Физические методы переработки и использования газа: Учебное пособие, страница 52

112

имеют входные окна и полости, размеры которых стро­го постоянны: диаметр входных окон равен 0,42- 10~^э мкм,. а полостей — 1,14-10~³ мкм.

Благодаря правильной структуре цеолиты обладают уникальной способностью разделять молекулы по их: размерам, т. е. обладают молекулярно-ситовым эффек­том, поэтому их называют также молекулярными, ситами. Согласно М. М. Дубинину, адсорбция ве­ществ цеолитами происходит за счет объемного запол­нения ими полостей.

Величина адсорбции на цеолитах характеризуется предельным объемом пор.

Из других характеристик промышленных адсорбен­тов необходимо отметить плотность. Различают истин­ную, кажущуюся и гравиметрическую (насыпную) плот­ность. Истинная плотность — это масса единицы: объема вещества, из которого состоит адсорбент. Ка­жущаяся плотность — это масса гранулы адсорбен­та, отнесенная к ее объему. При этом в объем грану­лы входит и объем вещества адсорбента. Гравимет­рическая (насыпная) плотность—это масса едини­цы объема адсорбента.

Гравиметрическая плотность практически не зависит от размера гранул адсорбента.

Из соотношения кажущейся и гравиметрической плотности можно определить пористость слоя е_Сл, кото­рая представляет собой долю объема слоя, не запол­ненную гранулами адсорбента, т. е. определяет долю пустот слоя, через которые проходит газ или жидкость. Из определения гравиметрической плотности и пори­стости можно записать р_г=(1— е_сл)р_к,                                                     (V.4>

где р_г, р_к — соответственно гравиметрическая и  кажу­щаяся плотности. Откуда

8ол = 1 —^ •                                                   (V.5)

Рк

Гранулометрический состав представляет собой процентное содержание гранул определенного размера.

па-

J

§ 2. РАВНОВЕСИЕПРИАДСОРБЦИИ. СКОРОСТЬАДСОРБЦИИ

Условия получения равновесных данных (снятие изотерм) далеки от реальных условий эксплуатации адсорбентов. Изотермы снимают обычно в статических условиях в вакууме, где искусственно создают при данной температуре упругость паров адсорбента над отдельными гранулами адсорбента.

В реальных промышленных условиях адсорбция проходит при пропускании потока газа или жидкости, содержащего поглощаемые вещества, через неподвиж­ный слой адсорбента. Такая адсорбция называется д и-намической. Ей присущи свои закономерности, ко­торые в статических условиях видоизменены.

Изучение динамической адсорбции привело к откры­тию избирательного поглощения отдельных компонен­тов адсорбентом. Наиболее значительные работы по изучению динамики сорбции провел известный русский физикохимик Н. А. Шилов. Он установил первую ко­личественную закономерность динамики сорбции, введя представление о послойной работе адсорбента.

В динамических условиях поглощение осуществля­ется из каналов, образуемых зернами (гранулами) ад­сорбента, и ограничивается адсорбционной емкостью слоя. Поэтому, когда слой насытится полностью, по­глощение должно прекратиться. При этом сначала полностью насыщается первый по ходу газа лобовой или фронтальный участок слоя, после чего поток «про­скакивает» через этот участок практически без измене­ния концентрации, а зона поглощения перемещается в последующие участки слоя. Постепенно все участки слоя насыщаются и. наступает «проскок» примеси че­рез слой. По Н. А. Шилову, время от начала пропуска­ния газа через слой до момента проскока называется временем защитного действия или динами­ческой активностью слоя.

При бесконечно большой скорости поглощения ад­сорбция в последующих участках слоя происходила бы только после полного насыщения предыдущих. Из-за конечной скорости адсорбции распределение адсорбти-ва по слою происходит плавно с формированием обла­сти градиента концентрации, или фронта   адсорбции.

114