Краткое описание технологического процесса

Адсорбирование бензола из паровоздушной среды.

Из паровоздушной смеси пары летучего растворителя можно выделить, используя метод адсорбции. Адсорбцией называют процесс поглощения одного или нескольких компонентов из газовой смеси или раствора твердым пористым веществом – адсорбентом. Адсорбция применяется главным образом при не больших концентрациях, поглощаемых вещества в исходных смесях, когда требуется достичь практически полного извлечения одного из веществ. Процессы адсорбции широко применяются в промышленности при очистке и осушке газов, паров, жидкостей, извлечении летучих растворителей из паровоздушных смесей, особенно для повторного использования жидкостей в производстве. Все они имеют принципиально одинаковое устройство. Установка предназначена для улавливания из паровоздушной смеси паров бензола при производстве искусственной кожи. Установки адсорбции летучих растворителей обеспечивают сокращение безвозвратных потерь и снижение пожарной опасности производства, то есть использование этих установок по сути является профилактическим мероприятием, вместе с тем что сами адсорбционные установки представляют значительную пожарную опасность. В качестве адсорбентов широко применяют активированный уголь. Сырьем для изготовления активированного угля служат древесина, торф, скорлупа ореха, плодовых косточек и т.д. Сырье предварительно обугливают, затем измельчают, смешивают со связующими органическими веществами (смолами), формуют, получая шарики, призмочки, кубики размером 3-5 мм. Эти заготовки помещают в автоклав и обрабатывают острым водяным паром при температуре 400-800 градусов. Активированный уголь склонен к самовозгоранию при контакте с воздухом, так как он поглощает быстрее кислород, чем азот. Чем больше температура обработки угля, тем меньше его склонность к самовозгоранию. Аппараты, в которых находится адсорбент, называют адсорберами. Адсорберы могут быть периодического действия (с не подвижным адсорбером) и непрерывного действия (с движущимся или кипящим слоем адсорбента). Адсорберы с неподвижным слоем угля могут быть вертикальные, горизонтальные и кольцевые. Процесс работы адсорбера состоит из следующих четырех фаз: адсорбция (поглощение), десорбция (продувка паром), сушка адсорбента и его охлаждение. Ввиду того, что при работе адсорберов фазы меняются и требуется частое переключение линий, предусматривают автоматическую систему управления задвижкам. Внутри цилиндрического корпуса адсорбера крепится горизонтальная керамическая решетка или вертикальная сетка. На решетку насыпается слой гравия с уменьшающимся по высоте диаметром зерен (чтобы не просыпался уголь) и затем слой активированного угля. Активированный уголь выдерживает в среднем до 1000 поглощений, после чего подлежит регенерации. Паровоздушная смесь и водяной пар для десорбции угля подводятся к аппарату по специально предназначенным для этого линиям. Если через адсорбер пропускать непрерывно паровоздушную смесь, спустя определенный период времени уголь насытится парами растворителя, и поглощение практически прекратится. Насыщенный уголь подлежит десорбции. Десорбцию осуществляют путем продувки угля водяным паром. Пары растворителя переходят из угля в водяной пар за счет разности концентраций. Кроме того, водяной пар, проходя через толщу угля, нагревает его. При этом поглотительная способность угля снижается, а уловленный растворитель переходит с поверхности адсорбента в водяной пар. При продувке угля водяным паром первые порции конденсируются, отдавая тепло холодному углю и конструктивным элементам адсорбера. Следовательно, к моменту окончания продувки уголь в адсорбере разогревается и становится влажным, то есть непригодным для последующего поглощения. После окончания продувки водяным паром уголь необходимо высушить и охладить. В большинстве случаев установок фазы сушки и охлаждения угля совмещены с фазой адсорбции, в этом случае установка работает по двухфазному циклу. Ниже приведена схема и описание технологического процесса адсорбционной установки.

Поступающая на установку по линии 1 паровоздушная смесь (воздух с парами бензола) имеет концентрацию 20 г горючего вещества в 1 м³ воздуха. Паровоздушная смесь подсасывается на установку центробежным вентилятором 3 и под избыточным давлением 400 мм. рт. ст. и температуре 20 градусов поступает по линии 4 в адсорбер 7. Находящийся в адсорбере активированный уголь поглощает 90% паров горючего вещества из паровоздушной смеси, а воздух с остатком пара выбрасывается по линии 9 в атмосферу. В адсорбере 8 в этот момент (то есть когда в адсорбере 7 идет поглощение) происходит процесс десорбции - обратное извлечение из активированного угля паров растворителя. Для осуществления процесса десорбции в адсорбере по линии 10 подают водяной пар давлением 3 атмосферы. Смесь водяного пара и извлеченных из угля паров растворителя по линии 11 поступает в холодильник-конденсатор 12 на конденсацию. Охлаждение паров в конденсаторе происходит за счет подачи через трубки холодной воды. Полученный в холодильнике 12 конденсат, представляющий собой смесь бензола и воды, поступает в отстойник 13 на разделении эмульсии путем ее расслаивания. Вода, как наиболее тяжелая, скапливается в нижней части отстойника и по трубе 18 отводится в канализацию. Горючая жидкость, как более легкая, из верхней части отстойника 13 насосом 15 подается в емкость растворителя 16. Емкость имеет дыхательную трубу 17. Несконденсирорвавшиеся пары из отстойника по линии 14 поступают снова в адсорбер на улавливание. После процесса поглощения паров адсорбер 7 переключается на десорбцию, а адсорбер 8 после десорбции переключается на поглощение паров растворителя, то есть пропускают через него паровоздушную смесь. Для сушки увлажненного после десорбции угля, пропускаемого через адсорбер, паровоздушная смесь подогревают некоторое время в кожухотрубчатом паровом подогревателе 6 до температуры 80 градусов. При аварийной ситуации на ректификационной станции паровоздушная смесь выбрасывается в атмосферу по трубе 5. От распространения пламени линии паровоздушной смеси защищены гравийными огнепреградителями 2, а для защиты их от разрушения при взрыве имеются мембранные предохранительные клапаны. Адсорберы расположены на открытой металлической этажерке, примыкающей к зданию второй степени огнестойкости, где размещены все остальные аппараты установки.

Дата добавления: 2015-07-24