відповідає процесу Скарстрома і містить умовні криві зміни тиску в часі в кожному з двох адсорберов установки. Тимчасова шкала обмежена двома фазами, так як після другої фази пу?? ьсаціі тиску повторюються.
Нехай для визначеності адсорбери заповнені цеолітом певної марки. Повітря при підвищеному тиску (3 ... 8 атм) подається в лівий адсорбер, що працює в показаному на схемі положенні в режимі адсорбції. Відбувається переважна адсорбція азоту, і виходить з шару потік збагачується киснем (до 50 ... 70% і більше). Частина збагаченого киснем повітря пропускається через дросель Д, де тиск знижується до - 1 атм і використовується для регенерації правого адсорбера. Регенерація проводиться при тиску Рл lt; Ра протитечією без додаткового підведення тепла. Вирізняється десорбат, збагачений азотом, в такій схемі зазвичай не використовується. Перемикання адсорберов за допомогою автоматичного клапана переводить правий адсорбер в режим десорбції і лівий - адсорбції.
Головна перевага процесів PSA (КБА) перед TSA - в усуненні стадій нагрівання та охолодження адсорбера, що вимагають великих витрат часу і енергії. Стадії підвищення і зниження тиску в адсорбере здійснюються швидко, що дозволяє різко скоротити сумарну тривалість циклу.
Кількість адсорбенту в адсорбере m, яка необхідна для забезпечення продуктивності W (кг/хв) по поглинається компоненту, в першому наближенні пов'язано з динамічною активністю an (кг/кг адсорбенту) і тривалістю стадії адсорбції? a співвідношенням m=W ·? a/a д, і малі (порядку хвилин) значення? a дозволяють забезпечити високу продуктивність навіть при дуже малих величинах динамічної активності an.
Тому інша найважливіша відмітна особливість КБА - мала тривалість циклу, яка лімітується часом спрацьовування клапанів і встановлення тиску в адсорбере. У типових ситуаціях тривалість повного циклу - кілька хвилин. Саме тому в російськомовній літературі PSA називають КБА - короткоциклової безнагревная адсорбція.
Усі стадії процесу, а саме, набір тиску, продукування газу, скидання тиску і регенерація сорбенту мають зіставну тимчасову протяжність. Різниця в кількості значущих стадій в процесах очищення і поділу обумовлено різною протяжністю. У грубому наближенні інтенсивність адсорбційного процесу можна прийняти рівною відношенню:
(6)
Де - коефіцієнт адсорбції;- Початкова концентрація адсорбуючого речовини в потоці;- Рівноважна з нею величина адсорбції.
У процесах очищення. Це означає, що протягом стадії продукування в адсорбенті ємністю 1 м 3 можна очистити приблизно 4 жовтня м 3 газу. Природно, що підйом тиску в апараті, на який витрачається сотих - тисячна частина газу, та скидання тиску відбувається швидкий, а їх тривалості виявляється пренебрежимо малими в порівнянні з тривалістю основних стадій.
Однак у процесах поділу порядок цих значень зовсім інший. Для азоту наприклад, при цьому 1 м 3 адсорбенту за стадію продукування поглинає не більше 10 м 3 і виробляє не більше 2,5 м 3 кисню. Обсяг газу потрібного на набір тиску в апараті, досягає і навіть перевершує обсяг виведеного продукту. Тривалість і масштаб стадій стають порівнянними з основними.
Розглянемо прийоми проведення кожної з чотирьох стадії безнагревних процесів. Стадія продукування як функціонально основна характеризується найменшим числом варіантів: вона може протікати при підвищеному тиску (напірний варіант) або при атмосферному (безнапірний варіант). Вибір варіанта визначається тиском у системі споживання газу, і в напірному варіанті воно зазвичай становить 0,2-2 МПа.
Тиск на стадії продукування обумовлює тиск на стадії регенерації. У напірному варіанті це, як правило, атмосферний тиск, в безнапірному - вакуум. Вакуум на стадії регенерації іноді застосовують і в установках, що працюють по напірній схемою.
Для отримання чистої фракції гірше сорбирующегося компонента при регенерації використовують флегмовое «зрошення» адсорбенту - зворотну продувку шару частиною продуктового газу. Без зворотного продування функціонують деякі установки розподілу, і в них залишковий вміст домішок в продуктовому потоці визначається залишковим тиском в адсорбере наприкінці стадії регенерації.
Поєднання описаних вище умов і прийомів проведення основних стадій дає сім класів безнагревних процесів, області застосування яких вказані нижче:
Таблиця 7 - Типи процесів КБА
ТіпДавленіе продуцірованіяДавленіе регенерацііНалічіе продувкиIИзбыточноеАтмосферноеДаIIИзбыточноеВакуумНетIIIИзбыточноеВакуумДаIVИзбыточноеАтмосферноеНетVАтмосферноеАтмосферноеДаVIАтмосферноеВакуумДаVIIАтмосферноеВакуумНет
Як випливає з а...
