Адсорбция паров летучих растворителей. Примеры конструкций адсорбционно-каталитических аппаратов (стр. 2 из 3)

1.4 Комбинированные методы улавливания паров летучих растворителей

Разновидности комбинированного метода улавливания паров летучих растворителей весьма многообразны. Например, в соответствии с одним из его вариантов улавливание проводят компримированием паровоздушной смеси до небольшого давления с последующим ее пропусканием вначале через абсорбер, орошаемый растворителем, пары которого улавливают (при этом из паровоздушной смеси поглощается большая часть рекуперируемого растворителя), а затем через абсорбер, в котором в качестве поглотителя остаточного количества паров используют тяжелые углеводороды. В соответствии с еще одним из вариантов для удаления паров растворителей из их смесей с воздухом или газами поток паровоздушной (парогазовой) смеси контактируют с водной суспензией, получаемой введением в водный раствор до 25% порошкового активного угля с размером зерен до 100 мкм.

2.ПРИМЕРЫ КОНСТРУКЦИЙ АДСОРБЦИОННО-КАТАЛИТИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

2.1 Адсорбционно-каталитический фильтр

На рис. 1 показана схема адсорбционно-каталитического фильтра для обезвреживания некоторых токсичных органических веществ (аминов, гидразина и его производных). Шихта представляет собой алюмосиликатный меднохромовый адсорбент-катализатор. Масса шихты в аппарате 50 кг, что позволяет задерживать в зависимости от условий фильтрации 5-10 кг токсичных веществ, например, метилового спирта, формальдегида и др.; максимальная температура при окислении кислородом воздуха достигает 530 °С. Фильтр представляет собой корпус 14 с коаксиально размещенной в нем кассетой 3,, содержащей центральный вводной перфорированный трубопровод 8, который соединен с газоподводящим трубопроводом 7, имеющем на наружной поверхности прорези 10, охватываемые металлической сеткой 6. На образующей 17 цилиндрической кассеты 3 выполнены отверстия 16, армированные металлической сеткой 13. Газоотводящий трубопровод 12 размещен в донной части корпуса 14. Корпус 14 защищен теплоизолирующим слоем 2 и имеет съемный кожух 1. В верхней части фильтра находится штуцер 5 для засыпки или ссыпки адсорбента-катализатора. Кассета 3 монтируется съемной относительно корпуса 14.

На стадий адсорбции обезвреживаемый газ по центральному перфорированному трубопроводу 8 через прорези 10 поступает в слой адсорбента-катализатора цилиндрической кассеты 3 и очищается от вредных примесей. Ферма центрального перфорированного трубопровода 8 с прорезями 10 и кольцевое расположение адсорбента обеспечивают максимальную подачу газа при больших его скоростях и эффективную стадию адсорбции, так как скорость газа между зернами все время убывает и через отверстия 16 очищаемый газ уходит с минимальной скоростью.

Стадия регенерации шихты адсорбционно-каталитического фильтра осуществляется подачей по газоподводящему трубопроводу 7 окислительного (либо восстановительного) газа, который, реагируя с сорбированным токсичным веществом, восстанавливает сорбционную емкость фильтра.

Рис. 1. Адсорбционно-каталитический фильтр:

1 - кожух ; 2 - теплоизоляция; 3 - кассета; 4 - адсорбент-катализатор; 5 - штуцер для засыпки шихты; 6 - металлическая сетка; 7 - газоподводящий трубопровод; 8 - перфорированный трубопровод; 9 -крышка кожуха; 10 - прорези; 11 - заглушка; 12 - выходной трубопровод; 13 - металлическая сетка; 14 - корпус; 15 - внешняя поверхность кассеты; 16 - отверстия; 17 - образующая кассеты

адсорбер летучий растворитель

Повышение температуры шихты во время регенерации вызывает частичную, около 1-3%, десорбцию токсичного вещества и вынос его из фильтра. Поэтому установки с подобными фильтрами снабжают дополнительным проточно-каталитическим фильтром, на котором доокисляются вынесенные из адсорбционно-каталитического фильтра токсичные вещества.

На рис. 2 показана схема такого дополнительного проточно-каталитического фильтра, обеспечивающего доочистку газовых сред, выходящих из адсорбционно-каталитического аппарата. Шихта этого фильтра также представляет собой алюмосиликатный медно-хромовый адсорбент-катализатор, но его масса на порядок меньше, чем масса шихты основного аппарата. Конфузорная 11, цилиндрическая 7 и дифузорная 9 части аппарата разделены сетками 1. На электроизоляции 5 корпуса 2, ограниченного снаружи герметичной камерой 6 с теплоизоляцией 12, имеется устройство 10 для подогрева шихты, например электронагревательная спираль 8. Кроме того, в конфузорной части 11 имеется распределительное газовое устройство 3, соединенное с газоподводящим трубопроводом 4.

