ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 8

Transcript

1 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 8 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗΣ 1. Τεχνολογία : Μονάδα προσρόφησης ενεργού άνθρακα σε σταθεροποιημένη κλίνη 2. Είδος Τεχνολογίας : Δέσμευση πτητικών οργανικών ενώσεων (αέριων ρύπων) 3. Ρύποι στους οποίους εφαρμόζεται Η προσρόφηση αερίων χρησιμοποιείται σε βιομηχανικές εφαρμογές όπως ο έλεγχος οσμών ή ανάκτηση πτητικών διαλυτών όπως το βενζόλιο, η αιθανόλη, το τριχλωροαιθυλένιο, το φρέον κ.α. και στις διεργασίες ξήρανσης αέριων ρευμάτων. 4. Επιτεύξιμα όρια / Μειώσεις εκπομπών Ανάλογα με το είδος του υλικού προσρόφησης και τα χαρακτηριστικά των ουσιών που θα προσροφηθούν έχουμε και τις ανάλογες αποδόσεις. Βασικό ρόλο στην απόδοση ενός υλικού προσρόφησης παίζει : 1) το μέγεθος των κόκκων του, όσο μικρότερη κοκκομετρία έχει τόσο μεγαλύτερη απόδοση θα έχει, 2) η ποσότητα του προσροφητικού υλικού, αφού σε κάθε υλικό προσρόφησης η ικανότητα προσρόφησης προσδιορίζεται με βάση το αέριο που προσροφά ανά 100 g υλικοπύ προσρόφησης, 3) τα χαρακτηριστικά των ουσιών προσρόφησης, 4) η θερμότητα του αερίου που θα προσροφηθεί, αφού όσο μικρότερη είναι η θερμοκρασία του επεξεργαζόμενου αερίου τόσο μεγαλύτερη θα είναι και η απόδοση συγκράτησης. Το ποσοστό συγκράτησης κατά τη διάρκεια λειτουργίας της μονάδας προσρόφησης δεν είναι σταθερό. Αρχικά έχουμε τη μέγιστη απόδοση, που μπορεί να φτάσει μέχρι και 99,99%, και σταδιακά μειώνεται η απόδοση μέχρι να φτάσει σε ένα σημείο όπου πλέον δεν θα συγκρατεί ικανοποιητική ποσότητα από τις ουσίες που θα θέλουμε. Σε αυτό το σημείο σταματά η λειτουργία της μονάδας προσρόφησης και αναγεννάται. 5. Τύπος πηγή που εφαρμόζεται η τεχνολογία : Σημειακή πηγή 6. Τυπικές βιομηχανικές εφαρμογές Η χρήση προσροφητικών υλικών όπως ο ενεργός άνθρακας, η silica gel, η ενεργοποιημένη αλουμίνα κ.α. γίνεται από βιομηχανίες που θέλουν να κάνουν μείωση στις εκπομπές των πτητικών ουσιών που εκπέμπουν (VOC), για την συμμόρφωση με την κείμενη νομοθεσία, ή ανάκτηση πολύτιμων συστατικών, ή σε διεργασίες ξήρανσης αέριων ρευμάτων. Οι βιομηχανίες που χρησιμοποιούν τέτοιου είδους τεχνολογία είναι οι βιομηχανίες επεξεργασίας πετρελαιοειδών, βιομηχανίες χημικών, φαρμάκων κ.α. Επειδή η χρήσει αυτής τη τεχνολογίας είναι αρκετά ακριβή και απαιτεί αρκετή ενέργεια για τη λειτουργία του και εξειδικευμένο προσωπικό γίνεται χρήσει μόνο όπου είναι πολύ απαραίτητο. M.Sc Ηρ.Λάτσιος, M.Sc.Γρ.Καλαμπούκας, Επ.Καθ. Μ.Α Γούλα 63

