ADSORBERY PRZEMYSŁOWE POWINNY WYKAZYWAĆ:
Dużą selektywność tzn. powinny adsorbować
jedynie określoną substancję gazową,
Dużą zdolność adsorpcji, nawet jak stężenie
adsorbatu w gazie oczyszczanym jest nieduże,
Łatwość regeneracji (desorpcji),
Odporność chemiczną,
Zdolność wielokrotnej regeneracji ze względu na
koszt adsorbentu,
Odporność termiczną i mechaniczną np. na
ścieranie i zgniatanie.
IZOTERMY BRUNAUER’A
Brunauer wydzielił 5 podstawowych izoterm
adsorpcji:
I typ odpowiada izotermie Langmuira i charakteryzuje się
monotonicznym zbliżeniem się do adsorpcji granicznej, która
prawdopodobnie odpowiada kompletnej warstwie
monomolekularnej charakterystycznych dla adsorbentów
mikroporowatych praktycznie nie zawierających porów
przejściowych
II typ jest bardzo rozpowszechniony w adsorpcji fizycznej i
wiąże się z powstawaniem wielomolekularnej warstwy adsorpcji
III typ charakteryzuje się ciepłem adsorpcji, które jest równe
lub mniejsze co do warstwy bezwzględnej niż ciepło skraplania
czystego adsorbatu
Izotermy typu IV i V odpowiadają krzywym II i III i różnią się od
nich jedynie tym, że max ciśnienie adsorpcji jest mniejsze od
ciśnienia pary nasyconej p
s.
Uważa się, że odzwierciedlają one
zjawiska tzw kondensacji kapilarnej.
WYTYCZNE PROJEKTOWANIA DOBORU I EKSPLOATACJI
Różnorodność występujących rozwiązań konstrukcyjnych
adsorberów stwarza możliwość wyboru urządzenia do
zastosowania technologii oczyszczania gazów
odlotowych,
Przy wyborze lub projektowaniu adsorbera dla
określonego źródła emisji należy brać pod uwagę takie
kryteria:
Wymagana sprawność oczyszczania gazu,
Właściwości fizykochemiczne oczyszczanego gazu
Właściwości adsorbentu,
Masa adsorbentu,
Warunki prowadzenia procesu (okresowy, ciągły),
Możliwość utylizacji produktów oczyszczania
gazu w macierzystym zakładzie.
NAJCZĘŚCIEJ STOSOWANE ADSORBERY
Węgiel aktywny,
Żel kwasu krzemowego,
Aktywny tlenek glinowy,
Zeolity naturalne i syntezy(sita molekularne),
Sorbenty węglowe.
ADSORBERY Z RUCHOMĄ WARSTWĄ ADSORBENTU W STANIE
FLUIDALNYM
Wymiana masy zachodzi jedynie na niewielkim odcinku
wysokości złoża powyżej rusztu utrzymującego adsorbent.
IZOTERMA LANGMUIRA
Jej teoria zakłada, że:
Adsorpcja jest zlokalizowana i zachodzi na
miejscach aktywnych,
Nie zachodzi oddziaływanie między
cząsteczkami zaadsorbowanymi,
Na każdym miejscu aktywnym może
zaadsorbować się tylko jedna cząsteczka,
Na całej powierzchni powstaje
jednocząsteczkowa warstwa adsorbatu
Proces adsorpcji:
Cząsteczka gazu + miejsce aktywne
kompleks adsorpcji
Wielkość a
m
nazywa się pojemnością monowarstwy,
Równanie to ma postać:
=
Dla małych ciśnień gdy β∙p 1 zachodzi
zależność:
=a
m
∙β∙p
Dla ciśnień dużych, gdy β∙p 1 następuje
zapełnienie powierzchni monowarstwą cząstek
=a
m
Równanie Leugmuira można przedstawić w postaci
równania prostej
=
Czyli
=
Na podstawie pojemności monowarstwy a
m
[mol/g]
określa się powierzchnię właściwą adsorbentu:
a
0
= a
m
∙N∙ω
cz
[m
2
/g]
N- liczba Avogarda 6,02∙1023 [mol
-1
]
ω
cz
- powierzchnia elementarna [ηm
-2
]
ADSORBERY Z NIERUCHOMĄ WARSTWĄ ADSORBENTU
Pionowy (d do 3m, h- wysokość części cylindrycznej do
2m, wysokość warstwy adsorbentu od 0,5 do 1,2 m),
Poziomy (d do 2m, h od 3 do 10 m, wysokość warstwy
adsorbentu od 0,5 do 1,2 m),
Pierścieniowy (zwiększa wydajność procesu przy
znacznie mniejszych zmianach niż stożkowy i przy
niewielkim spadku ciśnienia (400Pa)),
Stożkowy,
Nowe rozwiązania konstrukcyjne:
adsorbent umieszczamy w cylindrycznych
pojemnikach,
adsorbent w pojemnikach o kształcie
prostopadłościanu rozmieszczonych
wielopoziomowo,
Adsorber wielosekcyjny (pozwala obniżyć
całkowity spadek ciśnienia).
ADSORBERY Z RUCHOMĄ WARSTWĄ ADSORBENTU
Podczas oczyszczania gazów odlotowych z
zanieczyszczeń gazowych przebiega w sposób ciągły, bez
wyłączania urządzenia na czas regeneracji warstwy,
Adsorbery te stanowią kolumny pionowe, w których
adsorbent pod wpływem siły ciężkości przesuwa się z
góry w dół kolumny,
Kolumna ta składa się z 3 części:
górnej rurkowy wymiennik ciepła do chłodzenia
adsorbentu
środkowej strefa adsorpcji
dolnej rurkowy wymiennik ciepła jako desorpcji
ADSORBERY PÓŁKOWY
Półki, desorber, chłodnica,
jest to kolumna z preferowanymi półkami, w których gaz
przepływa otworami półki, powodując ruch ziaren
adsorbentu do przelewów i ich opadanie z półki na
półkę,
obliczanie kolumny adsorpcyjnej sprowadza się do
obliczenia wysokości warstwy adsorbentu, na której
przebiega proces adsorpcji, średnicy kolumny oraz
prędkości podawania i odbierania adsorbentu,
w instalacji zastosowano dwustopniowy adsorber z
ruchomą warstwą aktywnego koksu. Adsorbent ten
opada przez system żaluzji z góry w dół adsorbera, gaz
zanieczyszczony przepływa krzyżowo.
