Адсорбер құрылғыларының жұмыс принципін қарастыру және басқа құрылғылармен салыстыра отырып, тиімділігін анықтау

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1. Абсорбция процесінің негізі мен қолданылатын қондырғылар ... ...
1.1 Адсорбердердің сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.2. Адсорбер құрылысы және қолданылуы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.3 Адсорбер құрылғысы және олардың түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2. Саптамалы абсорберді есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.1. Сіңіргіштің шығынын және жұтылатын заттың массасын анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.2. Процесстің қозғаушы күшін анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.3. Массаны беру коэффициентін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.3.1. Газдық фазадағы массаны алу коэффициентін есептеу ... ... ... ...
2.3.2. Сұйық ортадағы массаны алудың коэффициентін есептеу ... ... ..
2.4. Абсорбердің биіктігін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.5. Тасымалдау бірлігінің биіктігі арқылы саптамалық қабаттың биіктігін анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.6. Абсорбердің гидравликалық кедергісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.7. Гидравликалық есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.7.1 Трубо жетектерді бөліктерге бөлу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.7.2 Трубо жетектердің бөліктерінің геометриялық сипаттамаларын анықтау және ондағы сұйықтықтың жылдамдығы мен тәртібін анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.7.3 Трубо жетектің желісінің кедергісін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ...
2.7.4 Сорғының талап етілген қуатын анықтау және сорғы маркасын таңдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3. Конструктивтік есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Қосымша

Дипломдық жұмыстың өзектілігі. Қазіргі заманғы дүниежүзілік экономикада мұнай мен газдың алатын орны ерекше. Бүгінгі таңда миллиардтаған адамдар есептеп жатпастан мұнай мен газды күн сайын, сағат сайын қолданады. Күнделікті тіршілігіміздің өзінде қаншама мұнай мен газды пайдаланамыз. Үйімізде шам жанып тұрады, машинамен, қоғамдық көлікпен, ұшақпен, кемелермен жүреміз. Ракеталар да барлығы мұнай мен газды пайдаланады.
Әлемнің ең ірі кен орындарында бүгінгі таңда мың және бес мың метр тереңдікке дейін мыңдаған, он мыңдаған мұнайдың скважиналары бұрғыланған. Миллиондаған бұрғылаушы және компрессорлық станциялар жер қыртысындағы мұнай мен газды жер астынан тартып, сорып, мұнай өнімдерінің құбырлары мен газ құбырлары дамыған елдер территориясына еніп тірі организмдегі қан тамырлары сияқты әртүрлі мемлекеттер мен континенттерді біріктіре байланыстыруда.
Көмірсутек шикізаттары тиелген танкерлер қазіргі заманғы жүк таситын көліктің қатаң графигінде Дүниежүзілік мұхит акваториясында бағыт алуда.
Үшінші мың жылдыққа аяқ баса отырып, адамзат қазір де мұнай мен газдың көмегімен өзінің ең қажетті жер бетіндегі және космостағы проблеммаларын шешуге тырысуда. Бір жарым ғасыр бұрынғыдай «ақылды адам» планета миллиард жылдар бойы тұрғызып, сақтаған мұнай мен газ қорын тоқтаусыз қолдануда, мұнай мен газ дүниежүзілік жылу энергетикалық шаруашылығында алдыңғы орындарды алады.

1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической техно-логии: Учеб. для студ. хим. – технол. спец. вузов. – 9-е изд;испр. - М.: Хи-мия, 1971. - 784 с.
2. Кавецкий Г.Д., Васильев Б.В. Процессы и аппараты пищевой технологии. - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Колос, 2000. - 551 с.
3. Насосы и насосные установки пищевых предприятий: Учеб. посо-бие / А.В. Логинов, М.И. Слюсарев, А.А. Смирных; ВГТА, Воронеж. 2001. - 220 с.
4. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / Под ред.П.Г. Романкова. – 10-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия, 1987. - 510 с.
5. Дытнерский Ю.И., Борисов Г.С., Брыков В.П. и др. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектиро-ванию /2-е изд. - М.: Химия, 1991. - 496с.
6. Страус В. Промышленная очистка газов / Пер. с англ. – М., Химия, 1981. - 616с., ил.
7. Рамм В.М. Абсорбционные процессы в химической промышленности / М.: Госхимиздат, 1951 г. - 351 с.
8. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные ап-параты . Методы расчета и основы конструирования/ 3-е изд. перераб. и доп. : М.: Химия, 1978 г. - 280 с.
9. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: Справочник, 2-е изд., перераб. и доп. / Под ред. Н.Н. Логинова. Л.: Машиностроение, 1970г. - 753 с.
10. Рамм В.М. Абсорбция газов / Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.:Химия, 1976 г. - 650 с.
11. Соколов В. И. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов пищевых производств. - М.: Машиностроение, 1983. - 447 с.
12. Харламов С.В Практикум по расчету и. конструированию машин и аппаратов пищевых производств: Учебное пособие. - Л.: Агропромиздат, 1991.
13. Кононюк Л. В., Басанько В. А. Справочник конструктора оборудования пищевых производств. — К.: Техника, 1981.
14. Остриков А. Н., Абрамов О. В, Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств. Учебник для вузов. — СПб.: ГИОРД, 2003.
15. Курочкин А.А., Зимняков В.В. Основы расчета и конструирования машин и аппаратов перерабатывающих производств. – М.: Колос, 2006.
16. ГОСТ 14249-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность
17. ГОСТ 24755-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий
18. ГОСТ 25867-83 Сосуды и аппараты. Сосуды с рубашками. Нормы и методы расчета на прочность
19. ГОСТ 12.2.003-91 Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности
20. Проектирование процессов и аппаратов пищевых произ-водств/Под ред. В. Н. Стабникова. Киев: Вища школа, 1982. 199 с.
21. Машины и аппараты химических производств/Под ред. И. И. Чернобыльского. 3-е изд., пер. и доп. М.: Машиностроение, 1974. 456 с.
22. Машины и аппараты химических производств: Примеры и задачи. Учебное пособие для студентов втузов, обучающихся по спе-циальности «Машины и аппараты химических производств»/И. В. Доманский, В. П. Исаков, Г. М. Островский и др. Л.: Машиностроение, 1982. 384 с.
23. Справочник химика. Т. V. М.-Л.: Химия, 1966. 974 с.
24. Чечель П. С. Процессы и аппараты химической технологии. Киев: Вища школа, 1974. 192 с.
25. Промышленные тепломассообменные процессы и установки: Учебник для вузов/А. М. Бакластов, В. А. Горбенко, О. Л. Данилов и др. М.: Энерго- атомнздат, 1986. 328 с.
26. Криворот А.С. Конструкция и основы проектирования машин н аппаратов химической промышленности. Учеб. пособие для техникумов. М.: Машиностроение, 1976. 376 с.
27. Сергеев А.А. Курс лекций по дисциплине «Процессы и аппараты». Тепловые и гидромеханические процессы. – Ижевск, 2000.
28. Технология и оборудование пищевых производств / под редакцией Назарова Н.И. – М.: Пищевая промышленность, 1977.
29. Тепловые процессы: Учебное пособие / Под ред. Г.И. Николаева и др. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2004
30. Гинзбург А.С., Громов М.А, Красовская Г.И. Теплофизические характеристики пищевых продуктов: Справочник. - М.: Пищ. пром-сть, 1980

