Как правильно адсорбер или абсорбер: Абсорбционная и адсорбционная очистка газов: отличия, принцип работы

Содержание

Как правильно удалить адсорбер

В автомобиле адсорбер поглощает пары топлива из системы вентиляции бензобака и подает их на впуск, ибо по экологическим нормам бензобак должен быть изолирован от атмосферы.

Из Википедии;

Адсо́рбер (от лат. ad — на, при и sorbeo — поглощаю) — аппарат для поглощения (сгущения) поверхностным слоем твердого тела, называемого адсорбентом (поглотителем), растворенных или газообразных веществ, не сопровождающееся химической реакцией. Адсорбер применяется в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Процесс, происходящий внутри этого аппарата называется адсорбция.

Система фильтрации паров бензина. Схема довольно условна, но отражает суть. Пары бензина из бака проходят через угольный фильтр, очищаются и подаются на впуск через электромагнитный клапан, управляемый ЭБУ.

Теперь первый вопрос — зачем фильтровать пары бензина если они все равно идут на впуск? Ответ прост — откорректировать программу управления двс добавлением n-го числа чистого воздуха на входе намного проще чем проводить коррекцию по топливно-воздушной смеси (пары бензина из бака) неизвестной пропорции.

А теперь и ответ на главный вопрос — зачем его удалять?
Так вот, хоть некоторые производители и заявляют что ресурса у этого девайса хватит на весь срок эксплуатации авто, но мы то знаем что они лукавят )

В общем со временем адсорбер забивается и перестает пропускать воздух. В результате в баке мы получаем избыточное давление, мешающее нормальной работе бензонасоса. В салоне (иногда под капотом) мы получаем периодический запах бензина, пары которого выдавливает из трубки вентиляции. А двигатель начинает работать на обогащенной смеси из за нехватки воздуха.

А теперь угадайте как в нашей стране решают эту проблему? Правильно, большинство просто выкидывают адсорбер и глушат систему как показано на схеме:На трубку от бензобака обычно одевается топливный фильтр от карбюраторной классики, а электромагнитный клапан, через который должен идти чистый воздух в двигатель, просто глушат болтом.

На картинке я уже написал что это неправильно и вот почему. Такой способ удаления адсорбера решает проблему лишь отчасти. Да, запах бензина пропадает, бак вентилируется, но воздух на впуск как не подавался так и не подается, двигатель продолжает работать на богатой смеси.

А теперь следующая схема:И вот на ней уже показано как НАДО делать. На шланг от клапана к адсорберу одевается все тот де фильтр от классики, который теперь выполняет роль воздушного фильтра и не дает попасть грязи в ресивер. Именно так топливо-воздушная смесь приводится к нормальным параметрам.

Ну а теперь пару наглядных фото того, как это все выглядит на самом деле:Тут все понятно, одна трубка идет к бензобаку, вторая через клапан к двигателю.

Введите электронную почту и получайте письма с новыми поделками.

Нижняя часть адсорбера. Тут расположен штуцер для подачи воздуха из атмосферы, для того чтобы в адсорбере не создавался вакуум. Так это все сделано на моей машине. Трубку из бака фоткать не стал, к ней и без телефона то сложно подлезть

Как заменить абсорбер в ваз 2112 своими руками

Абсорбер ваз 2112 выглядит так

Абсорбер ваз 21124 устанавливается на все автомобили, выпущенные в соответствии стандартам экологичности евро-3, по этому стандарту пары бензина не выбрасываются в атмосферу, а задерживаются. Для соблюдения этих требований, в топливную систему автомобиля дополнительно встраивается абсорбер.
Абсорбер на ваз 21124, соединяется с топливной системой, улавливает пары бензина, тем самым, предотвращая их выброс в среду, рассмотрим, что это за агрегат, и принцип работы.

Устройство абсорбера

Многие владельцы ваз 2112 что такое абсорбер не имеют понятия, давайте разберемся, начиная с названия:

  • Абсорбция — это явление поглощения газов твердыми либо жидкими веществами. В нашем случае с автомобильной системой, в качестве абсорбента выступает уголь, этим углем и наполнен абсорбер (такой же принцип применен в противогазе)
  • Сейчас рассмотрим данный агрегат на примере ваз 2112, абсорбер что это, с двигателем инжекторного типа
  • В инжекторной системе впрыска, имеющей обратную связь, используется система для улавливания топливных паров
  • Подобная система включает в себя адсорбер, который устанавливается в двигательном отсеке, клапанов, сепаратора, а так же соединительных шлангов
  • В такой системе пары топлива, образующиеся в баке, частично конденсируются внутри сепаратора, а конденсат сливается в бак
  • Не сконденсировавшиеся пары выходят через двухходовой и гравитационный клапан
  • Клапан гравитационный служит для предотвращения вытекания бензина из бака, если вдруг автомобиль опрокидывается, а двухходовой клапан необходим, чтобы воспрепятствовать возникновения чрезмерного давления либо сильного разрежения внутри топливного бака
  • После этого пары бензина попадают внутрь адсорбера, где и происходить их поглощение активированным углем
  • От второго штуцера адсорбера отходит шланг к дроссельному узлу, а от третьего шланг через электромагнитный клапан связан с атмосферой
  • Обычно на остановленном моторе третий штуцер всегда перекрыт при помощи электромагнитного клапана, получается, что адсорбер с атмосферой не сообщается
  • А при запуске мотора контроллер в системе впрыска подает управляющие импульсы к клапану с частотой около 16Герц
  • Тогда клапан открывается и через полость адсорбера происходит продувка его сорбента (угля) — пары бензина через шланг вместе с воздухом попадают в ресивер
  • Чем выше потребление воздуха мотором, тем больше получается длительность импульсов и интенсивнее осуществляется продувка
  • Если система впрыска работает без обратной связи, тогда система улавливания бензиновых паров состоит лишь из сепаратора, имеющего двухходовой обратный клапан
  • Фильтр воздуха располагается в левом переднем отделе двигательного отсека и крепится тремя резиновыми держателями — опорами
  • Фильтр содержит бумажный элемент, при смене его гофры необходимо располагать параллельно оси машины
  • Через фильтр воздух проходит к датчику расхода воздуха, затем попадает через впускной шланг к дроссельному узлу
  • Сам дроссельный узел крепится на ресивере
  • При нажатии на педаль газа, владелец приоткрывает заслонку дроссельную, тем самым, изменяя объем поступающего в мотор воздуха, и соответственно, горючей смеси, так как подача бензина рассчитывается его контроллером в строгой зависимости от потребляемого воздуха

Вынимаем агрегат, после ослабления стягивающего хомута

Самостоятельная замена выполнена, остается ознакомиться с видео и приступать к работе, ничего трудного в замене не существует, просто решите для себя, важна вам экология или нет.

Что такое адсорбер в автомобиле и необходима ли его чистка?

Часто автовладельцы даже не в курсе о наличии у них на автомобиле такого элемента как адсорбер. Это специальный фильтр, который позволяет снизить токсичность топливных паров, отводящихся наружу после их конденсации в бензобаке. Неисправности адсорбера могут привести к различного рода проблемам с эксплуатацией автомобиля, поэтому потребуется на регулярной основе прочищать и обслуживать этот элемент.


Основное назначение адсорбера

Адсорбер в современных автомобилях позволяет машине соответствовать строгим экологическим стандартам. В особенности подобное важно для западных стран, где действуют более жесткие нормы по токсичности выхлопа. Именно поэтому современные автомобили оснащаются не только катализатором выхлопных газов, но и адсорбером, который отвечает за снижение токсичности топливных паров, скапливающихся в бензобаке.

Действующим элементом в адсорбере является уголь, находящийся в специальном корпусе фильтрующей кассеты, которая содержит многочисленные мелкие гранулы. Уголь имеет свойство поглощать токсины, делая топливные пары менее вредными, снижая вред для экологии от автомобиля. Однако со временем используемый адсорбер забивается грязью, а уголь уже перестаёт впитывать в себя загрязнения, что и приводит к проблемам с эксплуатацией автомобиля.


Возможные неисправности адсорбера

В каждом конкретном случае неисправности адсорбера будут различаться, часто может появляться соответствующая предупреждающая индикация, призывающая водителя как можно скорее выполнить диагностику всего автомобиля. Также в подкапотном пространстве, около бензобака и в салоне автомобиля можно почувствовать неприятный выраженный запах бензина, хотя при этом какие-либо протечки топлива отсутствуют.

Чаще всего подобные проблемы с адсорбером отмечаются на двигателях, которые по каким-либо причинам работают на переобогащенной смеси бензина. В подобном случае не только увеличивается расход топлива, могут отмечаться неисправности инжектора, страдает дорогостоящий катализатор, также отмечаются проблемы с адсорбером, которые требуют очистки или же замены фильтрующих элементов.

 

Правильное обслуживание адсорбера

Правильное обслуживание адсорбера не представляет особой сложности,  при этом такая работа должна проводиться не реже одного раза в год, что и позволит избежать проблем с эксплуатацией автомобиля. В первую очередь автовладельцу необходимо будет найти, где в его машине располагается такая деталь. Чаще всего адсорбер устанавливают в подкапотном пространстве, но имеются отдельные модели машин, в которых фильтр топливных газов находится в непосредственной близости от бензобака.

Прочистка адсорбера может выполняться двумя способами, в том числе без снятия всей конструкции с креплений или же с полным разбором фильтрующих кассет. В первом случае необходимо снять подающий шланг, после чего установить на впускной патрубок компрессор и, создав высокое давление в системе, прочистить уголь от имеющихся загрязнений. Подобное позволяет справиться с пухом и пылью, однако если активный фильтрующий наполнитель уже не может адсорбировать токсины, то таким способом решить имеющиеся проблемы будет невозможно.

Также очистка адсорбера может выполняться с помощью полного вскрытия корпуса фильтра. Пластик разрезают пилой или острым канцелярским ножом, высыпают уголь, который промывается под проточной водой, после чего такие элементы меняются на новые. Останется лишь с помощью клея или герметика заклеить корпус, восстановив тем самым полную работоспособность установленного на автомобиле адсорбера.


Подведём итоги

Если в автомобиле отмечается характерный запах бензина, снижается динамика, часто появляется предупреждающая сигнализация о неисправности двигателя, то вполне возможно, пришло время прочистить адсорбер. Такая работа не представляет сложности, необходимо лишь найти в автомобиле этот фильтрующий элемент и прочистить его с помощью компрессора или вручную, вскрыв фильтрующие кассеты. Выполнять такую работу следует не реже одного раза в год, что позволит предупредить серьезные поломки автомобиля.

