Физические методы переработки и использования газа: Учебное пособие, страница 56

Рассмотренные методы расчета динамической сорб­ции редко используют для проектирования промыш­ленных процессов, в том числе и для проектирования установок осушки природного газа, поскольку рассчи­тать необходимые размеры слоя и показатели его ра­боты, пользуясь этими методами, можно только на ос­новании экспериментальных данных. Такой расчет бу­дет довольно точным, и в этом его преимущества и не­достатки, так как он ограничен конкретными условия­ми и не учитывает многообразия ситуаций, которые могут возникнуть при эксплуатации запроектированно-то процесса в реальных условиях. Кроме того, экспе­риментальные методы исследования динамики и стати­ки сорбции считаются одними из самых трудоемких. Хотя адсорбционные процессы широко применяют во многих областях техники и химической технологии, ха­рактер проведения экспериментов и методы обработки

121

получаемых данных относятся к области физической химии и требуют наличия соответствующей аппарату­ры, оборудования, средств контроля и анализа и т. д. Зачастую эксперимент проводят в условиях вакуума или, наоборот, высокого давления при очень низких или повышенных температурах. Иногда вещества, ад­сорбция которых экспериментально изучается, являют­ся ядовитыми и обладают неприятным запахом (напри­мер, сероводород, меркаптаны).

В связи с этим очень важны для проектирования реальных процессов результаты продолжительного про­мышленного применения аналогичных процессов, а так­же результаты моделирования, проводимого на основе экспериментальных данных с учетом влияния на про­цесс интересующих факторов. Особое внимание уде­ляется при этом поиску в литературе и в других источ­никах интересующих данных. Важно, чтобы эти данные были достоверными, а при их анализе и обобщении делались бы правильные выводы. Избежать ошибок помогает знание основных закономерностей динамики сорбции, кратко рассмотренных выше и изложенных. подробно в специальной литературе.

Принципиальный подход к проектированию реаль­ных адсорберов тот же, что и в теории динамики ад­сорбции. Что касается расчетного аппарата, то его основой являются простейшие уравнения материаль­ного баланса послойной обработки адсорбента при бесконечно большой скорости адсорбции, т. е. приве­денные уравнения (V. 6) и (V. 7), а также следующее-уравнение:

G^GiOp,                                (V.I 2)

где G_x — масса адсорбента; а_р — равновесная адсорб­ционная емкость адсорбента.

Отдельные величины, входящие в эти уравнения, являются исходными данными и известны. Приравни­вая правые части этих уравнений, можно определить время работы слоя данных размеров до проскока, на­пример с помощью уравнения (V. 8). Реальность про­цесса адсорбции при расчетах по этим уравнениям: учитывается тем, что вместо равновесной адсорбцион­ной емкости адсорбента используют динамическую ад­сорбционную   емкость а_д.   Величину а_д   принимают с

122

учетом свойств адсорбента и возможного изменения их в процессе длительной эксплуатации при заданных условиях работы установки.

Для проектирования установок адсорбционной осуш­ки природного газа в качестве исходных данных зада­ются:

1)  производительностью установки;

2)  компонентным составом газа;

3)  параметрами газа—давлением   и температурой
на входе в установку;

4)  требованиями к   влагосодержанию   осушенного
газа (точка росы по воде).

На основании исходных данных для дальнейших расчетов принимают:

1)  адсорбент-осушитель — тип, динамическую актив­
ность (влагоемкость), срок службы, условия регенера­
ции;

2)  линейную скорость газа в свободном    сечении
адсорбера (фиктивная   скорость газа в слое) и время
контакта газа и адсорбента;

3)   продолжительность  цикла — адсорбцию    (осуш­
ку), десорбцию (регенерацию), охлаждение;

4)  диаметр адсорбера;

5)  схему установки.

При выборе адсорбента и принятых параметров следует учитывать следующее.