Пән: Өнеркәсіп, Өндіріс
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 54 бет
Таңдаулыға:

Мазмұны

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... .
1. Абсорбция процесінің негізі мен қолданылатын 5
қондырғылар ... ...
1.1 Адсорбердердің 7
сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 10
... ...
1.2. Адсорбер құрылысы және
қолданылуы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.3 Адсорбер құрылғысы және олардың 13
түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2. Саптамалы абсорберді 18
есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
...
2.1. Сіңіргіштің шығынын және жұтылатын заттың массасын
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 18
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ...
2.2. Процесстің қозғаушы күшін 21
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.3. Массаны беру коэффициентін 23
есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.3.1. Газдық фазадағы массаны алу коэффициентін 24
есептеу ... ... ... ...
2.3.2. Сұйық ортадағы массаны алудың коэффициентін 28
есептеу ... ... ..
2.4. Абсорбердің биіктігін 32
есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.5. Тасымалдау бірлігінің биіктігі арқылы саптамалық қабаттың
биіктігін 33
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... .
2.6. Абсорбердің гидравликалық 34
кедергісі ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... .
2.7. Гидравликалық 35
есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 36
... ... ...
2.7.1 Трубо жетектерді бөліктерге
бөлу ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... . 37
2.7.2 Трубо жетектердің бөліктерінің геометриялық сипаттамаларын 39
анықтау және ондағы сұйықтықтың жылдамдығы мен тәртібін
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ...
2.7.3 Трубо жетектің желісінің кедергісін есептеу
... ... ... ... ... ... ... ...
2.7.4 Сорғының талап етілген қуатын анықтау және сорғы маркасын
таңдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 44
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... .
3. Конструктивтік 46
есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ..
Қорытынды ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... 50
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ...
Пайдаланылған әдебиеттер 52
тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
.
Қосымша
Кіріспе

