бно виконання більшого числа технологічних операцій, і використання більш складних установок.
2.5 Принципи організації процесів воздухоразделенія
В даний час найбільш широко використовуються і розробляються два методи здійснення адсорбційних процесів очищення, розділення і сепарації газів, звані в зарубіжній літературі методами TSA і PSA.
Метод TSA (temperature swing adsorption) - традиційний метод проведення адсорбційних процесів в циклах адсорбції-десорбції при різних температурах, так що Та lt; Тд (температури адсорбції та десорбції, відповідно). Повний технологічний цикл включає стадії адсорбції, нагріву шару адсорбенту, стадію десорбції і стадію охолодження перед проведенням наступного циклу. Необхідність періодичного нагрівання та охолодження шару адсорбенту ускладнює використання цього методу і є його головним недоліком. Стадія нагрівання зазвичай вельми енергоємна, оскільки тут доводиться прогрівати не тільки адсорбент, але і весь адсорбер, а далі це тепло необхідно відводити, тепловий ККД такої схеми досить низький.
Температура нагріву при регенерації Тд визначається адсорбентом і адсорбатом. Так, регенерація цеолітів, використовуваних для глибокого осушення повітря, проводиться в струмі сухого повітря при температурі 300 ... 400 ° С, при тих же температурах зазвичай регенерують осушувачі на основі Al 2 O 3, регенерацію тонкопористих силикагелей проводять при температурі 200 ... 300 ° С, крупнопористих - при 150 ... 200 ° С. Активні вугілля зазвичай регенерують гострою парою при 200 ... 400 ° С з подальшою отдувкой вологи при 150 ... 200 ° С і т.д. Процеси адсорбційної очищення можуть проводитися в одно-, дво- або многоадсорберном варіантах. Одноадсорберний варіант забезпечує періодичну очистку з проведенням тривалої (десятки годин) стадії адсорбції і більше короткочасним проведенням всіх інших стадій. Повну безперервність процесів очищення через Багатостадійний часто реалізують в многоадсорберном варіанті, включає чотири - шість і більше адсорберов, в яких послідовно здійснюються всі стадії.
В основі безнагревних адсорбційних процесів очищення й розподілу газів, лежить схема, запропонована в 1960 р американським винахідником Скарстромом. На малюнку 10 представлена ??схема і циклограмма роботи установки Скарстрома. Принцип дії подібної установки стосовно до процесу поділу газової суміші полягає в наступному.
Рисунок 10 - Схема установки по Скарстрому.
Вихідна газова суміш в стислому вигляді вводиться в колектор за допомогою клапанів К11, К21. У момент часу коли відкриті клапана К11, К22, клапана К12, К21 закриті. Вихідна суміш через клапан К11 надходить в адсорбер А1, заповнений адсорбентом, який селективно поглинає один з компонентів вихідної газової суміші. Через зворотний клапан КО1 виходить суміш яка концентрована менш Сорбує компонентом (МСК). Частина суміші насиченою МСК дросселируется до атмосферного тиску в дроселі Д і противоточно виводиться в дасорбер А2.
Взаємодія суміші МСК з адсорбентом, насиченим більш Сорбує компонентом (БСК) протягом попередньої стадії адсорбції, призводить до десорбції БСК і регенерації адсорббента. Через клапан К22 скидається суміш БСК. Перемикання клапанів здійснюється через рівні проміжки часу.
Як випливає з малюнка 11, процес поділу газової суміші адсорбційним методом включає чотири стадії: продукування газової суміші насиченою МСК; протівоточная регенерація адсорбенту; скидання тиску після продукування; набір тиску після регенерації.
Малюнок 11 - Цикл роботи установки по Скарстрому.
Відзначимо, що при 20 ° С кисень і азот дуже слабо адсорбуються навіть на мікропористих адсорбентах і до недавнього часу вважалися в таких умовах «несорбирующимся». Різниця в адсорбованих азоту і кисню в цьому випадку пояснюється тим, що крім звичайного дисперсійного взаємодії при адсорбції азоту проявляється додатковий внесок взаємодії квадруполя азоту з катіонами решітки цеоліту. При адсорбції повітря на мікропористих вуглецевих системах спостерігається зворотна картина - при малому часі контакту кисень адсорбується краще, ніж азот. Це пояснюється чисто кінетичним ефектом, пов'язаним з тим, що вандерваальсовскіе розміри молекули кисню (0,39 ... 0,28 нм) трохи менше, ніж молекули азоту (0,41 ... 0,30 нм).
Рисунок 12 - Циклограма процесу поділу за Скарстрому
Існує різне безліч процесів і установок по розділенню, і найчастіше вони є складними і заплутаними. Тому надалі розгляд подібного роду схем будемо вести за допомогою циклограм процесу. Приклад циклограми процесу поділу за Скарстрому представлений на малюнку 12.
Циклограмма ...