15.08.2019

Что такое адсорбер – Поделки для авто

Статья носит познавательный характер, и, возможно, содержит ошибки, рекомендуется автолюбителям с плохим представлением об адсорбере. Статья написана относительно простыми слова для лучшего восприятия

1) Что такое адсорбер

Часто путают аДсорбер или аБсорбер — правильно “аДсорбер”… Контейнер с активированным углем, чаще всего выглядит как бочонок (цилиндр) с подводящими и отводящими шлангами.

Начнем с определений:

Сорбция (от лат. sorbeo — поглощаю) — поглощение твёрдым телом либо жидкостью различных веществ из окружающей среды.
Адсорбция — накопление чего либо на поверхности сорбента.
Адсорбер (от лат. ad — на, при и sorbeo — поглощаю) — аппарат для поглощения поверхностным слоем твердого тела, называемого адсорбентом (активированным углём), растворенных или газообразных веществ (паров топлива), не сопровождающееся химической реакцией

Система улавливания паров бензина (EVAP — Evaporative Emission Control) предназначена для предотвращения утечки паров бензина в атмосферу.

2) Зачем он нужен?

Пары бензина, образующиеся в баке, поднимаются вверх, и через отверстие у горловины бака попадают сначала в сепаратор. Там они конденсируются и сливаются обратно в бак. Та их часть, которая не успевает превратиться в конденсат, через гравитационный клапан по паропроводу, попадают уже непосредственно в адсорбер, где и поглощаются активированным углем.

Это происходит тогда, когда двигатель не работает. С помощью электромагнитного клапана идёт переключение режимов работы системы улавливания паров бензина . При выключенном двигателе адсорбер сообщается с атмосферой (пары бензина попадают в адсорбер из бензобака) где происходит их поглощение.

При пуске двигателя контроллер системы впрыска подаёт управляющие импульсы на клапан, в результате чего происходит продувка сорбента. Пары бензина высасываются в ресивер и дожигаются в камере сгорания.

3) Евро-2 и Россия-83

Возникает вопрос почему на автомобилях с карбюраторами (Россия-83) нет адсорбера, а на автомобилях с системами впрыска и нормами Евро-2 он есть?

Сравним два автомобиля — ВАЗ 21083 и ВАЗ Приора, а именно систему питания:
ВАЗ 21083:

Через дренажный шланг(15) бак связан с сепаратором(19), улавливающим пары бензина. Конденсат из сепаратора сливается обратно в бак. Сепаратор сообщается с атмосферой через двухходовой клапан(21), препятствующий чрезмерному повышению или понижению давления в топливном баке. Заливная горловина соединена с баком резиновым бензостойким шлангом, закрепленным хомутами. Пробка герметична.

Т.е. при повышении или понижении давления в топливном баке пары бензина выбрасываются в атмосферу.

ВАЗ Приора:

Пары топлива, попавшие по трубке из бака в сепаратор(16), частично конденсируются в нем. Конденсат из сепаратора через трубку сливается обратно в бак. В верхней части сепаратора установлен гравитационный клапан, предотвращающий вытекание топлива из бака при опрокидывании автомобиля.

Пары топлива через гравитационный клапан сепаратора и соединенную с ним трубку накапливаются в адсорбере(1) при незаведенном двигателе. При заведенном двигателе и др. необходимых условия клапан(14) сообщает полость адсорбера с дроссельным узлом — и происходит продувка сорбента: пары бензина смешиваются с воздухом и отводятся через дроссельный узел во впускной трубопровод и далее в цилиндры двигателя.

Т.е. Пары топлива накапливаются в адсорбере, во время работы двигателя продуваются клапаном и попадают в рессивер, а после в сам двигатель на догорание.

Нормами Евро-2 запрещен контакт вентиляции бензобака с атмосферой, пары бензина должны собираться (адсорбироваться) и при продувке посылаться в цилиндры на дожиг. Нормами Россия-83 контакт вентиляции бензобака с атмосферой не был запрещен.

4) Плюсы и минусы адсорбера:

+ атмосфера не загрязняется лишними, вредными испарениями;
+ небольшая экономия топлива, пары бензина не испаряются, а сгорают в работе двигателя.
+ отсутсвие стойкого запаха бензина (спорно)
— занимает место в подкапотном простанстве
— неустойчивая работа двигателя на холостом ходу при неисправном адсорбере
— стоимость адсорбера

5) Почему некоторые автолюбители убирают адсорбер

Некоторые автолюбители убирают рабочий адсорбер с фразами: “мне он не нравится, выкину его”, “от него машина медленнее стала”, “расход с ним больше”, “бестолковая вещь” — на деле рабочий адсорбер не влияет на динамику, расход скорее сократится — вообщем вещь полезная. Другие убирает адсорбер когда он приходит в негодность, замену не делают из-за высокой стоимости адсорбера.

Убирается он просто: на шланг от сепаратора одевают фильтр тонкой очистки (пр. от карб. 2108), в таком случаем пары бензина уходят в атмосферу. Шланг от клапана перекрывают. Программу управления двигателя корректируют, иначе появится ошибка двигателя.

6) Адсорберы в иномарках (фото):

Mercedes

BMW

Volkswagen

Автор; Виталий Лапшин

Тюнинг Шевроле Нива для бездорожья и не только — Ремонт мото, авто и заказ запчастей


С его помощью изменяются технические параметры машины. Этот способ наименее затратный. Видео чип тюнинга шевроле нивы своими руками.

Здесь очень внутренний тюнинг шевроле нива программное обеспечение. Желательно, чтобы оно было лицензионным. Но такой вариант достаточно дорогостоящий. Можно в интернете скачать неплохие сборки, но предварительно следует почитать о них отзывы.

Перепрошивка, чиповка двигателя в средне занимает до 1 часа. Одновременно с этим расход топлива остается на прежнем уровне или уменьшается в среднем до 1 литра на км. Полезный совет Чип тюнинг осуществляется только, когда автомобиль полностью исправен. В противном случае могут возникнуть серьезные технические проблемы. Внутренний тюнинг шевроле нива, расход топлива станет бесконтрольным.

Тюнинг подвески шевроле нива Niva Chevrolet создавалась для езды по пересеченной местности, поэтому подвеска автомобиля способна выдерживать серьезные нагрузки, но не все и не.

Поэтому для улучшения проходимости необходимо усилить подвеску.

Самым популярным и относительно простым является лифтинг нивы шевроле своими руками, то есть увеличение дорожного просвета. Для этого продаются специальные наборы, установка которых потребует применения слесарного и пневматического инструмента, а также наличия подъемника.

Перетягиваем внутренний тюнинг шевроле нива элементы при помощи клея двери, панели и др. Первоначально нужно произвести подготовку поверхности, для этого её нужно хорошо промыть, зашкурить и обезжирить. Зашкуривать следует аккуратно, чтобы не оставались царапины.

Обезжиривать лучше всего специально предназначенными для этого средствами, такими как Supercolle или хотя бы бензином. Затем наносится клей на всю поверхность и внутренний тюнинг шевроле нива, неровные участки промазываются кисточкой.

Используйте фен для подогрева и разглаживания материала. Если никак не получается приклеить материал к некоторым участкам поверхности, то их необходимо зашпатлевать автомобильной внутренний тюнинг шевроле нива и ещё раз повторить перетяжку. Общие рекомендации по изготовлению элементов для перетяжки салона, когда требуется прошить их на швейной машинке Первым делом нужно будет подготовить поверхность и сделать элементы под лекало.

Затем получившиеся элементы перенесите на специальную бумагу. Вырежьте бумажное лекало и приложите его к материалу, обведите и наметьте пунктиром линию на расстоянии 1 см от лекала, вырежьте по пунктиру заготовку.

Прошейте материал по намеченным линиям и прострочите на 0,5 см от шва.

Приблизительный порядок работы следующий: Ориентируясь на конфигурацию элемента, начинайте оклейку с края или с его средней части. Постепенно наклеивая винил, удаляйте пузырьки воздуха из-под пленки, пользуясь мягким шпателем.

По краю оклеиваемого элемента для сильной фиксации нанесите праймер, это предотвратит подрыв винила.

Учтите, что при разогреве потоком теплого воздуха из строительного фена пленка становится эластичной и принимает форму поверхности, на которую накладывается. Следите, чтобы не допустить перегрева, особенно легко это сделать на покрытиях, имеющих неровную внутренний тюнинг шевроле нива структуру. Эффектная рельефность может исчезнуть из-за избыточного натяжения винила. Оклейка пленкой — популярный вариант внешнего тюнинга Шевроле Нива своими руками.

Тюнинг салона Chevrolet Niva

Его можно выполнить за относительно небольшое время. При профессиональной оклейке автомобиля и использовании дорогого винила срок службы кузова значительно увеличится.

Пленка является эффективным защитным слоем, предотвращает появление сколов, которые становятся первопричиной появления очагов коррозии и приводят к порче лакокрасочного покрытия. Из инструмента — дрель или шуроповерт, паяльник и провода.

Тюнинг салона и детали интерьера Шевроле Нива

Разберите фару и покрасьте подложку в черный цвет. Затем в нижней части корпуса на одинаковом расстоянии проделайте 16 отверстий под отражатели. Они будут выполнять роль дневных ходовых огней, поэтому устанавливаемые светодиоды должны быть белого цвета.

Соединив их в цепь, подключите к внутренний тюнинг шевроле нива штатное питание. Для повторителя поворотов используйте желтые светодиоды.

В качестве основы пригодится тонкий пластик, в котором симметрично проделайте отверстия. Достаточно просверлить 4 или 6 дырок по внутренний тюнинг шевроле нива и 10 по горизонтали в верхней части фары ближе к капоту. Соединив их с помощью проводов, также подключите к штатной проводке. Собрать фару и установить ее на место не составит труда. Вариантов расположения отверстий под освещение может быть большое количество, выбор зависит от ваших предпочтений.

Вместо отдельных диодов можно использовать светодиодную ленту. В этом случае объем работ сократится. К преимуществам такого апгрейда следует отнести внутренний тюнинг шевроле нива большую яркость, более длительный срок службы световых элементов и меньшее энергопотребление по сравнению с классическими автолампами. Подготовка к езде по бездорожью Отечественные производители предлагают большое количество дополнительного оборудования для Шевроле Нивы тюнинга для бездорожья. Прежде всего оно включает элементы силового обвеса: Все эти элементы уже адаптированы под заводское крепление, поэтому вам останется только следовать инструкции по установке.

Для безопасной езды через водные преграды без шноркеля обойтись невозможно.

Замена адсорбера и клапана продувки адсорбера Нива ВАЗ 21213, 21214, 2131 lada 4×4

Примечание. Расположение некоторых деталей может несколько отличаться в зависимости от модификации автомобиля.
На данной странице показано на примере двигателя Евро-3
Замена на двигателе Евро-2 показана здесь

Снятие адсорбера системы улавливания паров топлива

Адсорбер снимаем для замены при нарушении герметичности его корпуса
(определяем по запаху бензина или визуально).