Дипломдық жұмыстың өзектілігі. Қазіргі заманғы дүниежүзілік
экономикада мұнай мен газдың алатын орны ерекше. Бүгінгі таңда
миллиардтаған адамдар есептеп жатпастан мұнай мен газды күн сайын, сағат
сайын қолданады. Күнделікті тіршілігіміздің өзінде қаншама мұнай мен газды
пайдаланамыз. Үйімізде шам жанып тұрады, машинамен, қоғамдық көлікпен,
ұшақпен, кемелермен жүреміз. Ракеталар да барлығы мұнай мен газды
пайдаланады.
Әлемнің ең ірі кен орындарында бүгінгі таңда мың және бес мың метр
тереңдікке дейін мыңдаған, он мыңдаған мұнайдың скважиналары бұрғыланған.
Миллиондаған бұрғылаушы және компрессорлық станциялар жер қыртысындағы
мұнай мен газды жер астынан тартып, сорып, мұнай өнімдерінің құбырлары мен
газ құбырлары дамыған елдер территориясына еніп тірі организмдегі қан
тамырлары сияқты әртүрлі мемлекеттер мен континенттерді біріктіре
байланыстыруда.
Көмірсутек шикізаттары тиелген танкерлер қазіргі заманғы жүк таситын
көліктің қатаң графигінде Дүниежүзілік мұхит акваториясында бағыт алуда.
Үшінші мың жылдыққа аяқ баса отырып, адамзат қазір де мұнай мен газдың
көмегімен өзінің ең қажетті жер бетіндегі және космостағы проблеммаларын
шешуге тырысуда. Бір жарым ғасыр бұрынғыдай ақылды адам планета миллиард
жылдар бойы тұрғызып, сақтаған мұнай мен газ қорын тоқтаусыз қолдануда,
мұнай мен газ дүниежүзілік жылу энергетикалық шаруашылығында алдыңғы
орындарды алады.
Сондықтан, қазіргі кезде өндірісте адсорбциялық процестерді кеңінен
пайдалануда:
- газды сұйықпен сіңіру арқылы дайын өнімді алу;
- газды қоспаны компоненттеріне бөлу;
- газдарды зиянды қоспаларынан тазарту;
- газды қалдықтардан бағалы компоненттерін бөліп алу.
Газдар немесе булар мен газдар қоспаларынан бір немесе бірнеше
құрастырушылардың сіңіргіш сұйықтармен сіңірілуі адсорбция деп аталады.
Сіңірілетін газды адсорбтив, ал сіңіргіш сұйықты адсорбент деп атайды.
Физикалық адсорбцияда адсорбтив абсорбентпен химиялық әрекеттеспейді. Егер
адсорбтив адсорбентпен химиялық әрекеттеспесе, ондай процесті хемосорбция
деп атаймыз.
Физикалық адсорбция көбінесе қайтымды процесс, яғни сіңірілген газды
ерітіндіден ажырату мүмкін. Мұндай адсорбцияға кері процесс – десорбция деп
аталады.
Адсорбция процесін десорбция процесімен жалғастырып өткізгенде
сіңіргіш сұйық көп рет қайталап қолданылады және сіңірілген газ таза
күйінде бөлініп алынады. Көптеген жағдайларда адсорбент пен адсорбтив арзан
және қажет емес өнім болғанда десорбция процесін өткізу қажет болмайды.
Дипломдық жұмыстың мақсаты –адсорбер құрылғыларының жұмыс принципін
қарастыру және басқа құрылғылармен салыстыра отырып, тиімділігін анықтау.
Осы мақсатқа жету үшін алға қойылған міндеттер:
- адсорбер құрылғысын және олардың түрлерін суреттеу;
- адсорбция әдісінің жіктеулін және олардың қолданылуын талдау;
- қазіргі адсорбция технологиясының адсорбер қондырғыларының
тиімділігін анықтау.
Дипломдық жұмыстың құрылымы. Дипломдық жұмыс кіріспеден, үш тараудан,
қорытындыдан қолданылған әдебиеттер тізімінен және қосымшадан құрылған.

1. Абсорбция процесінің негізі мен қолданылатын қондырғылар

Абсорбция – бұл газдар немесе булардың сұйық сіңіргіштермен
(абсорбенттермен) газдық немесе бугаздық қоспаларынан таңдамалы жұтылу
процессі.
Абсорбциондық процесстердің өнеркәсіптегі қолдаынылу аясы өте кең:
газды сұйықтықпен жұты отырып дайын өнімді алу; газдық қоспалардың оның
құраушы бөліктеріне бөлінуі; газдардың зиянды қоспалардын тазартылуы;
газдық лақтырыстардан құнды компоненттерді ұстап алу.
Физикалық абсорбцияны және хемосорбцияны бөледі. Физикалық абсорбция
кезінде газдық сұйықтықтағы еруі химиялық реакциясыз жүреді немесе бұл
реакцияның процесстің жылдамдығына әсерін азайтуға болады. Ережеге сәйкес,
физикалық абсорбция айтарлықтай жылулық эффекттерсіз жүреді. Егер сонымен
қатар газ бен сұйықтықтың бастапқы ағымдары температурасы бойынша шамалы
өзгешеленсе, мұндай абсорбцияны изотермиялық деп қарастыруға болады. Осы
өте қарапайым жағдайдан абсорбция процессінің есептелуін қарастыруды
бастаймыз.