2 7. Χαρακτηριστικά ρεύματος εκπομπής Ροή αέρα : Τυποποιημένα φίλτρα ενεργού άνθρακα για βιομηχανική χρήσει έχουν ροή αερίου από 0,01 m 3 /sec μέχρι 14,1 m 2 /sec. Βέβαια οι αποδόσεις αυτές μπορούν να αλλάξουν στην περίπτωση σχεδιασμού ενός μη τυποποιημένου συστήματος για την κάλυψη συγκεκριμένων αναγκών. Θερμοκρασία ρεύματος : Γενικά όσο πιο χαμηλή είναι η θερμοκρασία του ρεύματος που θα επεξεργαστεί τόσο πιο μεγάλη θα είναι και η απόδοση συγκράτησης του προσροφητικού μέσου. Ένα τυπικό θερμοκρασιακό εύρος είναι από 25 ο C μέχρι 38 ο C ανάλογα βέβαια και με το είδος της χημικής ουσίας που θέλουμε να συγκρατήσουμε. Τυπικά αναφέρουμε ότι η θερμοκρασία προσρόφησης της βενζίνης, του διχλοροαιθάνιου, τριχλοροαιθάνιου και του τουλολίου είναι οι 25 ο C, ενώ για το κυκλοεξάνιο, του βινυλοχλωριδίου και της ακετόνης είναι οι 38 ο C για προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα. Φόρτιση ρύπου : Οι περιορισμοί στη φόρτιση του ρύπου προέρχονται μόνο από την ποσότητα του προσροφητικού υλικού, γι αυτό και ο κάθε προσροφητής δίνεται με μία χαρακτηριστική προσρόφηση ουσίας ανά 100 g προσροφητή. Έτσι υπάρχουν αρκετές πρότυπες δοκιμές για το χαρακτηρισμό του ενεργού άνθρακα στην αέρια φάση. Μία σημαντική μονάδα μέτρησης της ικανότητας προσρόφησης είναι ο τετραχλωράνθρακας που ορίζεται ως g CCl 4 / 100 g άνθρακα μετά τον κορεσμό του άνθρακα από ρεύμα CCl 4. Από τα προηγούμενα καταλαβαίνουμε ότι ανάλογα την ποσότητα προσροφητή που έχουμε, είναι και ανάλογη η φόρτιση σε ρύπο που μπορεί να επεξεργαστεί το σύστημα. Άλλα θέματα : Είναι δυνατή η συγκράτηση, από τους προσροφητές, και άλλων συστατικών πέραν των προβλεπόμενων σε αποδόσεις συνήθως μικρότερες από αυτές που είναι σχεδιασμένοι για τις συγκεκριμένες ουσίες απομάκρυνσης. 8. Απαίτηση προεπεξεργασίας ρεύματος εκπομπής Το ρεύμα που οδηγείται σε ένα σύστημα προσρόφησης απαιτείται να υφίσταται προεπεξεργασία εφόσον τα χαρακτηριστικά του το επιβάλλουν. Εφόσον στο ρεύμα εκπομπής υπάρχουν αιωρούμενα σωματίδια, αυτά θα πρέπει να απομακρύνονται μέσω μιας συσκευής κατακράτησης σωματιδίων. Επειδή μέσα στην κλίνη προσρόφησης θα υπάρξει σημαντική πτώση πίεσης, θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί πριν την κλίνη κατάλληλης ισχύος ανεμιστήρας για την αύξηση της πίεσης του αερίου ρεύματος. Είναι γνωστό ότι η προσρόφηση διευκολύνεται στις χαμηλές θερμοκρασίες, επομένως, στην περίπτωση που η θερμοκρασία του ρεύματος εκπομπής είναι σημαντικά μεγαλύτερη των 130 ο F, τότε είναι απαραίτητη η χρήση ενός εναλλάκτη θερμότητας για την ψύξη του αερίου ρεύματος στους 130 ο F ή και χαμηλότερα. Ο ατμός συναγωνίζεται με τα VOCs για την κατάληψη θέσεων στην επιφάνεια του προσροφητικού υλικού (π.