Низшая теплота сгорания молекулярного сита

Низшая теплота сгорания молекулярного сита в чистом неорганическом состоянии принята равной нулю, поскольку кристаллический алюмосиликатный каркас цеолита полностью негорюч. В промышленных установках адсорбент поглощает органические пары и газы. При пожарно-технических расчётах показатель определяется суммарным содержанием горючих адсорбированных веществ, умноженным на их теплоту сгорания. Для углей или полимерных сит учитывается сгорание матрицы.

$Q_i^r = w_{\text{org}} \cdot Q_{i,\text{org}}^r$

Разбор по случаям

Примеры

Расчёт для цеолита с метанолом. Дано: алюмосиликатный цеолит массы $100\text{ kg}$ содержит $15\%$ адсорбированного метанола ($Q_{i,\text{met}}^r = 19{,}9\text{ MJ/kg}$).

Решение: неорганический каркас цеолита негорюч, его собственная теплота сгорания равна нулю.

Тепловой вклад метанола рассчитывается как $0{,}15 \times 19{,}9 = 2{,}985\text{ MJ/kg}$.

Ответ: низшая теплота сгорания насыщенного сита составляет $2{,}985\text{ MJ/kg}$.

Углеродное молекулярное сито. Дано: углеродный адсорбент для разделения газов имеет зольность $w_{\text{ash}} = 0{,}05$ и удельную теплоту сгорания чистого углерода $Q_{i,\text{C}}^r = 32{,}8\text{ MJ/kg}$.

Решение: рассчитываем теплоту сгорания углеродной матрицы с учётом негорючей золы по формуле $Q_i^r = 32{,}8 \times (1 - 0{,}05) = 31{,}16\text{ MJ/kg}$.

Ответ: показатель равен $31{,}16\text{ MJ/kg}$.

Закоксованный цеолит регенерации. Цеолит NaX содержит 8% масс. углеродистых отложений (кокса) после цикла очистки тяжелого сырья. Неорганическая алюмосиликатная матрица адсорбента полностью негорюча, поэтому ее теплота сгорания равна нулю. Низшая теплота сгорания сформированного коксового остатка принята равной $32.7$ МДж/кг. Расчет низшей теплоты сгорания закоксованного молекулярного сита выполняется по формуле $Q_i^r = w_c \cdot Q_c$.

Подстановка дает: $Q_i^r = 0.08 \cdot 32.7 = 2.616$ МДж/кг.

Для адсорбера с загрузкой слоя $5000$ кг выделяющееся тепло составит $13.08$ ГДж, что определяет предельный температурный профиль стадии выжига и технологические параметры подачи воздуха.

Частые ошибки

• Применение теплоты сгорания чистого цеолита к отработанному адсорбенту с органическими примесями.
• Игнорирование зольности и влажности при расчёте теплоты сгорания углеродных молекулярных сит.
• Учёт массы неорганического каркаса как горючей массы при расчёте пожарной нагрузки.

Коротко

Таким образом, низшая теплота сгорания молекулярного сита зависит от природы его матрицы и количества поглощённых углеводородов. Для чистых цеолитов показатель равен нулю, а для насыщенных и углеродных материалов рассчитывается по составу.