Абсорберлерді жобалау кезіндегі негізгі қиындық техникалық
әдебиеттерде келтірілген кей кезде қарама-қайшы келетін, түрлі
тәуелділіктердің үлкен санынан кинетикалық коэффициенттерді анықтау үшін
есептік заңдылықтарды дұрыс таңдаудан тұрады. Әдетте жекелей жағдайлар үшін
дұрыс болып табылатын бұл теңдеу бойынша есептеу кей кезде ерекшеленетін,
ал кей кезде дұрыс емес нәтижеге алып келеді. Мұндағы ұсынылған теңдеулер
айнымалылардың кең интервалында салыстырмалы есептеулер мен тереңірек
сараптау, шынайы жүйеде алынған есептік деректердің дұрыстығын таңдау
нәтижесінде таңдалып алынған.
Физикалық абсорбция кезінде жұтылатын газ (абсорбтив) абсорбентпен
фимиялық өзара әрекетке түспейді. Егер де абсорбтив абсорбентпен фимиялық
қосылыс түзетін болса, онда процесс хемосорбция деп аталады.
Физикалық абсорбция көпшілік жағдайда қайтымды. Абсорбциондық
процесстердің бұл қасиетінде жұтылатын газдық ерітіндіден бөлінуі
негізделген - десорбция.
Абсорбция мен десорбцияның үйлесімділігі сіңіргішті көп рет қолдануға
және жұтылатын компонентті таза түрінде бөлуге мүмкіндік береді. Көпшілік
жағдайда десорбцияны жүргізбейді, себебі абсорбент пен абсорбтив
абсорбциядан кейін қайтадан пайдалануға болатын арзан және лақтылыстық өнім
болып табылады.
Өнеркәсіпте абсорбция процесстері негізінен газдық қоспадан құнды
компоненттерді шығару үшін және осы қоспаларды зиянды қоспалардан тазарту
үшін қолданады.
Абсорбциондық процесстер химиялық және тағам өнеркәсібінде кеңінен
таралған және маңызды өндірістің қатарының негізгі технологиялық кезеңі
болып табылады. Мысалы: абсорбция SO3 күкірт қышқылының өндірісінде,
абсорбция HCL тұз қышқылының өндірісінде, аммиактың сумен абсорбциясы
аммиак және аммиактық тыңайтқыштар өндірісінде.
Абсорбциондық процесстер жүзеге асатын қондырғыларды абсорберлер деп
атайды. Массаны берудің басқа да процесстері сияқты абсорбция фазалардың
бөліну бетінде өтеді, сондықтан да абсорберлер газ бен сұйықтық арасындағы
жанасудың дамыған бетіне ие болуы тиіс. Бұл беттің түзілу тәсілі бойынша
абсорберлерді шартты түрде келесі топтарға бөлуге болады: 1) беттік және
пленкалык; 2) саптамалы; 3) барботаждық (табақшалы); 4) тозаңдатқыш.
Химиялық және тағам өнеркәсібінде абсорбер ретіндегі кеңінен таралуға
саптамамен – тұрлі пішіндегі қатты денелермен толтырылған бағаналар ие
болды. Саптамалық бағанада саптама газ немесе сұйықтық ағынының өтуі үшін
тесің немесе саңылауға ие тіректік торларға орнатылады.
Соңғысы таратқыштың көмегімен саптамалы денені біркелкі суландырады
және төмен қарай ағып кетеді. Сұйықтықтың біркелкі таралуының саптамасының
қабатының барлық биіктігі бойынша бағананың қимасы бойынша қол
жеткізілмейді, бұл қабырғаға жақын орналасу эффектісімен түсіндіріледі –
бағананың қимасының ортасындағы саптамалардың салыну тығыздығы оның
қабырғаларына қарағанда үлкен болады. Осының нәтижесінде сұйықтық бағананың
ортасынан оның қабырғаларына жайылу тенденциясына ие. Сондықтан да
саптаманы сулануын жақсарту үшін бағаналарға 2-3 м биіктікпен қабатты түрде
(секциямен) үлкен диаметрлі саптама салады, және төменгіден басқа барлық
секциялардың астына бос шығыршық түріндегі сұйықтықтың қайта жайғыштарын
орнатады.
Саптамалық бағанада сұйықтық саптама элементі бойынша негізінен жұқа
қабықша түрінде ағып өтеді, сондықтан да фазалай байланысының беті болып
негізінен саптаманың суланған беті табылады.
Табақшалы абсорберлерде газ бен сүйықтық арасындағы байланыс арнайы
құрылғымен қамтамасыз етіледі – қозғалыс жылдамдықтарынан тәуелділікте
түрлі гидродинамикалық жағдайларда: көпіршікті, күлмен немесе сорғалап
ағатын түрде жұмыс істейтін табақшалармен.
Табақшалы бағаналық қондырғыларда ең кеңінен тараған колпактық,
сеткалық, клапандық және пластинкалық табақшалар.
Барлық табақшалық бағаналық қондырғылар қайта құю құрылғыларымен және
оларсыз (ойлы-қырлы) бола алады.
Абсорберлерді есептеудің мақсаты деп олардың габариттік өлшемдерін
анықтайды (биіктігі мен диаметрі) және газдық ағындар бойынша гидравликалық
кедергісін анықтауды санаймыз.