2.2 Проточно-каталитический фильтр

Проточно-каталитический фильтр включается на стадии регенерации при подаче в него продуктов десорбции (гетерогенно-каталитического окисления) с адсорбционно-каталитического аппарата. Регенерация начинается после включения нагревательного устройства 10 для подогрева слоя шихты 7 адсорбента катализатора до 400-500 °С. Десорбируемые продукты проходят через нагретые слои шихты и совместно с подающим через устройство 3 окислительным газом доразлагаются на безвредные вещества, которые выбрасываются в атмосферу.

Для повышения эффективности процесса адсорбции и регенерации разработан аппарат, в котором утилизируется тепло отходящего газа и увеличивается степень очистки газов. В аппарате совмещены два фильтра: адсорбционно-каталитический и проточно-каталитический (рис. 3). Такой аппарат содержит герметичный корпус 1, слой адсорбента-катализатора 2, патрубки входа 11 и выхода газа 7.

В центральной части корпуса 1 размещена цилиндрическая перегородка и кассета со слоем адсорбента-катализатора 2, Перегородка снабжена тепловыми ребрами 9 и 10 с чередующимися отверстиями 6. В нижней части слоя катализатора установлен сетчатый фильтр 14. Перегородка в верхней части размещена с зазором так, что образуется канал 4 для прохода газа. В нижней части корпуса размещен дополнительный патрубок 13 для выхода газа при адсорбции. Кроме того, над крышкой 5 установлена емкость 8 до засыпки (ссыпки) адсорбента-катализатора.

Таких аппаратов в системе очистки газов можно установить несколько в зависимости от расхода дренажных газов. Аппараты размещают либо параллельно, либо последовательно.

Аппарат работает следующим образом. По патрубку 11 поступают отходящие газы, содержащие органические вещества, например метиловый спирт. При этом патрубок 7 для выхода газа закрыт, а дополнительный патрубок 13 открыт. Отходящие газы проходят через слой адсорбента 2 и выбрасываются через дополнительный патрубок 13 в атмосферу. При регистрации индикатором, размещенным в дополнительном патрубке 13, паров метилового спирта прекращают подачу дренажных газов и закрывают патрубок 13.

После этого устройство работает в режиме регенерации. По патрубку 11 поступает окислительный газ (кислород или воздух).

Рис. 2. Проточно-каталитический фильтр;

1 - сетка; 2 - корпус; 3 - распределительное газовое устройство;

4 - газоподводящий трубопровод; 5 -электроизоляция; б - герметичная камера; 7 - цилиндрическая часть; 8 - электронагревательная спираль;

9 - дифузорная часть; 10 - устройство для подогрева; 11 - конфузорная часть; 12 - теплоизоляция

Рис. 3. Совмещенный адсорбционно-каталитический аппарат:

1 - корпус; 2 - адсорбент-катализатор; 3 - каталитический фильтр;

4 - канал; 5 - крышка; 6 - отверстия; 7 - патрубок выхода; 8 - емкость;

9, 10 – тепловые ребра; 11 - входной патрубок; 12 - перегородка;

13 - дополнительный патрубок; 14 - сетчатый фильтр

В адсорбенте-катализаторе 2 происходит гетерогенное окисление метилового спирта с выделением тепла, которое нагревает входящую в канал 4 смесь. Нагретая смесь обтекает тепловые ребра 10 и через отверстия 6 заворачивается к поверхности перегородки 12. При этом наружная поверхность перегородки разогревается, а вследствие этого разогревается и шихта фильтра 3, на котором происходит доочистка десорбируемых в адсорбенте-катализаторе неразложившихся веществ. Очищенный газ выходит в атмосферу через патрубок 7. При регенерации часть адсорбента-катализатора вырабатывается и пополняется из емкости 8.

2.3 Криогенные адсорбционно-каталитические устройства

Для удаления остатков токсичных веществ из емкостей, имеющих один подводящий патрубок, можно рекомендовать адсорбционные вакуумные насосы. Такие насосы служат для удаления газов из замкнутого объема методом криоскопического откачивания. Криоскопическое откачивание основано на использовании активного адсорбента, который охлаждается до установленной низкой температуры в криогенной области (ниже 100 К) с тем, чтобы удалить остатки веществ и газы из емкости.

На рис. 4 показан адсорбционный вакуумный насос, обеспечивающий вакуум в емкости и удаление токсичных веществ. В корпусе 1 коаксиально установлены кассеты 2 с адсорбентом. Корпус 1 имеет форму усеченного конуса, обращенного большим основанием вниз, а участок входного патрубка 3, расположенный внутри кассеты 2, размещен по оси последнего и имеет прорези 4 переменной ширины, увеличивающиеся книзу, что обеспечивает равномерное насыщение-адсорбента.

Несколько иным техническим решением отличается адсорбционный насос, показанный на рис. 5. В корпусе 1 насоса коаксиально расположен цилиндрический сосуд 2 с хладагентом, на наружной поверхности которого размещены адсорбент-катализатор 3, и размещена кассета 5. Для подвода регенерирующего газа служит патрубок 4. Цилиндрический сосуд имеет продольные П-образные выступы 7, между которыми в стенке сосуда находятся продольные каналы 6, сообщенные с патрубком 4 для подвода регенерирующего газа и открытые со стороны наружной поверхности сосуда 2.

Насос работает следующим образом.