χ. ενεργού άνθρακα). Όταν το επίπεδο της σχετικής υγρασίας του ρεύματος ξεπερνά το 50%, αυτή μπορεί να περιορίσει την απόδοση για τα αραιά ρεύματα. Εντούτοις, εάν η συγκέντρωση VOC στο ρεύμα εκπομπής είναι μεγαλύτερη από 1000 ppm, τότε, σχετική υγρασία μεγαλύτερη από 50% μπορεί να M.Sc Ηρ.Λάτσιος, M.Sc.Γρ.Καλαμπούκας, Επ.Καθ. Μ.Α Γούλα 64

3 αγνοηθεί. Στην περίπτωση όμως που η συγκέντρωση του VOC είναι μικρότερη των 1000 ppm, τότε η σχετική υγρασία θα πρέπει να μειωθεί στο 50% ή και χαμηλότερα. Η απομάκρυνση της υγρασία γίνεται με ψύξη και συμπύκνωση των υδρατμών του ρεύματος εκπομπής με χρήση εναλλάκτη θερμότητας. Μία άλλη εναλλακτική λύση είναι η αραίωση του ρεύματος εκπομπής με προσθήκη αέρα εφόσον η υγρασία του προστιθέμενου αέρα είναι σημαντικά μικρότερη από αυτή των απαερίων. Η λύση αυτή θα οδηγήσει σε αύξηση του μεγέθους της κλίνης και ενδεχομένως σε μη αποδεκτή από άποψη κόστους. Στις περιπτώσεις που το ρεύμα εκπομπής περιέχει εύφλεκτα VOC, για θέματα ασφαλείας θα πρέπει η συγκέντρωση των VOC να είναι κάτω από το 25 % LEL (κατώτερο όριο εκρηξιμότητας). Γενικά, χαμηλές συγκεντρώσεις VOC θα πρέπει να επιδιώκονται για αποφυγή υπερβολικά υψηλών ποσοτήτων θερμότητας προσρόφησης στην κλίνη. 9. Θεωρία λειτουργίας Η προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα βασίζεται στα φαινόμενα φυσικής και χημικής προσρόφησης. Η φυσική προσρόφηση αναφέρεται επίσης και ως προσρόφηση Van der Waals και περιλαμβάνει ασθενή σύνδεση των μορίων του αερίου με το στερεό. Η ενέργεια του δεσμού είναι παρόμοια με τις ελκτικές δυνάμεις μεταξύ των μορίων ενός υγρού. Η διεργασία της προσρόφησης είναι εξώθερμη και η θερμοκρασία προσρόφησης είναι συνήθως ελαφρώς μεγαλύτερη από τη θερμοκρασία εξάτμισης της προσροφούμενης ουσίας. Οι δυνάμεις που κρατούν τα μόρια του αερίου στο στερεό μπορούν εύκολα να υπερνικηθούν είτε με θέρμανση είτε με μείωση της πίεσης: και οι δύο μέθοδοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην αναγέννηση (καθαρισμό) του υλικού προσρόφησης. Η χημειορόφηση περιλαμβάνει έναν πραγματικό χημικό δεσμό μέσω αντίδρασης της προσροφούμενης ουσίας με το στερεό προσροφητή. Τα ποσά θερμότητας της χημειορόφησης προσεγγιστικά έχουν το ίδιο μέγεθος με τις θερμότητες αντίδρασης και η χημειορόφηση δεν είναι εύκολα αντιστρεπτή. Η οξείδωση το SO 2 σε SO 3 σε ενεργό άνθρακα είναι ένα παράδειγμα χημειορόφησης. Ο ενεργός άνθρακας και η αλουμίνα μπορούν να δράσουν ως καταλύτες αντίδρασης για έναν αριθμό αερίων μιγμάτων. Σε μία ολοκληρωμένη μονάδα το αέριο που πρόκειται να επεξεργαστεί αρχικά περνάει από ένα στάδιο καθαρισμού από τα σωματίδια που υπάρχουν σε αυτό. Αυτό το στάδιο είναι ένα κλασικό σύστημα καθαρισμού αιωρούμενων σωματιδίων (π.