1.1 Адсорбердердің сипаттамасы

Адсорбция - заттың фаза көлемінен фазалар бөліну бетінде концентрлеуі,
қатты сіңіргіш бетінде газ немесе бу молекулаларының концентрлеуі [1, 102
б].
Сіңіргіш - адсорбент, ал сіңірілетін затты – адсорбтив (адсорбат) деп
атайды. Мысалы, улы немесе зиянды газдарды активті көмір арқылы сіңіру
(қосымша).
Ал, абсорбция - ол қатты немесе сұйық заттардың барлық көлемінде газ
немесе будың сіңірілуі. Мысалы: г\с (НСl\cy), г\қ (Н2\Pd). Қатты заттарда
газдар диффузиясы өте баяу өткендіктен, абсорбцияны аяқтау үшін, көп уақыт
қажет [2, 54 б].
Капилярды конденсация - сорбенттің саңылауларында немесе
капилярларында сұйық фазаның пайда болуы. Мысалы: силикогель, активтельген
көмірде органикалық заттың буы конденсациясы. Табиғи құбылыстарда судың
топырақта өтуі, жинақталуы, ұсталуы.
Хемосорбция - газ, бу, сұйықтар қатты немесе сұйық сіңіргіштермен
әрекеттесіп, нәтижесінде беткі химиялық қосыластар пайда болады. Мысалы,
металдардың оттекті сіңіруі, платина СО сіңіреді, этилен –никелде
сіңіріледі.
Адсорбция мен хемосорбция фазалардың беткі бөлігінде жүреді. Бірақ
оларды физикалық және химиялық адсорбцияға бөледі. Физикалық адсорбцияда
адсорбаттан адсорбентке электрондардын өтуі болмайды, ал химиялық
адсорбцияда -болады, сол кезде жана химиялық беткі қосылыс пайда
болады. Физикалық адсорбция - Ван-дер-Вальс күштері, немесе
молекулааралық күштер арқылы өтеді. Олар зарядталған молекулалар
арасында болады, күштердің энергиясы өте аз.
Химиялық адсорбция - химиялық күштер (иондық, ковалеттік) арқылы
болады. Олардын энергиясы Ван-дер-Вальс күштерден салыстырғанда көп,
яғни физикалық адсорбция энергиясы мен адсорбция жылуы (10 ккалмоль) аз
химиялық адсорбциямен (100 ккалмоль) салыстырғанда.
Адсорбцияға қарсы құбылыс - десорбция [3, 101 б].
Физикалық адсорбция – десорбция қайтымды процесс, ал химиялық
адсорбция - қайтымсыз немесе қайтымды болса десорбцияланған заттың
адсорбцияланатын зат басқа болады. Мысалы: (СОPt, Pt СО2,)
Адсорбциялық процестердің жүруі олардың статисткасымен және
кинетикасымен сипатталады.
Адсорбция статистикасы, яғни сұйық немесе газ фазалар аралығындағы
тепе теңдік, ол ұзақ уақыт бойы фазалар орнаған тепе-теңдік жағдайын
анықтайды. Фазалар арасындағы тепе теңдік компоненттің және сіңіргіштің
термодинамикалық қасиеттерімен анықталады және қысым, температураға, бір
фазанын құрамына тәуелді.
Адсорбция кинетикасы, яғни массаалмасу процесінің жылдамдығы,
процестің қозғаушы күшімен (яғни жүйенің тепе тендікті күйден ауытқу
дәрежесімен), сіңіргіш, компонент және инертті газ қасиеттерімен, сондай ақ
фазалар (абсорбциялық аппарат құрылысымен және оның жұмысының
гидродинамикалық режимімен) әдісімен анықталады. Адсорбциялық аппараттарда
қозғаушы күш олардың ұзындығымен өзгереді және фазалар қозғалысы түріне
(тура ағын, кері ағын және т.б.) байланысты. Мұнда үздіксіз немесе сатылы
контакт жүзеге асу мүмкін. Үздіксіз контактті абсорберлерде фазалар
қозғаласының сипаты аппарат ұзындығы бойынша өзгермейді және қозғаушы
күшінің өзгерісі үздіксіз жүреді. Сатылы контактті абсорберлер газ және
сұйықтық пен ретпен қосылған бірнеше сатыдан тұрады. Мұнда қозғаушы күші
бір сатыдан екіншіге өткенде күрт өзгереді.
Өнеркәсіпте адсорбцияның жүргізілуі десорбциямен және десорбциясыз
жүруі мүмкін. Егер десорбциясыз жүрсе, онда сіңіргіш бір рет қолданылады.
Адсорбция нәтижесінде дайын өнім, жартылай өнім немесе абсорбция газдарды
санитарлық тазарту мақсатымен жүргізілсе, канализацияға жіберілетін қалдық
ерітінді алынады.
Адсорбция мен десорбция қосындысы сіңіргішті көп реет қолдануға және
адсорбцияланған компонентті таза күйде алуға мүмкіндік береді. Ол үшін
адсорберден шыққан ерітіндіні десорбцияға жібереді, онда компоненттің
бөлінуі жүреді және де регенерленген ерітіндіні қайтадан абсорбцияға
жібереді. Осындай схемада (айналым процесс) сіңірілігіш және адсорбер -
десорбер - адсорбер жүйесінің айналады [4, 72 б].
Кейбір жағдайда (аз бағалы сіңіргіш болғанда) десорбция жүргізу
процесінде сіңіргіштерді көп ретті қолдануға тиім салынады. Мұнда
десорберде регенерленген сіңіргішті канализацияға тастап, абсорберге жаңа
сіңіргішті жібереді. Десорбцияға жайлы жағдайлар, абсорбцияға жайлы
жағдайларға кері. Десорбцияны жүргізу үшін, газды фазаға компонент бөліну
үшін оның ерітінді үстіндегі қысымы жоғары болу керек. Адсорбциясы
қайтымсыз химиялық реакцияларымен қоса жүретін сіңіргіштер десорбция
жолымен регенерацияға түспейді. Осындай сіңіргіштердің регенерациясын
тек химиялық жолмен жүргізуге болады.

1.2. Адсорбер құрылысы және қолданылуы

Сіңіргіш жылжымайтын қабаты бар периоды адсорберлерді қалыңдығы 8-10
мм болат қабатынан жасайды. Биіктігі 2,2 м-ге дейін цилиндрлік обечайканың
диаметрі 2 немесе 2,5 м болуы мүмкін және де өндіріс талабына сәйкес 3 м-ге
дейін жетеді.
Сіңіргіш жылжымайтын қабаты бар периодты адсорбер түбі мен қақпағы –
конус тәрізді. Сорбент қабатының биіктігі 0,5 бастап 1,2 м аралығында. Бұл
аппараттардағы адсорбент желтартқыш торда орналасады, ал торлар бөренеде
орналасқан [5, 82 б].
Сорбенттің тордың астына түспес үшін екі тот баспайтын болаттан
жасалынған екі қабатты тор орнатады. Торды келесі мөлшердегі тор көздерімен
қолданады
- төменгі қабат - 3,2×3,2 бастап 4×4 мм дейін, мұндағы сым диаметрі
0,9...1,0 мм;
- үстіңгі қабат 1,4×1,4 бастап 1,8×1,8 мм дейін, мұндағы сым диаметрі
0,65...0,7 мм.
Төмендегі 1 – суретте сіңіргіш жылжымайтын қабаты бар периодты
адсорбер суреттелген.