Снимаем трубу и опору запасного колеса. (см. тут)

Абсорбер расположен под главным тормозным цилиндром.
Для наглядности работа показана при снятых главном тормозном цилиндре и вакуумном усилителе тормозов.

Нажав на фиксатор наконечника трубки…

.. .отсоединяем наконечник трубки адсорбера от трубки отвода паров топлива из сепаратора.

Шлицевой отверткой разжимаем хомут крепления шланга отвода паров топлива из адсорбера к клапану продувки…

…и снимаем шланг со штуцера адсорбера.

Головкой «на 10» ослабляем затяжку хомута крепления адсорбера…

…и вынимаем адсорбер из моторного отсека.

Адсорбер с трубкой подвода к нему паров топлива.

Устанавливаем адсорбер в обратной последовательности.

СНЯТИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КЛАПАНА ПРОДУВКИ АДСОРБЕРА

Клапан продувки абсорбера крепится на кронштейне впускного коллектора.

Работу проводим для замены клапана.

Нажав на фиксатор колодки жгута проводов системы управления двигателем, отсоединяем колодку от клапана продувки адсорбера.

Крестообразной отверткой ослабляем затяжку хомута крепления шланга подвода паров топлива из адсорбера к клапану продувки…

…и снимаем шланг со штуцера клапана.

Шлицевой отверткой разжимаем хомут крепления шланга подвода паров топлива от клапана к ресиверу…

…и снимаем шланг с другого штуцера клапана.

Вставляем шлицевую отвертку в паз клапана и, отжав язычок кронштейна…

…сдвигаем клапан с кронштейна.

Для наглядности на двух нижних фото показано снятие клапана на демонтированном кронштейне.

Шлицевой отверткой отжимаем язычок кронштейна…

…и снимаем клапан.

Устанавливаем электромагнитный клапан продувки адсорбера в обратной последовательности.

Видео

Что такое адсорбер, для чего необходим и как это работает?

Пары бензина знакомые большинству из нас еще с далекого детства, вредны для здоровья и окружающей среды. К такому выводу пришли ученые, после чего стали ломать голову как их нейтрализовать и защитить ОС. Решение было найдено! На помощь пришел активированный уголь, а в автомобиле появилась еще одна деталь под названием адсорбер.

Сегодня хочу рассказать о том, что такое адсорбер, какую роль он играет и как помогает предотвратить загрязнение окружающей среды. Если вам интересно — тогда усаживайтесь поудобнее, мы начинаем!

Экологические нормы все жестче с каждым днем, это и неудивительно, поскольку степень загрязнение ОС ежедневно увеличивается. С появлением экостандарта Евро-2 пары, которые поступают из топливного бака, подлежат очистке и утилизации. С целью улавливания этих паров и была придумана целая система вентиляции бензобака (EVAP).

Что такое адсорбер

Термин адсорбер походит от слова «adsorb» — поглощать, впитывать. Некоторые ошибочно называют это устройство абсорбер, что не совсем правильно. Дело в том, что разница между адсорбентом и абсорбентом в том, что первый способен впитывать лишь своей поверхностью, а второй — полностью, то есть задерживать внутри. Как уже понятно из названия, адсорбер улавливает вредные пары бензина, не позволяя им испаряться во вне, загрязняя атмосферу. Адсорбер является неотъемлемой частью системы улавливания паров бензина (EVAP — Evaporative Emission Control).

Адсорбер представляет собой небольшую коробку, емкость, заполненную адсорбентом, чаще всего это активированный уголь. Также устройство дополнено сепаратором паров топлива, вентиляционным клапаном и каналами. Важным элементом каждой системы улавливания паров бензина является электромагнитный клапан продувки, который расположен между адсорбером и впускным коллектором. Связь с баком и коллектором реализована посредством специальных каналов, которые представляют собой обычные шланги. Кроме прочего, в системе EVAP может быть множество датчиков, а сама работа системы может управляться ЭБУ, который может открывать или закрывать электромагнитный клапан.

Система улавливания паров бензина позволяет не только заботиться об экологии, но и к тому же экономить топливо, избегая его испарения. Также адсорбер позволяет избавиться от запаха бензина, который без него был бы вашим постоянным спутником.

Как это работает? Адсорбер и система улавливания паров бензина (EVAP)

Когда двигатель не работает, пары бензина, которые так или иначе будут выделяться, собираются в верхней части бака, как правило, это заливная горловина. В этой части резервуара находится сепаратор, отделяющий жидкую фазу топлива от паров. Жидкость конденсируется и отводится в виде конденсата по специальным трубкам обратно в бак. Пары, отделенные от бензина, поступают по каналу прямо в адсорбер, где большое количество угля впитывает испарения целиком. Этот цикл продолжается до тех пор, пока вы не заведете двигатель.

Запуск мотора. При работающем двигателе работа системы вентиляции меняется кардинально. Как только датчики обнаружат, что авто работает не на холостых, открывается электромагнитный клапан продувки адсорбера. Используя специальный вентиляционный клапан, вовнутрь адсорбера нагнетается воздух, который смешивается с парами, накопившимися на поверхности адсорбента поступают во впускной коллектор. После попадания в коллектор пары поступают в камеры сгорания, где догорают окончательно, тем самым нейтрализуясь полностью. Сам активированный уголь, при этом очищается и может снова поглощать пары бензина.

Признаки неисправности адсорбера

Самое страшное, что может случиться с адсорбером — это критическое загрязнение. После того как адсорбент полностью загрязнен по той или иной причине, его продувка и функционирование в целом — невозможно. Первые признаки того, что адсорбер забит — избыточное давление в топливном баке. При открывании горловины вы будете слышать шипение, это объясняется тем, что испарения не отводятся и скапливаются внутри бака. Поэтому, при открывании крышки бензобака они тут же будут прорываться наружу.

Также нередко может наблюдаться и другая неприятность — лопнувший бензобак. Во время стоянки авто, пары бензина скапливаются, в итоге повышается давление в бензобаке, а после запуска двигателя давление в бензобаке падает. Повышение и снижение давления в топливном баке приводит к раздуванию емкости, в результате чего в местах деформации образуются трещины. Особенно это характерно для металлических топливных емкостей.

Во время движения топливо расходуется, однако из-за нарушения вентиляции, бак может сжиматься, возникает отрицательное давление, которое может сказываться на подаче топлива, поэтому забитый адсорбер нередко сопровождается перебоями в работе двигателя, снижением динамики и прочими явлениями, связанными с нарушением работы двигателя.

К неисправностям системы вентиляции также следует отнести неисправность клапана продувки. Если клапан перестанет работать вы, скорее всего, увидите ошибку «Check Engine», а сами пары будут постоянно идти в адсорбер и накапливаться. Возможно появление неприятного запаха бензина возле авто. Неисправности электромагнитного клапана могут проявиться в виде нестабильной работы двигателя, а также проблем с его запуском. Также в большинстве случаев увеличивается расход топлива.

Абсорбция и адсорбция — разница и сравнение

Абсорбция — это процесс, при котором жидкость растворяется в жидкости или твердом веществе (абсорбент). Адсорбция — это процесс, при котором атомы, ионы или молекулы вещества (это может быть газ, жидкость или растворенное твердое вещество) прилипают к поверхности адсорбента. Адсорбция — это поверхностный процесс, при котором на поверхности создается пленка адсорбата, в то время как абсорбция охватывает весь объем абсорбирующего вещества.

Таблица сравнения

Сравнительная таблица абсорбции и адсорбции
Абсорбция Адсорбция
Определение Ассимиляция молекулярных частиц в объеме твердого или жидкого вещества называется абсорбцией. Накопление молекулярных частиц на поверхности, а не в объеме твердого или жидкого вещества, называется адсорбцией.
Явление Это массовое явление Это поверхностное явление.
Теплообмен Эндотермический процесс Экзотермический процесс
Температура Не зависит от температуры Обладает низкой температурой
Скорость реакции Происходит с постоянной скоростью. Неуклонно увеличивается и достигает равновесия
Концентрация Она одинакова по всему материалу. Концентрация на поверхности адсорбента отличается от концентрации в массе

Процесс

Адсорбция и абсорбция являются сорбционными процессами.

Поглощение происходит, когда атомы проходят через объемный материал или входят в него.Во время абсорбции молекулы полностью растворяются или диффундируют в абсорбент с образованием раствора. После растворения молекулы не могут быть легко отделены от абсорбента.

Механизм газожидкостной абсорбции (а) и адсорбции жидкость-твердое тело (б). Синие сферы — это растворенные молекулы

Адсорбция обычно подразделяется на физисорбцию (слабые силы Ван-дер-Ваальса) и хемосорбцию (ковалентное связывание). Это также может быть вызвано электростатическим притяжением. Молекулы свободно удерживаются на поверхности адсорбента и легко удаляются.

использует

Абсорбция : Обычно абсорбционный цикл используется в абсорбционных охладителях для систем охлаждения помещений, производства льда, хранения холода, охлаждения на входе в турбину. Высокая эффективность работы, экологически чистые хладагенты, экологически чистое топливо и небольшое количество движущихся частей, требующих технического обслуживания, делают абсорбцию очень хорошим выбором для потребителей.

Процесс поглощения газа жидкостью используется при гидрировании масел и газировании напитков.

Адсорбция : Некоторые из промышленных применений адсорбции — это кондиционирование воздуха, адсорбционные охладители, синтетическая смола и очистка воды. Адсорбционный чиллер не требует движущихся частей и, следовательно, работает бесшумно. В фармацевтической промышленности адсорбция используется как средство для продления неврологического воздействия определенных лекарств или их частей. Адсорбция молекул на полимерные поверхности используется в различных приложениях, таких как разработка антипригарных покрытий и в различных биомедицинских устройствах.

В следующем видео показаны различия и некоторые общие применения адсорбции и абсорбции.

Список литературы

Поделитесь этим сравнением:

Если вы дочитали до этого места, подписывайтесь на нас:

«Абсорбция против адсорбции». Diffen.com. Diffen LLC, н.д. Интернет. 16 марта 2021 г. <>

Разница в угольных фильтрах

Что такое активированный уголь?

Активированный уголь включает широкий спектр материалов на основе аморфного углерода, которые обладают высокой степенью пористости и увеличенной площадью поверхности между частицами.Эти качества придают активированному углю отличные адсорбирующие свойства, которые делают уголь очень полезным для самых разных процессов, включая фильтрацию, очистку, дезодорацию, обесцвечивание, очистку и разделение.

Эффективность активированного угля в качестве адсорбента объясняется его уникальными свойствами, включая большую площадь поверхности, высокую степень реакционной способности поверхности, универсальный эффект адсорбции и размер пор.

Как работает фильтр с активированным углем?