χ. ηλεκτρόφιλτρο). Αφού καθαριστεί το αέριο έπειτα περνάει μέσα από ένα ανεμιστήρα το στάδιο αυτό είναι απαραίτητο για να αυξηθεί η πίεση του αερίου που στα επόμενα στάδια θα μειωθεί πάλι. Μετά τον ανεμιστήρα το αέριο περνάει μέσα από έναν ψύκτη μιας και όσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία τους τόσο μεγαλύτερη θα είναι και η προσρόφηση στην επιφάνεια του προσροφητή. Το ψυχόμενο αέριο ρεύμα στη συνέχεια περνάει μέσα από την προσροφητική κλίνη με φορά από κάτω προς τα πάνω όπου ο ατμός απομακρύνεται και ο αέρας που παραμένει είτε απελευθερώνεται είτε επιστρέφει στην κύρια διεργασία. Μια συσκευή ελέγχου ατμών στην έξοδο ανιχνεύει τον κορεσμό της κλίνης μέσω του ελέγχου της συγκέντρωσης του ατμού στα απαέρια. Όταν η συσκευή ελέγχου ανιχνεύσει ότι μια προκαθορισμένη μέγιστη τιμή M.Sc Ηρ.Λάτσιος, M.Sc.Γρ.Καλαμπούκας, Επ.Καθ. Μ.Α Γούλα 65

4 συγκέντρωσης του ατμού έχει ξεπεραστεί (υπέρβαση), το ρεύμα αέρα-ατμού αυτόματα εκτρέπεται στην επόμενη ανενεργό κλίνη, η οποία έχει αναγεννηθεί και ψυχθεί. Στη συνέχεια η κορεσμένη (εξαντλημένη) κλίνη αναγεννάται με άμεση επαφή με υδρατμό χαμηλής πίεσης, ο οποίος εισάγεται από την κορυφή της κλίνης. Ο προσροφημένος ατμός εκτοπίζεται από τον άνθρακα και το μίγμα υδρατμού και ατμού συμπυκνώνεται και συλλέγεται σε συσκευή διαχωρισμού για ένα αρχικό διαχωρισμού. Εάν ο συμπυκνωμένος ατμός είναι αδιάλυτος στο νερό σε ικανοποιητικό βαθμό, ο διαχωρισμός είναι επαρκής διαφορετικά μπορεί να απαιτηθεί πρόσθετος διαχωρισμός (π.χ. απόσταξη). Σε πρακτική εφαρμογή ενός συστήματος προσρόφησης ενεργού άνθρακα σε σταθεροποιημένη κλίνη έχει ως εξής. Η κλίνη άνθρακα βρίσκεται εντός χαλύβδινου δοχείου με μορφή μεγάλης κυλινδρικής δεξαμενής η οποία στηρίζεται στην πλευρική επιφάνεια της, με ημισφαιρική κεφαλή σε κάθε άκρη. Η ίδια η κλίνη διαμορφώνεται ως ορθογώνιο πρίσμα ένα προς δύο m ψηλό, με πλάτος ελαφρά μικρότερο από τη διάμετρο του δοχείου και με μήκος ίσο με εκείνο του δοχείου εκτός των ημισφαιρικών του άκρων. Ο άνθρακας στηρίζεται σε μία σκάρα τοποθετημένη εσωτερικά του δοχείου και με μήκος ίσο με εκείνο του δοχείου έτσι ώστε το αέριο να μπορεί να ρέει προς τα πάνω ή προς τα κάτω δια μέσου του μεγάλου ορθογωνίου μετώπου και δεν μπορεί να περνά έξω από αυτό. Οι πραγματικές διαστάσεις της κλίνης τυπικά είναι τέτοιες που το μήκος της είναι ίσο με το