Сурет 1 – Сіңіргіш жылжымайтын қабаты бар периодты адсорбер:
1 – қиыршық тас, 2 – түсіретін есік, 3, 6 – тор, 4 – тиейтін есік , 5
– алғашқы қоспаны беруге арналған жалғастық, 7 – десорбция кезінде буды
шығаруға арналған жалғастық, 8 – қауіпсіздендіретін қақпаққа арналған
жалғастық, 9 – қақпақ, 10 – жүктер, 11 – қаттылық сақинасы, 12 – корпусы,
13 – адсорбент, 14 – тірек сақинасы, 15 – желтартқыш тор, 17 – бөренелер,
18 – қарау есігі, 19 – конденсат және суды беру үшін арналған жалғастық, 20
– барботер, 21 – түбі, 22 – бөренелер тіректері, 23 – барботер арқылы су
буын беруге арналған жалғастық.

Кірме түтікшелер мыстан немесе тот баспайтын болаттан жасалынған
реттеуші сым торлары орналасады, тор ұяшықтары 2,2×2,2 мм, ал сым диаметрі
0,8 мм. Су буы десорбцияны енгізу үшін тордың астында орналасқан диаметрі 4-
6 мм сақиналы барботер арқылы түседі. Адсорбердің жоғарғы қақпағында
қауіпсіздендіретін қақпаққа арналған жалғастық болады [6, 74 б].
Сіңіргіш жылжымайтын қабаты бар периодты адсорберлерді мынандай
жағдайларда қолданылады:
1. Газды сұйықпен сіңіру жолымен дайын өнім алу. Мысал ретінде:
күкірт қышқылы өндірісінде S03 абсорбциясы, азот оксидтерінің сумен (азот
қышқылы өндірісі) немесе сілтілік ерітінділермен (нитраттар өндірісі)
абсорбциясы. Бұл жағдайларда абсорбция десорбциясыз жүреді.
2. Қоспадағы бір немесе бірнеше бағалы компоненттерді алу үшін газ
қоспаларын бөлу.Бұл жағдайда қолданылатын сіңіргіштің бөлінетін компонентке
сіңіргіштік қасиеттері жоғары, ал газ қоспасының құрамды бөліктеріне төмен
болу керек (таңдамалы немесе селективті адсорбция). Мұнда адсорбцияны
десорбциямен бірге айналым процесте жүргізеді
3. Зиянды компонент қоспаларынан газды тазарту. Мұндай тазарту газдар
өндірісінде рұқсат етілмейтін қоспаларды жою үшін қолданады (мысалы, мұнай
және кокс газдарын H2S тазарту, аммиак өндірісіндегі азотсутекті қоспаны
С02және СО тазарту, контакті күкірт қышқылы өндірісіндегі күкіртті газды
кептіру). Осыдан басқа, атмосфераға бөлінетін газдардың санитарлық
тазартуын жүргізеді (мысалы, отынды газдардың SO2 тазарту; абгазды С12
тазарту; минералды тынайтқыштар өндірісінде бөлінетін газдарды фторлы
қосылыстардан тазарту).
Көрсетілген жағдайда алынатын компонент одан әрі қолданылады,
сондықтан оны десорбция жолымен бөліп алады немесе ерітіндіні сәйкес
өндеуге жібереді. Кейде, егер алынатын компонент мөлшері өте аз болса және
сіңіргіш бағалы емес болса, абсорбциядан кейін ерітіндіні канализацияға
жібереді.
4. Газ қоспасынан бағалы компоненттерді ұстау (Улавливание),оны
болдырмау ұшін, сондай ақ санитарлық мақсатымен жүргізеді, мысалы, ұшқыш
ерітінділер рекуперациясы.
Газды қоспаларды бөлу үшін, газдарды тазарту үшін және бағалы
компоненттерді ұстау үшін абсорбциямен бірге басқа да әдістер: адсорбция,
терең суыту және т.б. қолданады. Әдісті таңдау техника экономикалық
мақсатымен анықталады. Әдетте абсорбция компонентті толық бөліп алуды
талап етпесе қолданылады.

1.3 Адсорбер құрылғысы және олардың түрлері

Адсорбер - адсорбция процесі өтетін газдарды, буларды немесе
ерітінділерді қатты сорбентке сіңіру үшін қолданылатын құрылғы. Газдарды,
сұйықтықтарды және ерітінділерді зиянды қоспалардан тазарту үшін, газдар
мен сұйықтықтардың коспаларынан және ерітінділерінен олардың бағалы
бөліктерін бөліп алу үшін және түсін өзгертетін немесе ластайтын
қосымшалардан тазарту үшін пайдаланылады [7, 109 б].
Адсорбер мұнара түрінде немесе араластырғышы бар ыдыс түрінде
жасалады. Газдар немесе сұйық заттардың қоспалары, ерітінділер адсорбенттер
қабаттарынан өткізіліп, белгілі бір уақыт мөлшерінде араластырылады. Ал
адсорбент сіңірілетін заттармен қанықтырылғаннан кейін оны десорбция
процесіне жібереді.
Алғашқы абсорбциялық қондырғылар екі колоннадан тұрды: абсорбер мен
десорбер және бірқатар жылу алмастырғыштар. Бұл схема бойынша
абсорбцияланатын көмірсутектердің басым бөлігі десорберді суару
сиымдылығынан конденсацияланбайтын газдармен (метан және этанмен) бірге
жоғалады. Жоғары қысымда алынған немесе төмен температурада десорбцияланған
буда конденсацияланған конденсатта көп мөлшерде метан мен этан болады. Бұл
бу тәрізді күйде десорберден шығатын қоспадан пропан мен ауырлау
көмірсутектерді бөліп алуды анағұрлым қиындата түседі.
Сосын оларды конденсациялау қажет. Конденсациялау үшін жоғарылау қысым
және төмен температура, ал буландыру үшін керісінше – төмен қысым мен
жоғары температура қажет. Бұл абсорбциялау процесінің параметрлерін
таңдауды регламенттейтін негізгі факторлардың бірі болып табылады.
Абсорбциялық қондырғыда біртіндеп көп ретті конденсациялау
(абсорберде), көп ретті буландырып шығару (десорберде) және бір ретті
конденсациялау (суару сиымдылығында) өтеді. Абсорбциялық бөліп алу – ескі
әдістердің бірі. Ең көп тарағаны маймен абсорбциялау схемасы болып табылады
. Қондырғы құрамына үш колонна енеді: абсорбер, абсорбциялық-буландырып
бөлу колоннасы – метан мен этанды булап бөлуге арналған түбінен
қыздырылатын абсорбер (АБК), десорбер.Оларда абсорбент ретінде әдетте
мұнайдың керосиндік немес дизельдік фракциясы қолданылады. Газбен жұмыс
істейтіндер мұндай абсорбентті май деп атайды, сондықтан да қондырғы
маймен абсорбциялау деп аталады.
Қазіргі кезде адсорбердің көпсекциялық түрі кеңінен қолданылады (сурет
2 А).
Абсорбердің тағы бір таралған түрі – сақиналы абсорбент қабаттары бар
адсорбер. Оның конусының биіктігі тазалауға келетін газ ағынына қарсы
бағытталған (сурет 2 Ә).

