Промышленный адсорбер – фильтр для адсорбционной очистки воздуха
Изготовитель пылеулавливающего, дымо- и газоочистного оборудования «ПЗГО» с теплом приветствует читателей Дзена и предлагает к рассмотрению виды, устройство и принципы работы такого воздухоочистного аппарата как адсорбер.
Мы более 30 лет профессионально вовлечены в проектирование, производство и внедрение надежных, компактных, эффективных и доступных адсорбционных фильтров, которые на текущий момент показывают средний КПД ≈ 99% на более чем 200 индустриальных участках России и Евразии.
Понятие адсорбции, отличие от абсорбции
Воздухоочистной или газоочистной фильтр называется адсорбционным, если его основное назначение – адсорбирование нежелательных примесей (газовых или микроаэрозольных) в слое твердого наполнителя (т.н. адсорбента).
АДсорбция – это процесс осаждения микропримесей в ПОВЕРХНОСТНОМ слое материала, в то время как под АБсорбцией понимается распределение уловленного загрязнителя ПО ВСЕМУ ОБЪЕМУ материала (как правило, внутри жидкого абсорбента или воды).
Оба этих явления являются подтипами более обширного феномена – сорбции (лат. sorbere – поглощать, впитывать) – который описывает любое поглощение, растворение одного вещества в другом.
Назначение адсорберов
В традиционном приложении под адсорбционной фильтрацией чаще всего имеется в виду поглощение технологически нежелательных или токсичных газов, но поскольку адсорбенты также демонстрируют высокую активность в отношении захвата жидкостей, адсорберы нередко используются и как аппараты для тонкого, финального осушения воздуха / газов.
Вертикальный адсорбер для промышленной сероочистки, сделано в "ПЗГО"
Исходя из этого вырисовываются и ключевые области применения адсорберов – это очистка воздуха от токсичных газов, паров и аэрозолей: сероводород, сероуглерод, пары ртути, кетоны, эфиры, меркаптаны, диоксид серы, фураны, альдегиды, тиолы, скатолы и т. д.
Исключительную эффективность показывают адсорберы и в улавливании летучих углеводородных паров, что делает эти агрегаты незаменимыми на участках перелива – как ядро систем аварийной нейтрализации паров бензина, керосина и других токсичных, взрыво- и пожароопасных ЛОС.
Важна роль адсорберных фильтров и на участках мусоросжигания, поскольку наиболее токсичные дымовые соединения – диоксины – возможно качественно обезвредить / уловить ТОЛЬКО с помощью адсорбера.
Адсорбционные колонны можно применять не только для очистки воздуха, но и для сепарации одного газа от другого, (например, для очистки метана от сероводорода в биогазовых установках), а также для сепарации газовых компонентов воздуха – производство чистого азота, кислорода, инертных газов.
В качестве адсорбента очень часто используется активированный уголь, и такие фильтры нередко применяются для очистки воды (обезжелезивание, дехлорирование). Впрочем, обычно их называют не адсорберами, а именно угольными фильтрами для воды.
Принцип работы адсорбера
Принцип работы адсорбционного фильтратора или сепаратора прямо соотносится с фундаментальными свойствами адсорбента, который работает по принципу молекулярного сита – частицы (газовые или микромеханические), чей размер меньше пор адсорбента, проходят насквозь, крупные же молекулярные или аэрозольные конгломераты «застревают» в порах, подобно тому, как крупные камушки остаются на металлической сетке при просеивании грунта. В некоторой степени в адсорбционный захват вовлекается и микро-химическое взаимодействие веществ, об этом – ниже на странице.
Производители адсорбентов, отталкиваясь от конкретных условий, выпускают твердосорбционные наполнители с определенным размером пор, которые позволяют выборочно, селективно улавливать те или иные поллютанты.
Поры принято условно делить на микро-, мезо- (средние) и макропоры с размерами до 2 нм, от 2 до 50 и свыше 50 нм. соответственно.
Так, на рынке можно найти адсорбенты, специально предназначенные для захвата сернистого газа, меркаптанов, топливных смесей, сероводорода и других соединений.
Адсорбенты
В качестве адсорбентов используются твердые высокопористые материалы натурального, синтетического или полусинтетического происхождения.