διπλάσιο του πλάτους της. 10. Πλεονεκτήματα Τα συστήματα προσρόφησης έχουν πολύ καλό βαθμό απόδοσης. Σχετικά εύκολα μπορούμε να ανακτήσουμε χρήσιμα υλικά από τα προσροφούμενα στοιχεία. Υπάρχουν διαθέσιμοι στο εμπόριο ένα ευρύ φάσμα φίλτρων ενεργού άνθρακα από πολύ μικρές ροές διαχείρισης μέχρι πολύ μεγάλες. Επίσης το μέγεθος αυτών είναι σχετικά μικρό, βέβαια δε υπολογίζουμε τον βοηθητικό εξοπλισμό όπως ψυκτήρες, ανεμιστήρες, μονάδες συμπύκνωσης κ.α. που μπορούν να αυξήσουν κατά πολύ το μέγεθος της συνολικής εγκατάστασης. Επίσης το μέσο προσρόφησης αναγεννάτε πολλές φορές με αποτέλεσμα να μειώνει σημαντικά το κόστος. 11. Μειονεκτήματα Το κόστος λειτουργίας μιας τέτοιας εγκατάστασης είναι αρκετά μεγάλο όπως και το κύριο κόστος εγκατάστασης. Επίσης η απόδοση της μονάδας δεν είναι σταθερή, αρχίζει από μία μέγιστη τιμή και πέφτει μέχρι την τιμή όπου είναι εξ ορισμού η τιμή που θα αναγεννηθεί ο προσροφητής. Επίσης μετά από αρκετές αναγεννήσεις χρειάζεται αντικατάσταση του προσροφητή και αυτό αυξάνει σημαντικά το κόστος. Απαιτείται τουλάχιστον δύο όμοιες κλίνες για την αδιάκοπη λειτουργία της μονάδος, έτσι ώστε όταν σταματά η μία κλίνη για αναγέννηση τότε θα λειτουργεί η άλλη και αντίστροφα. Επίσης η απαραίτητη προεπεξεργασία του αερίου αυξάνει σημαντικά το κόστος ιδίως αν χρειάζεται σύστημα απομάκρυνσης των σωματιδίων και δεν υπάρχει στην υπόλοιπη βιομηχανική μονάδα. Ακόμη ένα πρόβλημα που δημιουργείται είναι η πτώση πίεσης μετά από την κλίνη προσρόφησης, έτσι απαιτεί ανεμιστήρες για να αυξήσουν την πίεση, που συνεπάγεται μεγαλύτερο λειτουργικό κόστος. M.Sc Ηρ.Λάτσιος, M.Sc.Γρ.Καλαμπούκας, Επ.Καθ. Μ.Α Γούλα 66

5 12. Άλλα θέματα Η χρήση των προσροφητών ενεργού άνθρακα περιορίζεται μόνο στις περιπτώσεις πού είναι απαραίτητη η ανάκτηση προϊόντος ή ο περιορισμός των εκπομπών και αυτό γιατί έχει σημαντικό κόστος λειτουργίας. Μπορεί να επιτύχει πολύ καλές αποδόσεις αλλά για περιορισμένο διάστημα. Η χρήση περισσοτέρων της μίας κλίνης είναι απαραίτητη για τη συνεχή λειτουργία της μονάδος. M.Sc Ηρ.Λάτσιος, M.Sc.Γρ.Καλαμπούκας, Επ.Καθ. Μ.Α Γούλα 67

6 Α Σ Κ Η Σ Η Στο χώρο ενός εργοστασίου όπου λειτουργούν εκτυπωτικές μηχανές, απελευθερώνεται πτητική οργανική ουσία η οποία χρησιμοποιείται ως διαλύτης στην παραγωγική διαδικασία. Για τον έλεγχο του εκπεμπόμενου διαλύτη σχεδιάζεται η εγκατάσταση ενός συστήματος απαγωγής αέρα το οποίο θα καταλήγει σε μονάδα προσρόφησης ενεργού άνθρακα σε σταθεροποιημένη κλίνη (fixed bed). Τα χαρακτηριστικά του εισερχόμενου αερίου ρεύματος στην κλίνη του ενεργού άνθρακα είναι : παροχή ft 3 /min, θερμοκρασία 90 ο F, διαλύτης είναι το τολουόλιο, συγκέντρωση διαλύτη στο ρεύμα ppm και η περιεχόμενη σχετική υγρασία 40%. H απαιτούμενη απόδοση απομάκρυνσης του διαλύτη είναι 97%. Να σχεδιάσετε μια συσκευή προσρόφησης ενεργού άνθρακα σε σταθεροποιημένη κλίνη σύμφωνα με το φύλλο υπολογισμού που ακολουθεί Σημείωση : Για τον σχεδιασμό απαιτείται η χρήση υπολογιστικού φύλλου (Excel). Για τις μετατροπές μονάδων ανατρέξτε στα παραρτήματα Α και Β του βιβλίου ή στο παράρτημα των εργαστηριακών σημειώσεων Κανονικές συνθήκες είναι Τ ΚΣ =25 ο C και Ρ ΚΣ =1 atm Θεωρείστε ότι η συνολική πίεση του αερίου πριν τον ανεμιστήρα είναι 1 atm Το μοριακό βάρος του τολουολίου είναι 92,14 Πυκνότητα υγρού τολουολίου ρ τολ = 0,886 g/cm 3 Θεωρείστε ότι στην πράξη ο συντελεστής προσροφητικής ικανότητας του ενεργού άνθρακα είναι 30% Επιλέγεται μέγεθος άνθρακα 4 x 10 mesh ( d= 0,011ft ), πυκνότητα 480 kg/m 3 και κλάσμα κενού όγκου κλίνης 0,4 Υποθέστε ότι σχεδιάζουμε σύστημα 2 κλινών ώστε όταν η μία βρίσκεται σε λειτουργία η άλλη βρίσκεται σε διαδικασία αναγέννησης. Όλοι οι τύποι που χρησιμοποιούνται είναι μέσα από το βιβλίο της θεωρίας στους οποίους ο φοιτητής θα πρέπει να ανατρέξει ή δίνονται στο φύλλο υπολογισμού. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ατμός καθαρά αέρια αέρια απόβλητα ατμός+διαλύτες P-1 / PBA-101 ΜΟΝΑΔΑ ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗΣ M.Sc Ηρ.Λάτσιος, M.Sc.Γρ.Καλαμπούκας, Επ.Καθ. Μ.Α Γούλα 68

7 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 7 ΦΥΛΛΟ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΜΟΝΑΔΑΣ ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗΣ Τ.Ε.Ι. Δυτικής Μακεδονίας Τμήμα Τεχνολογιών Αντιρρύπανσης Ακαδ. Έτος : Χειμ. Εξάμηνο Ονοματεπώνυμα : 1).. Ημερομηνία 2).. 3).. :... Διδάσκοντες : M.Sc. Ηρ. Λάτσιος M.Sc. Γρ. Καλαμπούκας Κ. Οικονομόπουλος 1. ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ Παροχή, Q o = m 3 /min = m 3 /h Θερμοκρασία Τ ο = o F = Κ = ο C Συγκέντρωση διαλύτη στην είσοδο C δ = ppm => y = % κ.ο. Συνολική πίεση αερίου πριν τον ανεμιστήρα P = atm Πυκνότητα υγρού διαλύτη ρ τολ = g/cm 3 Συντελεστή προσρόφησης f = % Μοριακό βάρος διαλύτη ΜΒ διαλύτη = g/gmole Πυκνότητα άνθρακα ρ c = kg/m 3 Μέγεθος άνθρακα = mesh Κλάσμα κενού όγκου ε = % 2. ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΡΟΣΡΟΦΗΤΙΚΗΣ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ ΑΝΘΡΑΚΑ Εύρεση της μερικής πίεσης του διαλύτη στο αέριο ρεύμα από την εξ.10.2 P δ = y x P αερίου = atm = psi M.Sc Ηρ.Λάτσιος, M.Sc.Γρ.Καλαμπούκας, Επ.Καθ. Μ.Α Γούλα 69