Фильтры с активированным углем используют миллионы микропор для создания экспоненциально большой площади поверхности для удаления вредных химикатов путем адсорбции.Во время процесса адсорбции активированным углем соединения в загрязненном воздухе реагируют с углем, прилипая к поверхности, эффективно удаляя эти загрязнения из воздуха.

Адсорбция по сравнению с абсорбцией

Угольные воздушные фильтры удаляют загрязняющие вещества из воздуха с помощью процесса, известного как адсорбция. Обратите внимание, что это отличается от абсорбции. При абсорбции вещество, которое вы хотите удалить (скажем, вода), абсорбируется структурой абсорбента (как губка), но не становится частью абсорбента на молекулярном уровне.Поэтому, когда вы впитываете воду губкой, вода не становится химически связанной с губкой. Он просто заполняет пространство внутри него.

С другой стороны, в угольных фильтрах используется адсорбция , а не абсорбция . Ключевое различие здесь заключается в том, что во время адсорбции загрязняющие вещества прилипают к внешней стороне угля. В то время как при абсорбции загрязняющие вещества абсорбируются внутри самой конструкции, как и в случае с губкой. Основным принципом, на котором основана фильтрация молекул газа, является концепция адсорбции.Два основных процесса, посредством которых происходит адсорбция, — это физическая адсорбция и хемосорбция.

Угольные фильтры состоят из множества гранул, каждая из которых представляет собой решетку из атомов углерода, связанных друг с другом. Процесс активации так важен, потому что увеличение площади поверхности дает газам большую площадь прилипания. Когда молекула какого-либо газообразного вещества проходит через углерод, она может прилипнуть к поверхности слоя при условии, что есть открытое место адсорбции. Процесс адсорбции позволяет угольным воздушным фильтрам фильтровать органические химические вещества (газы) из воздуха.

Угольные фильтры

Air Science ® созданы на основе улучшенных гранул активированного угля из специально подобранного природного сырья, превосходящего древесину или другие органические источники.

Наш уголь обрабатывается для достижения надлежащей пористости и общей площади поверхности, а также для реакции с несколькими видами аэрозольных химикатов, перемещаемых через фильтр с помощью воздуходувки. Загрузите нашу электронную книгу «Целостность фильтров», чтобы узнать, почему самодельные угольные фильтры могут поставить под угрозу безопасность вашей лаборатории и персонала.

Страница не найдена — Химическая инженерия

Страница не найдена — Химическая инженерия Показать верхнюю навигацию Текущий выпуск
SI D × Звонок всем экспертам
Часто ли ваши коллеги обращаются к вам с вопросами о… ИСТОРИЯ НА ОБЛОЖКЕ Понимание и смягчение последствий гидравлического удара в жидкостных процессах
Гидравлический удар возникает из-за внезапных изменений потока жидкости и… В НОВОСТЯХ Кристаллизация: способствуя круговороту
В различных промышленных приложениях , технологии кристаллизации способствуют … ХЕМЕНТАТОР + Показать — Скрыть больше Технология LLE замыкает цикл удаления фенола
Многие промышленные процессы включают фенол, но его токсичность означает… Двухэтапный процесс снижает выбросы закиси азота
В прошлом месяце Lanxess AG (Кельн, Германия; www.lanxess.com) открыла новый… Прямое разложение микропластика в сточных водах
Микропластиковые загрязнители в сточных водах, как известно, трудно поддаются очистке, и… Новый процесс получения синтетического эвгенола доступен на рынке парфюмерии
Solvay SA (Брюссель, Бельгия; www. solvay.com) недавно объявили о новой коммерческой продукции… Отдельные изомеры ксилола с меньшим энергопотреблением
Изомеры ксилола обычно получают в результате каталитического риформинга… Устойчивое производство макроциклических лактонов для ароматизаторов на основе ферментов
Планируемое промышленное производство макроциклических молекул гамма-лактонов с использованием ферментативных… Модульный сборщик СУГ
Honeywell UOP (Des Plaines, Ill.; www.uop.com) адаптировал свой процесс рециркуляции и разделения пара… Процесс анаэробной ферментации с использованием микрофауны кишечника человека
Промышленное производство пищевых добавок, богатых белком, на основе анаэробной ферментации… Краткие сведения о хементаторах
Самовосстанавливающиеся клеи Исследователи из Oak Ridge National Лаборатория (Ок-Ридж,… ДЕЛОВЫЕ НОВОСТИ Деловые новости: март 2021 г.
Plant Watch Крупнейшая в Австрии завод по производству экологически чистого водорода, строящаяся на OMV… ОТЧЕТ О ТЕХНИЧЕСКИХ И ПРАКТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ Подобно металлам, полимеры терпят неудачу, но по-другому
Это иллюстрированное руководство иллюстрирует некоторые общие проблемы, которые … Технология уплотнения для каустической службы
В этом обзоре сравниваются различные технологии уплотнения и указываются преимущества… ФАКТЫ НА КОНЧАХ ПАЛЬЦЕВ Факты на кончиках ваших пальцев: Выбор термического окислителя
Термический окислитель — это блоки контроля загрязнения, предназначенные для предотвращения образования летучих… ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ Профиль технологии: Производство акрилонитрилбутадиенового латекса
Эта колонка основана на «Acr илонитрил-бутадиен-латексное производство -… ОБОРУДОВАНИЕ и АМП; УСЛУГИ В ФОКУСЕ Датчики
Измерение кислорода с сертификатом Ex и сертификатом SIL2 Новые… НОВЫЕ ПРОДУКТЫ + Показать — Скрыть больше В новом приложении собрана обширная библиотека данных обратных клапанов
Эта компания запустила приложение для смартфонов для iOS и… Собирайте до 20 образцов разного размера с помощью этой карусели
С помощью карусели многоразмерных образцов (фото) производители теперь могут брать… Использовать эти вентиляторы в приложениях с высоким давлением и высоким расходом
Новые вентиляторы BC-2200 с обратным наклоном (фото) предназначены для высокого расхода и высокого давления… Бесплатное обновление прошивки добавляет поддержку MQTT IIoT
Эта компания выпустила бесплатное обновление прошивки включение новых… Новые выпускные клапаны резервуара для санитарных применений
Эта компания добавила новую модель выпускного отверстия резервуара… Дистанционное отслеживание натяжения с помощью этого веб-датчика
Измеритель UHF Band RTM (удаленный мониторинг натяжения) (фотография) показывает… влажность и температуру преобразователи для опасных зон
Новая серия Humicap HMT370EX искробезопасной влажности и… Новый интеллектуальный приводной модуль для машиностроителей
Эта компания запустила первый в новой линейке… Новый большой диаметр поставлена ​​огнестойкая прокладка
Эта компания поставила самую большую прокладку Flexpro в истории (фото)… Новая линейка приводов для небольших клапанов и многозадачности
Эта компания модернизировала свой ассортимент приводов SSA для… Этот электромагнитный клапан обеспечивает эффективное переключение
Соленоид Xover клапан (фото) предназначен для быстрого переключения… Технологии возбудителя улучшают характеристики виброгрохота
Грохоты с вибровозбудителем марки Niagara (фото) предлагаются в четырех моделях,… Манометры дифференциального давления защищены во взрывоопасных зонах
Дифференциал AT-2000 Magnehelic — манометр (фото) одобрен ATEX / IECEx и… морозильники для безопасного хранения вакцин и ценных образцов.
Ультра-морозильники Versafreeze (фото) оптимизированы для экстремальных требований… Новый пеногаситель для деревянных покрытий соответствует стандарту EcoLabels
Ужесточение нормативных требований означает, что проверенные покрытия для дерева должны быть… Титановые резервуары последнего поколения
По контракту с крупным химическим предприятием промышленный производитель, эта компания… Эти герметичные подшипники повышают безопасность рабочих.
Разъемные сферические роликоподшипники Cooper (фото), доступные в… Система улавливания конденсата для высокотемпературных операций
Уловитель мощности GP14 (фото) представляет собой усовершенствованный конденсатоотводчик. система восстановления… Портативные рамановские инструменты соответствуют требованиям Фармакопеи США.
Ручные рамановские приборы NanoRam и NanoRam-1064 (фото) откалиброваны в… Это устройство размером с ладонь контролирует состояние машины
Новый Vibrostore 100 (фото) — это устройство размером с ладонь, которое… Новинка обратные клапаны, предназначенные для работы с мочевиной
Эта компания недавно представила новый продольный осевой обратный клапан…

Извините, но мы не смогли найти страницу, которую вы ищете.Убедитесь, что вы правильно ввели URL. Вы также можете поискать то, что ищете.

Эта публикация содержит текст, графику, изображения и другое содержимое (совместно именуемые «Содержимое»), предназначенное только для информационных целей. Некоторые статьи содержат только личные рекомендации автора.
НА САЙТ ЛЮБОЙ ИНФОРМАЦИИ, ПРЕДОСТАВЛЕННОЙ В ДАННОЙ ПУБЛИКАЦИИ, ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО НА ВАШ СОБСТВЕННЫЙ РИСК.
© 2021, Access Intelligence, LLC. Все права защищены.| Политика конфиденциальности | Включение разнообразия и справедливость

Контроль загрязнения воздуха | Британника

Контроль загрязнения воздуха , методы, используемые для уменьшения или устранения выбросов в атмосферу веществ, которые могут нанести вред окружающей среде или здоровью человека. Контроль загрязнения воздуха является одной из основных областей контроля загрязнения, наряду с очисткой сточных вод, удалением твердых и опасных отходов.

Воздух считается загрязненным, если он содержит определенные вещества в достаточно высоких концентрациях и в течение времени, достаточного для причинения вреда или нежелательных эффектов. К ним относятся неблагоприятные воздействия на здоровье человека, собственность и видимость в атмосфере. Атмосфера подвержена загрязнению как из естественных источников, так и в результате деятельности человека. Некоторые природные явления, такие как извержения вулканов и лесные пожары, могут иметь не только локальные и региональные последствия, но и долгосрочные глобальные.Тем не менее, только загрязнение, вызванное деятельностью человека, например промышленностью и транспортом, подлежит смягчению и контролю.

Большинство загрязнителей воздуха возникают в результате процессов горения. В средние века сжигание угля в качестве топлива вызывало периодические проблемы с загрязнением воздуха в Лондоне и других крупных европейских городах. Начиная с XIX века, после промышленной революции, рост использования ископаемого топлива усилил серьезность и частоту эпизодов загрязнения воздуха.Появление мобильных источников загрязнения воздуха, т. Е. Транспортных средств с бензиновым двигателем, оказало огромное влияние на проблемы качества воздуха в городах. Однако только в середине 20-го века были предприняты серьезные и продолжительные попытки регулировать или ограничивать выбросы загрязнителей воздуха из стационарных и мобильных источников и контролировать качество воздуха как в региональном, так и в местном масштабе.