Наиболее популярный (и эффективный) наполнитель для адсорбционных фильтров – активированный уголь, который даже без какой-либо подготовки уже имеет значительное количество пор и демонстрирует хорошие сорбционные / емкостные свойства.
Угольный фильтр – краткая презентация от "ПЗГО"
Тонкая молекулярная фильтрация и способность к осушке влаги, обеспечиваемая углем, широко используется выживальщиками и туристами: носок с углем от костра, помещенный на ночь внутрь ботинка, прекрасно уничтожает неприятные запахи о просушивает обувь на привале.
Активация угля – это его продувка перегретым (800-900 градусов Цельсия) водным паром или, реже – углекислым газом, который «пробивает» закупоренные поры и увеличивает их количество.
Прибегают и к химической активации адсорбентов, пропитывая их специальными реагентами, а потом нагревая без доступа воздуха.
Площадь поверхности 1 грамма активированного угля может достигать 2000 и более м2; этим и объясняется его сорбционная эффективность.
Помимо угля в адсорбционный фильтр могут быть загружены и другие твердые микропористые сорбенты: алюмосиликаты (природные, синтетические и полусинтетические цеолиты), силикагель, а также пористые полимеры, в том числе, с металлическими диффузионными пропитками.
Что касается геометрической дистрибуции адсорбента, то обычно это гранулы, таблетки, шарики, пеллеты или крошка.
Стационарный и псевдоожиженный слой
Адсорбент в большинстве исполнений аппаратов находится в стационарном (неподвижном) состоянии, но в редких случаях оправданно создание в рабочей камере адсорбера т.н. псевдоожиженного / кипящего слоя, который формируется в результате точного баланса давлений входящего потока и сопротивления газоочистного агрегата.
Наполнитель словно парИт, переливается внутри рабочей камеры; массив твердых тел начинает проявлять свойства жидкой среды.
Демонстрация работы псевдоожиженного слоя (твердые гранулы)
Главные преимущества кипящего слоя – это малое пневматическое сопротивление, а также – иногда – возможность проведения десорбции уловленных поллютантов в единой рабочей камере.
С другой стороны, непрерывное трение твердых гранул друг об друга в процессе «сухого кипения» приводит к истиранию, уменьшению объема (деструкции) адсорбента и образованию пылевых включений, которые сводят на нет все преимущества фильтра, если рассматривать последний как аппарат для тонкой очистки воздуха.
В подавляющем большинстве случаев адсорбционный угольный фильтр со стационарным слоем обеспечивает необходимую и достаточную степень воздухо- / газоочистки при приемлемом пневмосопротивлении установки.
Ориентация: горизонтальные и колонные адсорберы
Что касается ориентации адсорберных газо- и воздухоочистных аппаратов, то наиболее распространенным форм-фактором является башенное / колонное исполнение. Это технически удобно и целесообразно, поскольку вертикальное (снизу вверх) пропускание загрязненной среды через колонну обеспечивает максимальный контакт адсорбента и содержащихся в среде поллютантов.
Вдобавок, ровная обширная внутренняя поверхность рабочей камеры облегчает сброс отработанного и загрузку свежего наполнителя в башню. Удобно колонное исполнение и в плане нанесения кислото-, термо- или термокислотостойкой футеровки, (если это требуется).
Впрочем, изготавливаются адсорберы и в горизонтальном формате. Если подвод среды обеспечен надлежащим образом и контакт сред отвечает теоретическим расчетам, удобен механизм загрузки и выгрузки, то горизонтальное, (а также любое иное) исполнение – допустимо.
Отдельно стоит упомянуть т.н. кольцевые адсорберы, которые представляют собой крупногабаритные многомодульные установки, использующиеся, как правило, на крупных нефтехимических и нефтегазоперерабатывающих предприятиях.
Кольцевые фильтры отличаются исключительно высокими показателями производительности и не менее высокими операционными тратами, поэтому их использование оправданно только в случае тщательно просчитанной и обоснованной экономической целесообразности.
«ПЗГО» предлагает к изготовлению надежные, эффективные и доступные адсорбционные аппараты и комплексы широкого поля производительностей, отличающиеся повышенной компактностью (при среднем КПД улавливания нежелательных примесей ≈ 99%).
Каталитические адсорберы
Адсорбционные и угольные фильтры часто называют каталитическими. Все знают, что катализ – это, простыми словами, ускорение химической реакции за счет определенного вспомогательного компонента – т.н. катализатора.