8 Με τη βοήθεια της εξίσωσης 1.9 του βιβλίου (σε μη Κ.Σ.) και τη θεωρίας του 1 ου εργαστηρίου : Q m = Q v (m 3 /h) x C (kg/m 3 ) = kg/hr Από το Σχήμα Β.1 του Παραρτήματος Β η τάση ατμών P u του διαλύτη σε θερμοκρασία Τ ο είναι : P u = psi = atm Ο ειδικός γραμμομοριακός όγκος είναι : V = cm 3 /gmol (T/V) log(p u /P) = Από το σχήμα 12.3 βρίσκουμε Η μάζα προσροφούμενου υγρού διαλύτη ανά 100 gr μάζας ενεργού άνθρακα είναι : α cc = cc/100g C Οπότε η μάζα προσροφημένης ουσίας ανά μάζα ενεργού άνθρακα είναι : α = g/100g C Έχοντας υπόψη τον συντελεστή προσροφητικής ικανότητας f του ενεργού άνθρακα, η πραγματική προσροφούμενη ουσία θα είναι : α πρ = f x α = g/100g C Ο άνθρακας που θα απαιτηθεί ανά κλίνη είναι : C / κλίνη = kg C /κλίνη kg C /κλίνη (στρογ.) 3. ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΣΤΑΣΕΩΝ ΚΛΙΝΗΣ ΑΝΘΡΑΚΑ Ο όγκος της κλίνης άνθρακα θα είναι : V bed = m 3 Επιλογή βάθους κλίνης : Η = m Η επιφάνεια κλίνης θα είναι : Α bc = m 2 Υποθέτοντας ορθογώνια κλίνη άνθρακα με L=2 x W το πλάτος W = m το μήκος L = m M.Sc Ηρ.Λάτσιος, M.Sc.Γρ.Καλαμπούκας, Επ.Καθ. Μ.Α Γούλα 70

9 επιφανειακή ταχύτητα αερίου : U = m/min (να μην ξεπεράσει τη μέγιστη τιμή 100 ft/min=30,48 m/min ) Σημ. : εάν το V>100 ft/min να ξαναεπιλεγεί κατάλληλο βάθος κλίνης Η μέχρι V 100 ft/min Στρογγυλοποίηση διαστάσεων το πλάτος W = m το μήκος L = m Η επιφάνεια κλίνης θα είναι : Α bc = m 2 U = m/min (U <30,48 m/min) 4. ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΣΕ ΑΤΜΟ ΓΙΑ ΑΝΑΓΕΝΝΗΣΗ Επιλογή απαίτησης ατμού / βάρος άνθρακα = kg ατμού / kg C Ο απαιτούμενος ατμός είναι = kg ατμού /αναγεν. 5. ΠΤΩΣΗ ΠΙΕΣΗΣ ΣΤΗΝ ΚΛΙΝΗ Υπολογίστε την πτώση πίεση στην κλίνη με τη βοήθεια του Σχήματος 12.6 ΔP = in. H 2 O/ft = in. H 2 O 6. ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΗ ΙΣΧΥ ΑΝΕΜΙΣΤΗΡΑ Υποθέστε ότι η απόδοση του ανεμιστήρα είναι 65% Ισχύς ανεμιστήρα = hp, Απαιτούμενη ισχύ ανεμιστήρα = hp, οπότε επιλέγουμε ανεμιστήρα hp 7. ΣΥΝΟΨΗ ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΩΝ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΩΝ Διαστάσεις κλίνης = Η x L x W = m 3 Μάζα άνθρακα ανά κλίνη = kg C Απαιτούμενος ατμός = kg ατμού /d Ισχύς ανεμιστήρα (για αγορά) = hp 8. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΚΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ M.Sc Ηρ.Λάτσιος, M.Sc.Γρ.Καλαμπούκας, Επ.Καθ. Μ.Α Γούλα 71

10 (Να σχεδιαστεί μεθοδολογικό διάγραμμα ροής στο οποίο να τοποθετηθούν τα χαρακτηριστικά των ρευμάτων και στοιχεία από το ισοζύγιο μάζας.) M.Sc Ηρ.Λάτσιος, M.Sc.Γρ.Καλαμπούκας, Επ.Καθ. Μ.Α Γούλα 72