Основное внимание при регулировании загрязнения воздуха в промышленно развитых странах уделяется защите окружающей среды или качества наружного воздуха.Это включает в себя контроль небольшого числа определенных «критериальных» загрязнителей, которые, как известно, способствуют возникновению городского смога и хроническим проблемам общественного здравоохранения. Критерии загрязнения включают мелкие частицы, окись углерода, двуокись серы, двуокись азота, озон и свинец. С конца 20-го века также было признано опасное воздействие следовых количеств многих других загрязнителей воздуха, называемых «токсичными веществами воздуха». Большинство токсичных веществ в воздухе представляют собой органические химические вещества, состоящие из молекул, содержащих углерод, водород и другие атомы.В отношении этих загрязняющих веществ были введены специальные правила по выбросам. Кроме того, были замечены долгосрочные и далеко идущие последствия «парниковых газов» на химию атмосферы и климат, и были предприняты совместные международные усилия по контролю за этими загрязнителями. Парниковые газы включают двуокись углерода, хлорфторуглероды (ХФУ), метан, закись азота и озон. В 2009 году Агентство по охране окружающей среды США постановило, что парниковые газы представляют угрозу для здоровья человека и могут подлежать регулированию как загрязнители воздуха.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишись сейчас

Лучший способ защитить качество воздуха — снизить выбросы загрязняющих веществ за счет перехода на более чистые виды топлива и технологические процессы. Загрязняющие вещества, не удаленные таким образом, должны собираться или улавливаться соответствующими устройствами очистки воздуха по мере их образования и до того, как они смогут уйти в атмосферу. Эти устройства описаны ниже. Основное внимание в этой статье уделяется технологии контроля загрязнения воздуха, поскольку она предназначена для удаления твердых частиц и газообразных загрязнителей из выбросов стационарных источников, включая электростанции и промышленные объекты.(Контроль загрязнения воздуха из мобильных источников описан в системе контроля выбросов.)

Переносимые по воздуху частицы могут быть удалены из загрязненного воздушного потока с помощью различных физических процессов. К распространенным типам оборудования для сбора мелких частиц относятся циклоны, скрубберы, электрофильтры и рукавные фильтры. После сбора частицы слипаются друг с другом, образуя агломераты, которые можно легко удалить с оборудования и утилизировать, обычно на свалке.

Поскольку каждый проект по контролю загрязнения воздуха уникален, обычно невозможно решить заранее, какой тип устройства для сбора частиц (или комбинации устройств) будет наилучшим; системы управления должны разрабатываться для каждого конкретного случая.Важные характеристики твердых частиц, которые влияют на выбор устройств для сбора, включают коррозионную активность, реактивность, форму, плотность и особенно размер и распределение по размерам (диапазон различных размеров частиц в воздушном потоке). К другим конструктивным факторам относятся характеристики воздушного потока (например, давление, температура и вязкость), скорость потока, требования к эффективности удаления и допустимое сопротивление воздушному потоку. В целом циклонные коллекторы часто используются для контроля выбросов промышленной пыли и в качестве предварительных очистителей для других типов устройств сбора.Мокрые скрубберы обычно применяются для борьбы с легковоспламеняющейся или взрывоопасной пылью или туманом из таких источников, как предприятия промышленной и химической обработки и установки для сжигания опасных отходов; они могут справляться с горячими потоками воздуха и липкими частицами. На электростанциях часто используются электростатические фильтры и рукавные фильтры с тканевым фильтром.

Циклон удаляет твердые частицы, заставляя грязный воздушный поток течь по спирали внутри цилиндрической камеры. Грязный воздух поступает в камеру с тангенциального направления у внешней стенки устройства, образуя вихрь, когда он закручивается внутри камеры.Более крупные частицы из-за большей инерции движутся наружу и прижимаются к стенке камеры. Замедленные трением о поверхность стенки, они затем скользят по стене в конический бункер для пыли на дне циклона. Очищенный воздух закручивается вверх по более узкой спирали через внутренний цилиндр и выходит из выпускного отверстия наверху. Накопившаяся пыль периодически удаляется из бункера для утилизации.

Циклонный коллектор

Циклонный коллектор для удаления из воздуха относительно крупных частиц.Небольшие циклонные устройства часто устанавливаются для борьбы с загрязнением из мобильных источников.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Циклоны лучше всего удаляют относительно крупные частицы. Обычно они могут достигать эффективности 90 процентов для частиц размером более 20 микрометров (мкм; 20 миллионных долей метра). Однако самих по себе циклонов недостаточно для соответствия строгим стандартам качества воздуха. Обычно они используются в качестве предварительных очистителей, за ними следует более эффективное оборудование для очистки воздуха, такое как электрофильтры и рукавные фильтры (описанные ниже).

Различия в адсорбции и абсорбции — Контейнерные элементы управления AGM

Разница заключается в осушителе (поверхности)

При обсуждении функции осушителя (материал, используемый для удаления влаги из воздуха во время хранения или транспортировки с целью предотвращения повреждений к товарам) существует большая путаница в том, как это работает. В большинстве случаев осушитель адсорбирует влагу, а не поглощает ее, и разница может быть неясной. Тем не менее, управляющий инженер AGM Пэт Лейн здесь, чтобы объяснить:

Это непростая тема, потому что различие между абсорбцией и адсорбцией нечеткое, и многие материалы, которые делают одно, также делают другое.

Во-первых, давайте взглянем на определения двух процессов:

Из девятого нового университетского словаря Вебстера (1988. Печать) :

«Поглощение». Def. 1а: процесс поглощения или поглощения

«Поглощение». Def. 1: принять и стать частью существующего целого. Def. 2а: Для всасывания или поглощения, например: губка впитывает воду, древесный уголь впитывает газ, а корни растений впитывают воду.

«Адсорбция.”Def. 1: Адгезия в очень тонком слое молекул (например, газов, растворенных веществ или жидкостей) к поверхностям твердых тел или жидкостей, с которыми они контактируют.

Из THE CONDENSED Chemical Dictionary. (10-е изд. 1981. Print.) :

«Поглощение». Определение 1: В химической терминологии, проникновение одного вещества во внутреннюю структуру другого, в отличие от адсорбции, при которой одно вещество притягивается и удерживается. поверхность другого.

«Адсорбция». Def. 1: адсорбция. Прилипание атомов, ионов или молекул газа или жидкости к поверхности другого вещества, называемого адсорбентом (q.v.). Наиболее известными примерами являются системы газ / твердое тело и жидкость / твердое тело. Мелкодисперсный или микропористый материал с большой площадью активной поверхности является сильным адсорбентом и используется для удаления цветов, запахов и водяного пара (активированный уголь, активированный оксид алюминия, силикагель).

Суть

Хорошо, так что эти два процесса кажутся очень похожими с точки зрения определения.Для меня, однако, адсорбцию от абсорбции отличает то, где она происходит, какие силы задействованы и насколько «толстый» слой. То есть я считаю, что большинство адсорбированных веществ представляют собой только один молекулярный слой толщиной на поверхности, на которой они адсорбируются.

Как это работает

Многие из нас используют аналог губки для впитывания. Губка легко впитывает воду, а затем легко выпускает ее, когда мы механически сжимаем губку. Однако если полностью сухую губку намочить, а затем отжать, она все равно останется влажной.Это связано с тем, что, по крайней мере, часть влажности (хотя и не вся) представляет собой сорбированную воду от до .

Ad сорбция

Если я отожму влажную губку руками, а затем положу ее в пресс и очень сильно сожму, я смогу получить больше жидкой воды, чтобы из нее вытечь. Однако в какой-то момент, как бы сильно я ни отжимал, жидкая вода перестает вытекать, но губка остается влажной. Это сорбированная часть и .

Обычно эта часть представляет собой один молекулярный слой толщиной и покрывает каждый кусочек поверхности губки, включая то, что мы не видим на микроскопическом уровне.Для многих материалов, включая губку, они намного более пористые, чем мы видим своими глазами. Эти поры создают гораздо большую площадь поверхности, чем мы ожидаем, или во многих случаях даже можно предположить, что они присутствуют.

В случае осушающих материалов они кажутся нашим глазам как маленькие твердые частицы, обычно в форме шариков или гранул. Но если бы мы взглянули на них в сканирующий электронный микроскоп, мы бы увидели, что они чрезвычайно пористые с большим количеством пустого пространства, чем твердый материал, что объясняет их исключительно большую площадь поверхности и, следовательно, их способность адсорбировать значительное количество влаги. .

Ab сорбция

Теперь, если мы поместим губку в воду, а затем вытащим ее, через несколько секунд она перестанет капать. Но если присмотреться, можно увидеть жидкую воду в «порах» губки. Это представляет собой поглощение, потому что мы можем видеть жидкую воду, которая имеет толщину в тысячи молекулярных слоев.

Газовый абсорбер | Протокол

Поглотители газа используются для удаления загрязняющих веществ из газовых потоков, таких как дымовой газ из выхлопных газов.В абсорбере газа используется колонна, часто содержащая случайный или структурированный набивочный материал. В абсорберах с насадочным слоем используются потоки газа и жидкости, которые текут в противотоке друг другу. Загрязняющий газ абсорбируется потоком жидкости, что приводит к уменьшению количества загрязняющих веществ в выходящем газе. Процесс абсорбции сильно зависит от рабочих параметров, которые необходимо изучить, чтобы оптимизировать процесс. Здесь мы исследуем поглощение углекислого газа водой и исследуем, как рабочие параметры влияют на разделение и эффективность системы.

В газопоглощающей установке используется контакт с жидким растворителем для удаления вещества из газовой смеси. Масса передается от газовой смеси к растворителю, при этом две фазы близки к равновесию. Затем происходит разделение газожидкостной фазы. Здесь показан общий материальный баланс абсорбера, где V и L — скорости потока пара и жидкости соответственно, таким образом, материальный баланс компонента для абсорбированного компонента A включает мольную долю A в паровой и жидкой фазах.Общий коэффициент массопереноса — это скорость, с которой концентрация одного вида перемещается от одной жидкости к другой. Здесь KG — общий коэффициент массопереноса, PAG — парциальное давление абсорбируемого газа, P star A — равновесное давление по закону Генри, A — эффективная площадь массопереноса, Z — высота насадки, GS — молярный расход газа на поперечное сечение колонны. Массоперенос зависит от коэффициентов массопереноса в каждой фазе и величины межфазной поверхности, доступной в поглотителе.Закон Генри и закон Рауля применяются для расчета парциальных давлений, находящихся в равновесии с концентрациями жидкой фазы. В следующем эксперименте газовый абсорбер с насадочной колонной будет использоваться для поглощения диоксида углерода из газового потока в воду. Потоки газа и воды входят в колонну снизу и сверху соответственно, обеспечивая противоток. Состав углекислого газа на входе регулируется с помощью клапанов для углекислого газа и воздуха. Затем измеряется концентрация углекислого газа на выходе.Теперь, когда мы обсудили основы абсорбции газа, давайте посмотрим, как управлять устройством в лаборатории.

