Рекуперация (обработка сырья)

Рекуперация — процесс улавливания и возвращения в рабочий цикл сырьевых материалов и полупродуктов.

Основные сведения

Для рекуперации используются два основных метода:

• адсорбционный;
• компримирование (в нефтепромышленности).

Компримирование экономически эффективно при концентрациях рекуперируемых веществ 5—10 г/м³.

В большинстве случаев для рекуперации используется сорбция на активированном угле.

Применяемое оборудование

Основные типы адсорберов, используемых при рекуперации:

• вертикальный адсорбер;
• горизонтальный адсорбер;
• адсорбер с развернутой шихтой;
• адсорбер с движущимся слоем сорбента.

Виды рекуперации

Как правило, рекуперация ведётся по двух-, трёх- или четырёхфазной схеме.

В четырёхфазной схеме различают следующие стадии:

• адсорбция;
• десорбция (в качестве десорбирующего агента обычно применяется водяной пар) + отделение искомого вещества от десорбирубщего агента (при помощи декантации или ректификации);
• сушка слоя сорбента;
• охлаждение слоя сорбента.

В трёхфазной схеме различают два типа:

• Вариант без сушки:
  • адсорбция;
  • десорбция (в качестве десорбирующего агента применяется нагретый инертный газ) + отделение искомого вещества от десорбирующего агента;
  • охлаждение слоя сорбента.

• Вариант без охлаждения

• • адсорбция, на стадии адсорбции охлаждение производится потоком очищенного воздуха;
  • десорбция (в качестве десорбирующего агента обычно применяется водяной пар) + отделение искомого вещества от десорбирубщего агента (при помощи декантации или ректификации);
  • сушка слоя сорбента.

Из этих двух вариантов чаще используют трёхфазный цикл рекуперации без охлаждения.

В двухфазной схеме различают следующие стадии:

• подача нагретой до 35 °C паровоздушной смеси, затем нагретой до 65 °C паровоздушной смеси (то есть параллельно адсорбции идёт сушка);
• десорбция (в качестве десорбирующего агента обычно применяется водяной пар) + отделение искомого вещества от десорбирубщего агента (при помощи декантации или ректификации).

При концентрации рекуперируемого компонента более 3 г/м³ выгоднее вести четырёхфазный цикл, при концентрации рекуперируемого компонента менее 3 г/м³ — трёхфазный.

Инженерные расчёты рекуперации

Количество испаряющегося растворителя

Количество испаряющегося растворителя вычисляется по формуле:

$A\cdot {\frac {M\cdot D}{R\cdot T}}\cdot F\cdot \tau \cdot {\frac {p_{*}-p'}{l}}$

где:

• А — коэффициент, являющийся функцией критерия Рейнольдса (A=f(Re));

А = 0.5 ·Re^0.58

• M — молярная масса;
• D — коэффициент диффузии вещества в воздухе;
• F — поверхность испарения;
• τ — время испарения;
• p_* упругость паров (давление насыщенных паров жидкости);
• p' — давление пара жидкости;
• l — длина воздушного потока над поверхностью испарения.

Второй способ нахождения количества испаряющегося растворителя — по справочным данным через величины обратных скоростей испарения (в качестве эталона взят диэтиловый эфир, ω = 1).

См. также

• Рекуперативное торможение