А)
Ә)
Сурет 2 - А) Қозғалыссыз адсорбент қабаттары бар көпсекциялы адсорбер
түрі: 1 – аппарат корпусы, 2 – адсорбент қабаты
Ә) Сақиналы адсорбент қабаттары бар адсорбер: 1 – корпус; 2 –
адсорбент қабаты
Аса зор қызығушылықты мерзімді әрекетті адсорберлер танытты. Олардың
бір корпусында адсорбция және десорбция кезеңдері біріктірілген (сурет 3).
Сегіз адсорбциялық ұяшықтар 1 қалпақшаның 2 шеңбері бойынша
орналасқан. Ол қалпақша бос білікпен 3 біріктірілген. Біліктің орналасауына
байланысты ұяшықтардың жарты бөліктері адсорбция режимінде, ал жартысы –
десорбция режиімінде болады.
Адсорбция режиімінде тазаланатын газ штуцер 4, фильтр 5, тоңазытқыш 6,
газүргіш 7 арқылы қалпақшаның 2 кеңістігіне өтіп, қуыс коллекторы 8 арқылы
сәйкес ұяшыққа 1 таралады.
Алдын ала қабат жылу жұтқыш 9 арқылы өтіп, газ адсорбент қабатына 10
өтеді және саңылаулар арқылы 11 корпус пен қалпақшаның 2 арасындағы
кеңістікке түседі де, адсорберден штуцер 12 арқылы шығады.
Десорбциялық циклде су буы бос біліктің 3 жоғарғы жағымен құбыр 13
арқылы адсорбент қабатына 10 түседі, содан кейін жылу жұтқыш 9 қабаты
арқылы, және де бөленген компонентпен қуыс коллектор 8, камера 14 арқылы
және бос біліктің 3 төменгі жағымен өтіп, саңылаулар арқылы 15 камераға 16
шығып, одан құбыр өткізгіші 17 бойынша конденсаторға 18 бағытталады.
Конденсат құбыр өткізгіші 19 арқылы жойылып, тұндырғышқа 20 ағады [8,
107 б].
Құрамдастырылған адсорбер бағанадан I тұрады, оның ішінде биіктігі
өзімен бірдей тарелкалар 1 мен қайрау құрылғылары 2 орналасқан. Камераның
II ішінде оның цилиндрлік бөлігінен аралық бункер 4 төмен ғарай түседі,
оның ішінде қайрау құрылғысы 5 арқылы тарелканың жоғарғы жағына адсорбент
қозғалады.
Газ ағыны тазалауға аппараттың төменгі жағына штуцер 6 арқылы түсіп,
барлық тарелкалар арқылы өтіп, содан кейін қозғалатын қабат жаққа қарай
бағытталады (камера 11). Бұл жерде газ ағынын қайта тазалау жүргізіліп,
штуцер 7 арқылы тазаланған газ адсорберден шығады.

Сурет 3 – Шеңбер бойынша қозғалатын адсорбент қабаттары бар адсорбер:
1 – ұяшықтар, 2 – қалпақшасы, 3 – бос білік, 4 – адсорберге газ ағынын
енгізуге арналған штуцер, 5 – фильтр, 6 – тоңазытқыш, 7 – газүргіш, 8 –
қуыс коллектор, 9 – жылу жұтқыш, 10 – адсорбент қабаты, 11, 15 –
саңылаулар, 12-таза газды шығаруға арналған штуцер, 13 – құбыр, 14,16 –
камералар, 17,19 – құбыр өткізгіштер, 18 – конденсатор, 20 - тұндырғыш

Адсорбент штуцер 3 арқылы аппаратқа түсіп, аралық бункер мен
тарелкалар арқылы өтіп, бағанадан штуцер 8 арқылы шығарылады.
Адсорбердің тағы бір түрі – құрамдастырылған адсорбер (сурет 4).

Сурет 4 – Құрамдастырылған адсорбер: I – бағана, II – камера, 1 –
тарелка, 2,5 – қайрау құрылғылары, 3 – адсорбент енгізуге арналған штуцер,
4 – аралық бункер, 6 – газ ағынын енгізуге арналған штуцер, 7 – таза газ
ағынын шығаруға арналған штуцер, 8 – өңделген адсорбентті шығаруға арналған
штуцер

Сонымен, қорытындылай келе, адсорбциялық әдіс – табиғи газды құрғату
үшін қатта сіңіргіштерді қолданылатын әдістердің бірі. Адсорбция үш
кезеңнен тұрады:
1. Газды құрғату (12 – 20 сағат);
2. Адсорбентті регенерациялау (4 – 6 сағат);
3. Адсорбентті суыту (1 – 2 сағат).