Оборудование, используемое в этой демонстрации, представляет собой противоточную абсорбционную колонну с насадкой. Колонка набита 13-миллилитровыми седлами Берля на глубине слоя 34 сантиметра. Клапаны на входе и выходе из колонки позволяют газу выходить, а инфракрасный спектрометр используется для измерения парциального давления CO2 в газовой фазе. Чтобы начать эксперимент, включите главный выключатель, затем закройте клапан, используемый для контроля количества воды в колонке.Полностью откройте клапан воздушного потока и откройте клапан регулировки давления в колонке. Установите желаемую скорость воздушного потока. Используйте минимум 30 литров в минуту, затем увеличивайте по желанию. Установите давление в колонке примерно на 0,5 бар с помощью регулирующего клапана давления. Затем установите скорость потока углекислого газа, начиная примерно с четырех литров в минуту, затем установите скорость потока воды, также начиная примерно с четырех литров в минуту. Отрегулируйте поток воды на протяжении всего эксперимента, чтобы поддерживать постоянный уровень воды в резервуаре.Отобрать пробу и измерить концентрацию углекислого газа в основании, в центре и в верхней части колонны с помощью встроенных манометров. Повторите эксперимент, выполнив восемь прогонов. Используйте два разных расхода газа, расхода жидкости и концентрации углекислого газа, что позволяет определять наиболее важные переменные в системе. Убедитесь, что система переходит в устойчивое состояние всякий раз, когда изменяется скорость потока.

Теперь, когда мы продемонстрировали, как выполнять абсорбцию газа, давайте посмотрим на результаты.Сначала рассчитайте парциальные давления и равновесные парциальные давления для каждого цикла, затем используйте парциальные давления для расчета коэффициентов массопереноса. Рассчитанные значения показаны здесь в виде треугольников, а прогнозируемые значения, показанные сплошной линией, являются результатом вычисления рабочих линий и линий равновесия. Доверительные интервалы для модельных значений и среднего коэффициента массопереноса нанесены пунктирными линиями. Не было никаких отклонений между прогнозируемыми и фактическими значениями, показывая, что колонка находится в устойчивом состоянии с равновесием на границе раздела между жидкой и газовой фазами.Теперь сравним коэффициенты массообмена при одинаковых условиях эксплуатации. Теоретические значения, показанные зелеными и синими линиями, показали тенденции, аналогичные экспериментальным данным. Независимо от того, был ли расход газа высоким или низким, модель и эксперимент ведут себя одинаково, показывая, что расход газа практически не влияет на коэффициент массопереноса в исследуемых диапазонах.

Наконец, давайте взглянем на некоторые применения этой технологии в промышленности. Поглотители с набивкой — это наиболее распространенное оборудование, используемое для борьбы с загрязнением воздуха.В этих случаях газопоглотители часто называют скрубберами. Скрубберы используются для удаления коррозионных паров, таких как серная кислота, азотная кислота и соляная кислота, из промышленных газов и вентиляционных отверстий химических заводов, нефтеперерабатывающих и целлюлозно-бумажных заводов. Операция по удалению абсорбированного газа из растворителя называется отгонкой. Отгонщики часто используются вместе с абсорберами для извлечения абсорбированного газа и рециркуляции жидкого растворителя. Это особенно важно, когда сточные воды содержат компоненты азота и фосфора.Раньше эти сточные воды выбрасывались непосредственно в океаны, однако это приводило к чрезмерному росту водорослей, называемому эвтрофикацией, что, в свою очередь, серьезно повреждало природные экосистемы. Вы только что смотрели введение Юпитера в абсорбцию газа.

Теперь вы должны понять, как газовый абсорбер удаляет примеси из газового потока, как использовать газовый абсорбер в лаборатории и как анализировать данные, чтобы понять разделение. Спасибо за просмотр!

Достижения в области адсорбции при переменном давлении для разделения газов

Адсорбция при переменном давлении (PSA) — это хорошо зарекомендовавший себя метод разделения газов при разделении воздуха, осушении газа и разделении при очистке водорода.В последнее время технология PSA была применена в других областях, таких как очистка метана от природного и биогаза, и имеет огромный потенциал для расширения сферы ее использования. Известно, что адсорбирующий материал, используемый в процессе PSA, чрезвычайно важен для определения его свойств, но также было продемонстрировано, что технологическая разработка может значительно улучшить рабочие характеристики блоков PSA. Этот документ призван предоставить обзор основ процесса ВАБ, уделяя особое внимание различным инновационным инженерным подходам, которые способствовали постоянному улучшению характеристик ВАБ.

1. Введение

Адсорбция — это название спонтанного явления притяжения, которое молекула из жидкой фазы испытывает, когда она приближается к поверхности твердого тела, называемого адсорбентом. Есть несколько нетронутых работ, подробно объясняющих это явление [1–18]. Адсорбенты представляют собой пористые твердые вещества, предпочтительно имеющие большую площадь поверхности на единицу массы. Поскольку разные молекулы по-разному взаимодействуют с поверхностью адсорбента, в конечном итоге их можно разделить.Когда адсорбент контактирует с жидкой фазой, состояние равновесия достигается через определенное время. Это равновесие устанавливает термодинамический предел нагрузки адсорбента для данного состава жидкой фазы, температуры и давления [3]. Информация о адсорбционном равновесии различных частиц жизненно важна для проектирования и моделирования процессов адсорбции [19–27]. Время, необходимое для достижения равновесного состояния, также может быть важным, особенно когда размер пор адсорбента близок к размеру разделяемых молекул [28–43].

В процессе адсорбции используемый адсорбент обычно формуют в сферические гранулы или прессуют. В качестве альтернативы, он может быть сформирован в виде сотовых монолитных структур, что приведет к снижению перепада давления в системе [44–54]. Поток исходного материала контактирует с адсорбентом, который обычно находится в неподвижных слоях. Менее адсорбированный (легкий) компонент будет проходить через колонку быстрее, чем другой (ие). Для достижения разделения до того, как другой (тяжелый) компонент (компоненты) прорвется через колонку, подачу следует остановить и адсорбент следует регенерировать путем десорбции тяжелого соединения.Поскольку адсорбционное равновесие задается конкретными рабочими условиями (состав, Т и Р), изменяя один из этих параметров процесса, можно регенерировать адсорбент.

Когда регенерация адсорбента выполняется за счет снижения общего давления в системе, этот процесс называется адсорбцией при переменном давлении (PSA), полное давление в системе «колеблется» между высоким давлением в сырье и низким давлением при регенерации [ 55, 56]. Концепция была запатентована в 1932 году, но первое ее применение было представлено тридцать лет спустя [57].

На протяжении многих лет было продемонстрировано, что технология PSA может использоваться в большом количестве приложений: очистка водорода [58–72], разделение воздуха [57, 73–80], OBOGS (бортовая система генерации газа) [ 81], удаление CO 2 [82–84], очистка благородных газов (He, Xe, Ar) [85–87], очистка CH 4 [31, 34, 37, 40, 42, 88–96] , разделение н-изопарафинов [5, 97–99] и т. д. Процессы PSA обычно связаны с низким потреблением энергии по сравнению с другими технологиями [12, 55, 100–102].

Как показывает практика, адсорбция при переменном давлении предпочтительнее других процессов, когда концентрация удаляемых компонентов очень важна (более нескольких процентов). В таких условиях загрузка колонки тяжелым компонентом осуществляется довольно быстро, и, поскольку давление в системе можно быстро изменять, время между адсорбцией и регенерацией уравновешивается. Когда концентрация низкая, стадия адсорбции может занять намного больше времени, и можно рассмотреть другие варианты, такие как адсорбция при колебании температуры (TSA) [12].

Поведение блока PSA в основном определяется адсорбентом, используемым для разделения. Однако конструкция блока PSA также является важным аспектом. Фактически, основная задача определения блока PSA состоит в том, чтобы правильно выбрать адсорбент, который будет использоваться [103]. После этого все инженерные усилия следует направить на определение эффективной стратегии регенерации адсорбента. Таким образом, достижения, полученные в установках PSA, можно разделить на две основные области: открытие новых адсорбентов (материаловедение) и новых и более эффективных способов использования и регенерации адсорбента (инженерия).

Эта работа дает обзор процессов ВАБ и их эволюции во времени. Наиболее важные промышленные применения процессов PSA будут использоваться для решения его технологической эволюции: разделение воздуха и очистка водорода. Растущий рынок PSA, разделение CH 4 -CO 2 , также будет использоваться для некоторых конкретных примеров. Хотя он не предназначен для описания современного состояния материаловедения, будет приведен пример влияния различных адсорбирующих материалов на работу PSA.Наконец, обсуждается влияние различных протоколов регенерации и сокращение общего времени цикла (адсорбция с быстрым перепадом давления).

2. Основы адсорбции при переменном давлении

Существенной особенностью PSA является то, что при насыщении адсорбента при использовании последовательного клапана подача прекращается и одновременно снижается общее давление в колонне. Снижение давления приводит к частичной десорбции всех компонентов, загруженных в колонну, «регенерируя» адсорбент.Поскольку этот процесс был запатентован после TSA, он изначально был известен как «безнапорный» процесс. Первая патентная заявка, в которой была описана технология PSA, была подана Чарльзом Скарстремом на обогащение кислородом [57]. Схема двухколонного PSA, представленного в этом патенте, показана на рисунке 1. Для того, чтобы такая установка работала циклически, колонна подвергается серии «шагов»: например, такие события, как открытие и закрытие клапанов и изменение направления потока. Сумма всех шагов называется «циклом».Даже когда процесс нестабилен, после нескольких циклов он достигает Циклического устойчивого состояния, CSS. Когда достигается CSS, производительность циклов PSA остается постоянной во времени. Следует отметить, что, поскольку этот процесс иногда включает выделение значительного количества тепла, может быть несколько CSS [104].


