, че
КогаЗа адсорбери с фиксиран адсорбентен слой изборът на стойностиak иuk е сложен поради непълното развитие на адсорбентния слой във височина. В такива устройства контактът на адсорбента със суровината се извършва слой по слой по посока на потока на сместа, която се разделя. В този случай само част от адсорбента е напълно изчерпана.
На фиг.VIII-5 показва схемата на разпределение на концентрациите на извлечения компонент по височината на слоя при условие, че системата се доближава до равновесно състояние. В рамките на височината на слояh1, адсорбентът е напълно разработен до активностacre, съответстваща на състоянието на равновесие с изходния газ.
При постоянно натоварване на адсорбента съотношението на височините на адсорбентните слоевеh2/h1 зависи от общата височина на слояН.С увеличаване на височината на адсорбентния слой делът на частично изразходвания слой с височинаh2 ще намалее. В тази връзка е за предпочитане да се използва по-висок слой адсорбент.
В редица случаи е оправдано включването на два последователно свързани адсорбера в адсорбционния цикъл с периодично включване на първия адсорбер за десорбция по потока на суровината и едновременно свързване на втория адсорбер за подаване на суровината.
За изчисляване на материалния баланс на десорбцията се използват същите уравнения (1)–(3), в които съответноGк иG0—са равни на масите на десорбиращия агент и потока на изхода на адсорбера;uk иun са концентрациите на екстрахирания компонент в първоначалния десорбиращ агент и в потока, напускащ апарата.
От тези уравнения се определя скоростта на потока на десорбиращия агентGк.концентрациите на десорбиращия агентuk)an иun, необходими за изчисление, могат да бъдат намерени, както е споменато по-горе, като се използва изотермата на адсорбция, конструирана за температурата, при която се извършва десорбцията (виж Фиг.VIII-4 ).
Горните уравнения и графики са валидни за газ и течни суровини.