2. Саптамалы абсорберді есептеу

Есептеудің негізгі мақсаты болып абсорбердің биіктігі мен диаметрін
анықтау табылса, онда массоберу бетінің және фазасының жылдамдығын анықтау
қажет.
Масса беру бетін масса берудің негізгі теңдеуінен анықтаймыз:

(1)

мұндағы М – жұтылатын заттың массасы, кгс;
Кх, Ку – сәйкесінше сұйықтықтық және газдық фаза бойынша масса
беру коэффициенттері, кг(м2с);
- сұйық және газдық фазалардың концентрацияларының
бірлігінде сәйкесінше өрнектелетін абсорбцияның қозғалтқыш күші.
Есептеулерде қатыстық бірліктерде өрнектелген концентрацияларды
қолданатын боламыз.
Таралатын компоненттің қатыстық концентрациясын қолдану біркелкі
концентрациялардың теңдеулерін минимизациялауға және есептеулерді
айтарлықтай қарапайымдауға мүмкіндік береді.
Фаза бойынша жүктемелерді сәйкесінше тасымалдаушылардың массалық
шығындарында өрнектейтін боламыз, кгс.
(1) теңдеуді ешшу үшін М, және анықтаймыз.

2.1. Сіңіргіштің шығынын және жұтылатын заттың массасын анықтау

Уақыт бірлігінде сіңіргішке (су) газдық қоспадан (Г) абсорбциялау
процессінде өтетін аммиак массасын (NH3) материалдық баланс теңдеуінен
табамыз:

(2)

мұндағы L,G – сәйкесінше таза сіңіргіштің және газдың инерттік бөлігінің
шығындары, кгс,
- сұйықтықтың бастапқы және соңғы концентрациясы, кгкг;
- газдың бастапқы және соңғы концентрациясы, кгкг.
Өлшемділікті есептеу үшін таңдалғанға фаза құрамын, газ және сұйықтық
бойынша жүктемені өрнектейміз

(3)
мұндағы - қалыпты жағдайдағы аммиактың тығыздығы,
(3) теңдеу бойынша аламыз:

Ары қарайғы есептеулерді жүргізу үшін абсорбцияның қарастырылып
отырған біркелкі және жұмыс концентрацияларының сызықтарын тұрғызамыз.
Біркелкі концентрациялардың сызығының теңдеуі келесі түрге ие:

(4)

мұндағы - М сұйық фазадағы БУ қатыстық концентрациясы, кмолькмоль М;
- газдағы (Г) NH3 концентрациясының мәніне сәйкес
тепе-теңдік, кгкг;
m – таралу коэффициенті, кгкг (тепе-теңдік сызығының иілу
бұрышының тенгенсі) m = 1,3 [1].
(4) теңдік бойынша 0-ден 0,05 дейінгі мәндерді бере отырып тепе-тең
концентрациялардың сәйкес келетін мәндерін есептеп шығарамыз . Есептеу
нәтижелері 1 кестеде келтірілген

Кесте 1. Аммиак-су жүйесінің тепе-теңдік құрамы:
кгкг 0 0,005 0,01 0,0125 0,015 0,02 0,025
кгкг 0 0,0065 0,013 0,0162 0,0195 0,026 0,0325

1 кестенің деректері бойынша ке - [4] диаграммада тепе-теңдік
сызығын тұрғызамыз - түзу 1.
Жұмыс концентрацияларының сызығын тұрғызу үшін АВ – түзу 2 оның
шығынын шарттайтын және абсорбердің өлшемдеріне және гидравликалық
кедергісіне әсер ететін жұту майында NH3 соңғы концентрациясын
анықтаймыз.
Сондықтан да химиялық өндіріс үшін минималдыдан 1,5 есеге
көп сіңіргіштің оптималды шығынан шыға отырып таңдайды [1,4].
Материалдық баланс теңдігінен

(5)
осыдан
мұндағы - бастапқы құрам газымен тепе-тең сұйықтықтағы NH3
концентрациясы. 1 сурет бойынша
(5) теңдеу бойынша

(5) теңдеуден су шығыны (сіңіргіш) тең болады:

Сіңіргіштің меншікті шығыны (газдың инертті бөлігінің 1 кг-на)

2.2 Процесстің қозғаушы күшін анықтау

Абсорбция процессінің қозғаушы күші болып жүйенің тепе-теңдік
жағдайынан ауытқу дәрежесі табылады. Сәйкесінше, абсорбердің биіктігі
бойынша әрбір нүктеде ол жұмыс және оған сәйкес тепе-теңдік
концентрациясының арасындағы айырма ретінде есептеле алады. Абсорбердің
биіктігі бойынаша қозғаушы күш өзгеретіндіктен оның орташа шамасын есептеу
үшін абсорбердің ұштары бойынша қазғаушы күштерді анықату қажет (жоғарыдан
және төменнен).
Фаза құрамының арасындағы сызықты тепе-тең тәуелділік жағдайы үшін
газдық фазаның концентрациясының бірлігінде қозғаушы күшті анықтаймыз [1]:

(6)

мұндағы - үлкен қозғаушы күш; - кіші қозғаушы күш.

Сурет 4 – ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.