И хотя слово «на слуху», большинство не знает, что, пожалуй, главной особенностью каталитической реакции является ее обратимость. Именно это свойство лежит в фундаменте принципа работы промышленных адсорберов.
Встает вопрос, что в угольном фильтре является катализатором? Ответ прост – сам уголь (или иной адсорбент), в том или ином смысле, является катализатором.
Если мы рассмотрим реакцию адсорбционного захвата под теоретическим микроскопом, мы увидим, что задержание загрязнителей происходит, если так можно выразиться, на электромагнитной основе.
Силы Ван-дер-Ваальса – глубинный принцип адсорбции
Все химические соединения (и, вообще, любые материалы) имеют на поверхности заряженные диполи (или иные, более сложные, электромагнитные формирования). Именно взаимная ориентация зарядов (плюс к минусу) и создает эффект примагничивания, налипания одних веществ на другие. Эти силы в физике также известны как силы Ван-дер-Ваальса.
Следует также отметить, что реакции захвата, идущие в адсорберах в реальных производственных условиях, протекают по достаточно сложной схеме, которая включает в себя как физический захват в микропорах (т.н. физиосорбция), так и химическую реакцию (с образованием новых соединений или со ступенчатым изменением и последующим восстановлением исходной формулы загрязнителя).
В зависимости от условий, температуры и природы загрязнителя, реакция может быть смещена как в сторону физического захвата, так и в сторону хемосорбционного взаимодействия.
Десорбция и регенерация адсорбента
Так или иначе, по мере работы загрязнитель накапливается в адсорбенте, и через определенное время, (рассчитанное теоретически или по газоанализатору / иному датчику), наполнитель подлежит замене или регенерации.
Поскольку сорбционная емкость адсорбентов велика, стоимость как правило, доступна, а объемы очистки не исчисляются миллионами кубометров в час, то наиболее рациональным подходом является простая перезагрузка наполнителя в фильтре, (истощенный адсорбент сдается на регенерацию).
Под регенерацией понимается извлечение уловленных загрязнителей из сорбента (т.н. десорбция) и восстановление его исходных свойств (реактивация).
Десорбция и реактивация зачастую могут проводиться в рамках одной процедуры, в целом, схожей с первичной активацией наполнителя.
Это может быть термическое прокаливание, продувка горячим водяным паром, кислородом или другими газами, (как правило, высокотемпературными).
Регенеративные процедуры позволяют извлекать из адсорбента уловленные поллютанты или их производные.
Так, например, из угля, работавшего на улавливание масляных туманов, возможно извлечение чистого масла в объеме до 60 кг. на 100 кг. адсорбента. Из актикарбона, который работал на захват сероводорода возможно получать элементарную серу высочайшей степени чистоты.
Конечно же, регенерацию невозможно проводить бесконечно. К примеру, для активированного угля количество циклов регенерации равняется 100-150. После этого он подлежит финальной утилизации.
Характеристики адсорберов от «ПЗГО»
Все промышленные адсорбционные фильтры, изготавливаемые на нашем заводе, обладают нижеследующим перечнем преимуществ:
- Производительность по потоку – от десятков м3/час до сотен тысяч м3/час;
- Средний КПД очистки ≈ 99%, (в том числе для кислых, экстремально токсичных и дурнопахнущих соединений);
- Температурный режим – до +600 градусов Цельсия (с футеровкой);
- Малое сопротивление установок;
- Широкая комплектность поставки: сам адсорбер и вся вспомогательная инфраструктура (газоходы, вентиляторы, обслуживающие конструкции, системы контроля, управления и автоматизации, электрокоммутация, опционально – массив адсорбента);
- Надежность, безотказность, долговечность, простота в монтаже и эксплуатации;
- Стоимость доступна даже для средних и малых производственных участков.
Заказ, изготовление и ввод газоочистного оборудования в эксплуатацию
По любым вопросам, касающимся проектирования, изготовления и приобретения промышленных адсорберов для тонкой очистки воздуха и дезодорации, пожалуйста, обращайтесь к нам через контакты нашего сайта gas-cleaning.ru или заполняйте удобный Опросник Заказчика.
Быстро произведем и доставим фильтры до любой точки Евразии. Монтаж, шефмонтаж. Обучение штата навыкам работы с оборудованием. Гарантия.