Четыре этапа «цикла Скарстрома» также показаны на рисунке 1: подача, продувка (или откачка), продувка и создание давления. В этом цикле на этапе подачи в первую колонну (С1) подают воздух под давлением выше атмосферного.Первоначально используемый адсорбент (цеолит 5A) селективен по отношению к азоту, что делает выходящий поток (после клапана V7) более богатым кислородом. Когда адсорбент, набитый в С1, насыщен и не может адсорбировать больше азота, сырье направляется во вторую колонку (С2). Чтобы высвободить часть азота, адсорбированного в С1, направление потока меняется на обратное и общее давление в колонне снижается за счет сброса в атмосферу (открытие клапана V3). Этот этап можно назвать разными терминами, но продувка является одним из наиболее распространенных и будет использоваться здесь.На этапе продувки азот десорбируется из адсорбента и высвобождается, а в конце этого этапа газовая фаза внутри колонны обогащается азотом. Для дополнительного удаления азота из колонки используется стадия продувки (или рециркуляция легкого газа). Продувка состоит из рециркулированной части обогащенного воздуха из другой колонны, который течет за счет перепада давлений между двумя колоннами. После того, как адсорбент будет готов загрузить больше азота, общее давление в системе должно быть восстановлено.Это делается на этапе повышения давления с использованием потока сырья. После того, как все эти шаги были выполнены, был завершен полный цикл. Важно отметить, что, хотя работа колонны является прерывистой, используется поток исходных материалов, поэтому процесс можно рассматривать как непрерывный. Однако выход является прерывистым, и для непрерывной разгрузки требуется подсоединение резервуара. Кроме того, работа в обеих колоннах должна быть синхронизирована, чтобы обеспечить непрерывное использование сырья и подачу продувочного газа в другую колонну.

Требование непрерывной обработки сырья, даже если это прерывистый процесс, было признано с момента одного из первых изобретений адсорбционных процессов [105]. Кроме того, устройство клапана для последовательного открытия-закрытия и определения шага также было очень похоже на конструкции, представленные для процессов TSA [106]. Однако вклад Скарстрома позволил значительно улучшить использование адсорбентов: в то время как циклы TSA длятся несколько часов, циклы PSA намного короче и, таким образом, используют больше адсорбента в единицу времени.

Другой важный аспект процесса PSA был упомянут в заявке Скарстрома: тепловые эффекты и сохранение. На стадии адсорбции тепло, выделяемое при адсорбции, может быть важным, и в этом случае температура колонки изменяется со временем, а также с положением [4, 5, 55]. Следствием этого является снижение адсорбционной способности. «Тепловые эффекты» могут быть очень важны при проектировании блока ВАБ [107] и должны учитываться при проектировании: лабораторные или мелкомасштабные эксперименты либо изотермические, либо близкие к изотермическим, и теплоемкость стенки важна, в то время как крупномасштабные процессы ведут себя адиабатически.На стадиях десорбции происходит обратное: для десорбции требуется энергия, что приводит к снижению температуры, что увеличивает потенциальную емкость адсорбента и затрудняет десорбцию. Это будет происходить во всех приложениях PSA, но в некоторых случаях количество выделяемого тепла не так важно, и процесс можно считать изотермическим. Каждый раз, когда существует колебание температуры, связанное с циклом PSA, производительность хуже, чем если бы цикл был изотермическим.Однако, поскольку присутствуют тепловые эффекты, рекомендуется сохранять «тепловую волну» внутри колонны: это тепло будет использоваться для более быстрой десорбции.

3. Модификации цикла Скарстрома: новые этапы цикла

За годы, прошедшие после изобретения Скарстрома, было подано несколько патентных заявок на улучшение цикла. В патенте, который был заполнен почти одновременно со Скарстремом, регенерация в вакууме была введена Гереном де Монгарёй и Домином [73].Когда для регенерации используется вакуум, это обычно называют устройством адсорбции при переменном давлении (VPSA). Хотя использование вакуума может повлиять на энергетические потребности системы, эффективность установки может быть значительно улучшена, если загрузка наиболее адсорбированных компонентов резко изменится при давлении ниже атмосферного. В том же изобретении авторы ввели использование стадии повышения давления с использованием части обогащенного газа. Использование наддува с использованием части очищенного газа повлияло на чистоту получаемого газа [108].Даже при использовании одной и той же концепции качания давления альтернативы для разработки технологии PSA весьма разнообразны, открывая возможности «инженерии PSA».

Введение ступени выравнивания давления разработано в исследовательской группе ESSO [74, 109, 110]. Если взять схему PSA с двумя колонками на Рисунке 1, после того, как C1 завершает этап подачи (и находится при высоком давлении), C2 завершает этап продувки (и находится при низком давлении). В этот момент одновременно открываются V5 и V6, замыкая колонки.Это означает, что часть газа, которая обычно теряется на стадии продувки, используется для повышения давления в другой колонне, теряя менее очищенный газ. Если газ, движущийся из одной колонны в другую, не адсорбируется в значительной степени (например, водород), давление, достигаемое после этапа выравнивания, является средним геометрическим между этими двумя значениями. Общее давление может быть ниже, если переносимый газ быстро адсорбируется [111]. Результатом этапа выравнивания давления является прямое улучшение извлечения легкого продукта [112, 113].Введение ступени выравнивания давления в установке КЦА с двумя колоннами приводит к значительному изменению «непрерывности» процесса. Когда две колонны находятся в состоянии выравнивания давления, обработка сырья отсутствует, поэтому требуется как минимум еще одна колонка [110].

При использовании нескольких колонн можно выполнить несколько шагов по выравниванию давления [114–116], и, как следствие, общее извлечение увеличивается [65, 117, 118]. Это открытие привело к разработке многоколоночных (Polybed) блоков PSA [65].

Другая возможность удалить часть легкого компонента из колонны перед продувкой — это сброс давления в слое одновременно с направлением подачи. Эта стадия очень полезна при очистке водорода и обычно называется стадией «продувки», поскольку она обеспечивает газ для продувки другой колонки [119].

Прямоточная сброса давления также использовалась для удаления менее адсорбированного газа из колонки с целью увеличения содержания наиболее адсорбированного газа внутри колонки (с целью его концентрации) [32, 120–122].

Интересная концепция разгерметизации колонны обеспечивается уникальной доступностью «свободного вакуума», получаемого в космосе [123]. Для более быстрого сброса давления было предложено открывать колонну с обоих концов, чтобы быстрее выпускать газ. Также было предложено параллельное выравнивание с использованием клапанов на разной длине колонки [124]. Было также предложено использование подачи низкого давления в качестве продувки для повышения чистоты и извлечения по сравнению с циклом Скарстрома [125]. Для случая разделения трехкомпонентной смеси также была предложена подача и отвод одного продукта в промежуточных положениях колонны с конструкцией ВАБ, напоминающей схему перегонки Петлюка [126, 127].

Чтобы переместить легкий компонент в конечный продукт, Басмаджян и Погорски предложили рецикл тяжелого компонента [128]. Этот шаг назывался «полоскание». Хотя стадия промывки была нацелена на получение раствора с низкой концентрацией легких соединений, она широко использовалась для других целей: концентрирования более адсорбированных частиц [32, 120–122, 129–132].

На самом деле количество возможных «ступенек» не очень велико. Однако их эффективное использование оказалось сложной задачей.На данный момент вопрос, поставленный профессором Рутвеном в 1992 г., еще не получил полного ответа [133] («Можно ли разработать алгоритм для автоматической генерации циклов PSA и настройки различных шагов?»).

4. Параметры показателей эффективности процесса ВАБ

До сих пор было показано, что процессы ВАБ обладают огромной гибкостью в разработке (настолько большой, что иногда вводят в заблуждение). Может использоваться совершенно другое количество столбцов, а также возможно довольно большое количество циклов.Чтобы обеспечить определенную «общую структуру» для понимания некоторых аспектов разработки ВАБ, желательно иметь некоторые «показатели эффективности» (PI), которые будут определять, насколько хорошо выполняется процесс ВАБ. Для определения таких параметров можно рассмотреть процесс ВАБ, изображенный на рисунке 2. На изображении показан процесс PSA со столбцами (также может быть единица), вмещающими определенную массу адсорбента на столбец (), и с несколькими соединительными линиями для выполнения самых разных этапов.Цель состоит в том, чтобы отделить компонент от компонентов, и могут быть обнаружены два случая: либо целью PSA является очистка менее адсорбированного газа, либо, альтернативно, концентрация более адсорбированного газа.


Наиболее распространенные ИП, встречающиеся в процессах PSA, перечислены в таблице 1 [134]. Два первых PI (чистота и извлечение) связаны с эффективностью разделения в PSA и обычно устанавливают условия GO / NO GO при проектировании процесса. Если такие характеристики удовлетворяются, «отпечаток пальца» устройства оценивается по производительности.Наконец, следует сделать энергетические соображения. Поскольку процесс настолько гибкий, трудно определить энергетический ИП, кроме как сказать, что это сумма всей работы, используемой для сжатия и вакуума. Обратите внимание, что извлечение и производительность имеют интегральный член, который в основном связан с изменениями расхода в выходящих потоках.

3

Продукт с меньшей адсорбцией газа Продукт с большей адсорбцией газа


Энергия = сумма всех используемых источников сжатия и вакуума

Большинство работ по процессам PSA показали, что обычно чистота и извлечение представляют собой компромисс для дизайна.В случае извлечения менее адсорбированного газа, если используется больше продувки, большее количество загрязняющих веществ может быть десорбировано из колонны, и чистота повышается, но поскольку больше легкого газа выходит из «нижнего конца», извлечение легкого газа меньше. . Аналогичный эффект наблюдается при использовании стадии ополаскивания и чистоты и извлечения более адсорбированного газа.

Однако можно использовать и другие стратегии для улучшения восстановления процесса без серьезного влияния на чистоту. Случай Polybed PSA для очистки H 2 является хорошим примером [65].Агрегаты, построенные до 1975 года, имели 4 колонны, а извлечение H 2 составляло около 60%. В настоящее время обнаружена установка PSA с 12 колонками [65], и до 16 колонок были запатентованы [135] с извлечением H 2 , близким к 90%. Когда количество колонн увеличивается, можно выполнять больше операций по выравниванию давления, и, таким образом, меньше водорода теряется с загрязняющими веществами, увеличивая его извлечение.

Разработки процесса PSA, представленные выше, были главным образом мотивированы для улучшения чистоты и извлечения целевого продукта (ов).В настоящее время несколько новых приложений PSA в качестве альтернативной технологии все еще находятся на стадии поиска правильной конфигурации цикла (планирование шагов и время, количество столбцов и т. Д.). Другие приложения на более устоявшихся рынках предназначены для улучшения либо размера блока, либо энергопотребления разделения.

5. Роль адсорбента в PSA

Развитие материаловедения за последние 60 лет было довольно интенсивным. Результатом стало открытие многих пористых материалов, от всех видов цеолитов и мезопористых материалов [136–141] до самых разнообразных поверхностей в активированных углях [142–145], а в последнее время и координационных полимеров с большой площадью поверхности [146–151] .Однако, как это ни странно, в настоящее время в блоках PSA используется лишь несколько материалов.

Обзор адсорбционных свойств различных материалов выходит за рамки данной работы, но можно найти хорошие базы данных с адсорбционными свойствами различных газов на нескольких адсорбентах [16, 152, 153]. Важно отметить, что материал, который будет использоваться в PSA, должен легко регенерироваться. В литературе часто встречаются адсорбенты с очень высокой емкостью, особенно при низких давлениях.Обычно изотермы газов на таких адсорбентах имеют «прямоугольную форму»: очень крутые при низких давлениях и довольно плоские после определенного давления. Определяя «циклическую производительность» как разницу нагрузки между высоким и низким давлением цикла PSA, единственный способ получить приемлемую циклическую производительность — это продувка при очень высоком вакууме. Прямым следствием использования таких условий является быстрое увеличение энергопотребления. Таким образом, при расчете ВАБ предпочтительны материалы, показывающие линейные или слегка нелинейные изотермы.

Один из частых случаев — это многокомпонентная смесь газов, и количество разделяемых соединений не может быть удалено одним адсорбентом. Решение этой проблемы было найдено на примере очистки H 2 от парового риформинга метана. В этом приложении H 2 смешан с H 2 O, CO 2 , CO, непревращенным CH 4 и, возможно, другими газами, такими как N 2 . Активированный уголь можно использовать для удаления H 2 O и CO 2 весьма избирательно, но загрузка CO довольно ограничена для малых парциальных давлений.Таким образом, обычной практикой является использование разных слоев адсорбентов для увеличения содержания CO в одной и той же колонне. Этот подход также применялся в других разделениях [66, 70, 79, 154–160]. Последовательные слои адсорбентов также можно использовать для повышения производительности кинетических адсорбентов путем добавления материала, который можно легко регенерировать после кинетического адсорбента [161, 162].

Другим важным аспектом, касающимся свойств материала для приложений PSA, является диффузия различных газов через его пористую структуру.Существуют различные типы «сопротивлений» диффузии из объемной газовой фазы к месту адсорбции [4, 5]. К ним относятся: пограничный слой вокруг частицы адсорбента и сопротивления в макромезопорах, устье микропор и микропоры (или кристаллы).

Однако в некоторых приложениях эти «проблемы» массопереноса стали частью решения. Фактически, если диффузионное сопротивление одного из компонентов смеси очень велико, этот газ адсорбируется так долго, что его можно отделить от другого газа, который быстрее диффундирует через поры.

Вскоре были обнаружены «кинетические процессы» [28]. Фактически, такие материалы, как цеолиты, из-за этого эффекта называют «молекулярными ситами» [136]. Другой пример кинетических материалов — углеродные молекулярные сита (CMS) [29–31, 33, 38, 163–167]. CMS получают путем сжатия пор активированного угля для ограничения адсорбции некоторых молекул. Его первое использование было для разделения воздуха для отделения O 2 от N 2 .

Крайним примером сопротивления диффузии является молекулярное исключение, как в процессе Isosiv [5, 97–99].В процессе Isosiv н-парафины селективно адсорбируются в цеолите 5A, в то время как изопарафины кинетически исключаются из кристаллов цеолита.

Совсем недавно несколько неорганических материалов оказались полезными для кинетического разделения [34, 36, 168–173]. Для кинетического разделения можно использовать особый вид титаносиликатов, ЭТС-4, катионообменный со щелочноземельными металлами [35, 41, 174, 175]. В этих материалах размер пор можно регулировать с очень высокой точностью путем термической обработки образца.Многие исследования подтвердили, что CH 4 может быть исключен из структуры, в то время как такие газы, как H 2 S, CO 2 и особенно N 2 , могут адсорбироваться [43, 176, 177].

6. Достижения в области проектирования процессов

Из всех основных достижений в области проектирования процессов наиболее сложной является разработка циклических стратегий, которые могут улучшить показатели эффективности PSA. Несмотря на характеристики материала, проектирование процесса ВОБ требует нескольких инженерных решений, которые иногда следует принимать с очень большим влиянием с точки зрения показателей эффективности.Главный недостаток разработки процесса PSA заключается в том, что он требует больших затрат времени (и, как правило, итеративен).

На современных компьютерах создание цикла ВАБ может быть выполнено путем моделирования различных сценариев. Существуют различные степени сложности для определения модели PSA, обычно состоящей из нескольких дифференциальных уравнений в частных производных, связанных уравнением состояния и изотермической моделью для определения термодинамических свойств газовой и адсорбированной фаз соответственно. Хотя модель может быть решена численными методами [55, 113, 178–183], для этой цели уже можно использовать несколько коммерческих программ: ASPEN, COMSOL, gPROMS, PROSIM и т. Д. [18, 184–187 ].

Моделирование процесса PSA требует начального шага определения структуры цикла (упорядочивания шагов в заранее определенной последовательности), а затем оценки полученных показателей эффективности. Для выбранного цикла необходимо определить время всех шагов, давление продувки и скорость промывки и продувки [25, 188–192]. В качестве альтернативы было предложено использовать общий «суперцикл» для оценки оптимальной продолжительности каждого из шагов [193].

В большинстве случаев определение цикла должно выполняться при определенных ограничениях, таких как объединение его в массив из нескольких столбцов.Другие ограничения могут возникать из-за наличия газа на этапе продувки, постоянного использования вакуумного насоса для продувки и так далее. Доступность газа для этапа продувки также может исходить из этапа сброса давления (обеспечить продувку) [119] или из предварительно сохраненного количества в резервуаре [194]. Была предложена графическая процедура для планирования циклов PSA [195, 196]. В литературе также обнаружено, что в некоторых случаях наилучший цикл не соответствует идеально в непрерывном массиве колонок, и, таким образом, используется «холостой» этап, когда колонка закрыта и не происходит никакого эффективного этапа адсорбции или десорбции.Однако наличие периодов простоя действительно приводит к меньшей производительности блока PSA.

Пересматривая способ расчета производительности PSA, мы видим, что взаимодействие между влиянием технологического процесса и разработки адсорбента неоднозначно. Если у нас есть адсорбент с лучшей циклической производительностью, мы сможем адсорбировать больше газа за цикл и, таким образом, снизить общий вес адсорбента (или, альтернативно, увеличить производство газа). С другой стороны, улучшив технологический процесс, мы могли бы улучшить производительность установки, сбалансировав количество производимого газа и, возможно, уменьшив количество используемых колонн.

Кроме того, есть третья альтернатива: уменьшить общее время цикла. Эта альтернатива была предложена много лет назад [197] и начала реализовываться в 80-х годах [198]. Когда общее время цикла меньше 30 секунд, процесс обычно называют быстрым PSA (RPSA) [145, 179, 198–214].

Типичное время цикла () нормального процесса PSA составляет порядка 10 минут. В это время адсорбент используется для адсорбции и десорбции определенного количества газа. В каждой колонке PSA это количество адсорбированного будет распределяться в начальной зоне, где было достигнуто равновесие, и зоне «массопереноса» рядом с концом колонны, где адсорбент не полностью насыщен.Зона массообмена связана с кинетическими ограничениями диффузии в адсорбент и осевой дисперсией. Уменьшение времени цикла приведет к большему количеству кинетических ограничений и, следовательно, к более длинным зонам массопереноса. Однако, если сокращение времени цикла в 10 раз приводит к уменьшению количества адсорбированного / десорбированного в 2 раза (из-за кинетических ограничений адсорбции), то общая производительность установки PSA все равно увеличится в раз. 5. В результате блок PSA будет в пять раз меньше!

Есть несколько областей, в которых RPSA может иметь большое значение.PSA для производства медицинского кислорода является очень подходящим устройством для использования в больницах. Однако концепция RPSA открыла возможность портативных устройств с довольно маленькими размерами, которые могут использоваться амбулаторными пациентами с хроническими заболеваниями легких [78, 215]. Сравнивая производительность процесса PSA по очистке водорода, можно отметить, что она значительно ниже, чем производительность других приложений PSA. В такой области использование концепции RPSA может привести к значительному уменьшению размера [201, 216].

Использование RPSA ограничено гидродинамикой. При использовании сверхбыстрого PSA с поршневым приводом общее время цикла составило менее 5 секунд (его циклы адсорбции / десорбции напоминают расширение и сжатие двигателя внутреннего сгорания). В таких условиях математические модели, используемые для моделирования нормальных процессов PSA, могут не работать [210, 217]: описание переноса массы и энергии с использованием упрощений, таких как LDF (линейная движущая сила), неприменимо. Есть также некоторые особенности, связанные с RPSA, которые можно преодолеть с помощью специализированных устройств.

В процессах RPSA время, необходимое для создания давления в слое, может быть проблемой. Было доказано, что с помощью сотового монолита можно уменьшить падение давления в процессе PSA [209] и, таким образом, сократить общее время нагнетания давления. Альтернативой монолитным структурам были слоистые адсорбенты [218].

Другое изобретение, которое напрямую применимо к технологии RPSA, — это поворотный клапан [205, 207, 219]. Взяв в качестве примера блок PSA, показанный на рисунке 1, можно заметить, что ступенчатые изменения в нормальном PSA выполняются за счет одновременной работы иногда сложной системы клапанов.Используя поворотные многопортовые клапаны, можно изменять события, происходящие во всех колонках в одно и то же время. При использовании нормальной группы клапанов отказ в течение одной секунды при открытии или закрытии одного из клапанов может иметь значительное влияние на цикл RPSA.

Другой подход к технологии PSA был реализован с использованием радиальных колонн [220–222]. При использовании радиальных колонн длина адсорбента обычно мала (что приводит к уменьшению падения давления), и количество газа, подлежащего обработке при разумной скорости газа, может быть больше.

Большая гибкость PSA обычно связана со сложностью процесса и по-прежнему остается одной из основных проблем при внедрении этой технологии в нескольких отраслях промышленности. С другой стороны, большая гибкость процессов PSA по-прежнему составляет его главное преимущество и может быть причиной того, что он нашел применение в различных областях.

Технология PSA может считаться зрелой технологией в разделении воздуха, сушке и очистке водорода, но предстоит еще много работы, чтобы внедрить эту технологию в других областях [223].Многие исследователи во всем мире в настоящее время работают над улавливанием CO 2 из дымовых газов. Потенциально было продемонстрировано, что CO 2 можно улавливать с помощью PSA [224–227], но необходимы более фундаментальные и долгосрочные исследования на экспериментальной установке, чтобы должным образом сравнить этот метод с аминами. Кроме того, разделение олефинов и парафинов адсорбцией было достаточно изучено, но энергетические затраты на разделение адсорбцией все еще сравнимы с дистилляцией [228]. Использование PSA для повышения качества природного газа (в основном разделение CH 4 -CO 2 ) также остается проблемой [229, 230].Технологию PSA и даже RPSA можно использовать для обновления биогаза, но уровни расхода и давления природного газа требуют альтернативных решений. Кроме того, новое жесткое законодательство, касающееся сокращения выбросов парниковых газов, меняет структуру процессов в энергетической и топливной отраслях. Новые процессы предназначены для включения или интеграции улавливания CO 2 , таким образом вводя спецификации в наиболее адсорбируемое соединение. Решение, которое уже используется и требует дальнейшего изучения, — это концепция двойного PSA [231–235].

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *