DEFINICIJA APSORPCIJA. za proračun je važno znati ravnotežnu topivost plina iz plinske smjese u kapljevini

Transcript

1 APSORPCIJA DEFINICIJA Asorcija je tehnološka oeracija kojom se lin otaa u kaljevini (asorbens) desorcija je oslobađanje lina iz kaljevine PREDAVANJA 2 za roračun je važno znati ravnotežnu toivost lina iz linske smjese u kaljevini rovodi se rouštanjem lina kroz kolonu s umecima, kroz koju se rotusmjerno rovodi kaljevina, rouštanjem lina kroz kolonu u kojoj se kaljevina rasršuje u sitne kaljice, rouštanjem lina kroz sloj kaljevine i rovođenjem lina reko ovršine kaljevine sukladno ravilu faza iz sustava linske smjese iz koje se asorbira samo jedna komonenta otoljenog lina u kaljevini ostoje tri neovisna arametra T, i molni udio linske komonente u obadvije faze u stanju ravnoteže lina i kaljevine kod T=konst. i = konst. molni udio otoljenog lina u kaljevini ovisi o arcijalnom tlaku linske komonente u linskoj smjesi 3 4 PREMA HENRYEVOM ZAKONU P PK = HX kod k = konst. s ovećanjem temerature se ovećava H, a smanjuje toivost lina u asorbensu - kaljevini ovisnost H o temeraturi se može rikazati: rot ln H = + K RT r ot - difrencijalna tolina otaanja lina (J/mol), K - konstanta svojstvena za lin 5 nije uzet u obzir utjecaj tlaka na asorciju, što je doušteno samo ako je mali u odnosu na arcijalni tlak linske komonente u linskoj smjesi, inaće ga treba uzeti u obzir Raoultov zakon: arcijalni tlak are komonente u ari k jednak je roduktu tlaka are čiste komonente k kod iste temerature i molnog udjela komonente u kaljevitoj smjesi X k : k = k X k 6

2 linija toivosti lina u odručju Henryevog zakona je ravac, H je koeficijent nagiba ravca zakon je valjan i za realne linove ri maloj toivosti lina u kaljevini za većinu realnih linova linija toivosti je krivulja a nije valjan Henryev zakon za odstuanje od Henryevog zakona je najčešći razlog onašanja kaljevine na to odstuanje može utjecati linska faza samo ri visokim tlakovima za te slučajeve vrijedi Raoultov zakon : Ya k = a k X a k - arcijalni aktivitet komonente kod temarature T i ukunog tlaka a k - aktivitet komonente kod tlaka jednakog tlaku zasićene are čiste komonente 7 8 JEDNAŽBA POGONSKOG PRAVCA Kolona s umecima G,Y Y G L X L, X O G - masena brzina inertnog lina, kg i /(m 2 s) L - masena brzina kaljevine - asorbensa, kg a /(m 2 s) Y o - maseni omjer komonente koja se asorbira iz linske smjese na ulazu u kolonu, kg k /kg i Y - maseni omjer komonente koja se asorbira iz linske smjese na izlazu iz kolone, kg k /kg i L,X g,y o 9 0 X o - maseni omjer komonente koja se asorbira u kaljevini asorbensu na ulazu u kolonu, kg k /kg a X - maseni omjer komonente koja se asorbira u kaljevini asorbensu na izlazu iz kolone, kg k /kg a G(Y o - Y ) = L(X - X o ) MASENA BRZINA PLINSKE KOMPONENTE U DONJEM DIJELU KOLONE : L(X - X) = G (Y o - Y) jednadžba ogonskog ravca: u YX dijagramu L Y = ( X X ) + Yo G L/G - koeficijent nagiba ogonskog ravca 0 - ravnotežna linija asorcije ravac se ucrtava sajanjem točaka s koordinatama Y o, X i Y, X o 2 2

3 IZ GRAFA SE VIDI: ovećanjem omjera masene brzine asorbensa i linske smjese L/G ovećava se koeficijent nagiba ogonskog ravca a smanjuje maseni udio asorbiranog lina u asobensu nr X kod dovoljno malog omjera L/G maseni omjer asorbiranog lina u asorbensu je jednak ravnotežnom sastavu X (točka 5) za ostvarenje takvog sastava otebna je neizmjerno visoka kolona ili neizmjerno mala masena brzina strujanja asorbensa što konačno znači mali učinak kolone budući da se u ravnotežnom stanju ne može asorbirati više lina nego što to za omenute uvjete okazuje točka 5 na ravnotežnoj krivulji koeficijent nagiba ogonskog ravca je minimalni nagib: L G m Y Y = X X o ' o 5 6 Molarni rotok: dn k = k a u ( - g )Adz = k tc a u (C g - C)Adz - arcijalni tlak linske komonente koja se asorbira u linu g - arcijalni tlak linske komonente koja se asorbira na graničnoj ovršini faza na strani lina C g i C - molna koncentracija asorbiranog lina na graničnoj ovršini faza na strani asorbensa i u asorbensu dz- visina kolone, A - ovršina resjeka kolone, a u - secifična ovršina umetaka,m 2 /m 3, k,k tc - koeficijenti rijenosa mase na strani lina i kaljevine 7 8 3

4 Koeficijent rijelaza mase na strani lina D k = RTx sig - srednji arcijalni tlak inertnog lina na graničnoj ovršini faza Koeficijent rijenosa mase na strani kaljevine: sig C sag - srednja molarna koncentracija asorbensa u graničnom sloju ovišenjem temerature ovećava se nagib ravnotežne krivulje budući da se ovećava arcijalni tlak u stanju ravnoteže također se smanjuje horizontalni razmak između ogonskog ravca i ravnotežne krivulje ovećanjem ukunog tlaka ravnotežna krivulja je oložitija ako je sastav lina konstantan k tc = ( C C ) D t a x C t sag 9 20 PRORAČUN PODNE APSORPCIJSKE KOLONE za asorciju lina male toivosti u asorbensu ogonski ravac 2 i ravnotežna krivulja 54 točka 2 - maseni omjer linske komonente u linu na ulazu u kolonu y o i maseni omjer linske komonente u asorbensu na ulazu u kolonu x o sajanjem točaka i 2 dobiva se ogonski ravac Koeficijent nagiba L/G (omjer masenih brzina asorbensa i lina) smanjenjem koeficijenta nagiba ogonskog ravca ovećava se broj idealnih odova 2 22 AKO JE RAVNOTEŽNA LINIJA PRAVAC A NE KRIVULJA BROJ IDEALNIH PODOVA PO TILLERU JE: Murhree stuanj iskorištenja: η= e -m m ovisi o fizikalnim svojstvima kaljevine na odu

5 VRIJEDNOST M SE MOŽE ODREDITI PO WALTER-U z m = ovišenjem temerature ovečava se nagib H 0,33 0,68 4,67 + x µ ravnotežne linije budući da se ovečava arcijalni tlak u stanju ravnoteže s odrađenim asorbensom i smanjuje y-y z - visina kaljevine na odu kolone, x širina roreza u ovečanjem temerature se smanjuje viskoznost i zvonu, ukuni tlak, H -Henry-ev koeficijent,µviskoznost debljina graničnog sloja kaljevine također se s ovečanjem T ovečava i visina asorbensa u koloni asorciju kod velike toivosti lina treba rovoditi kod niske temerature s ovečanjem T se smanjuje horizontalni razmak između ogonskog ravce i ravnotežne krivulje ovečanjem temerature se smanjuje viskoznost i debljina graničnog sloja također se s ovečanjem T ovečava i visina asorbensa u koloni asorciju kod velike toivosti lina treba rovoditi kod niske temerature s ovečanjem T se smanjuje horizontalni razmak između ogonskog ravce i ravnotežne krivulje odjela IZVEDBA APSORBENSA Prema načinu se nastajanja ovršine kontakta faza asorberi dijele odjela asorbera POVRŠINSKI APSORBERI linovi velike toivosti u kaljevini lin struji nad mirujućom ili soro gibajućom ovršinom ovršina kontakta faza je mala više se asorbera ovezuje u seriju i kaljevina i lin struje rotusmjerno ovršinski i slojni asorberi asorberi s umecima barbotažni asorberi asorberi s rasršivanjem kaljevine

6 ŠKROPNI APSORBERI satoji se od više cijevi kroz koje se ostvaruje rotusmjerno strujanje faza tolinu asorcije odvodi voda - slijeva se o cijevima Asorber s cijevnim registrom SLOJNI APSORBER SA CIJEVNIM REGISTROM SLIČAN JE PO KONSTRUKCIJI IZMJENJIVAČU TOPLINE SA CIJEVNIM REGISTROM -KAPLJEVINA SE SLIJEVA U TANKOM SLOJU PO CIJEVIMA ODOZGO PREMA DOLJE -TOPLINA OSLOBOĐENA APSORPCIJOM SE ODVODI SA RASHLADNIM MEDIJEM KOJI PROTJEČE KROZ MEĐUCIJEVNI PROSTOR APSORBERA

7 Asorber s umecima CILINDRIČNA KOLONA ISPUNJENA UMECIMA RAZLIČITOG OBLIKA - UMECI SU SMJEŠTENI NA PERFORIRANE REŠETKE -KAPLJEVINA SE UVODI U KOLONU PREKO RAZDJELJIVAČA KAPLJEVINE I SLIJEVA PO UMECIMA U OBLIKU TANKE STRUJE - PLIN SE UVODI ODOZDO I STRUJI U SUPROTNOM SMJERU OD SMJERA STRUJANJA KAPLJEVINE - BRZINA GIBANJA KAPLJEVINE U CENTRALNOM DJELU UREĐAJA JE MANJA OD ONOG NA PERIFERIJI KOLONE -PERFORIRANE REŠETKE SE UGRAĐUJU NA SVAKA 2-3 M ISPOD KOJIH SE UGRAĐUJU RASPODJELJIVAČI KAPLJEVINE RADI RAVNOMJERNIJE RASPODJELE STRUJANJA KAPLJEVINE PO ČITAVOM PRESJEKU KOLONE Podna asorcijska kolona s relivnim uređajem Barbotažni asorberi slični su rektifikacionim kolonama -izvode se sa i bez uređaja za reljevanje kaljevine -tu sadaju odne asorcijske kolone (nr. sa zvonima, sa reljevnim cjevčicama i sl.) -lin se uvodi kroz donji dio kolone u surotnom smjeru od kaljevine i rolazi kroz otvore na odu kolone i kroz sloj kaljevine na odu -lin rolazi kroz kaljevinu u obliku sitnih mjehurića ili sloja u obliku cilindra Asorberi s rasršivanjem kaljevine Kaljevina se omoću sanice rasršava u sitne kaljic koje adaju od gornjeg dijela rema dolje Kroz donji dio kolone uvodi se lin U kontaktu s kaljicama kaljevine lin se asorbira. Mali učin Utrošak energije na rasršivanje je velik Koristi se samo za lako toljive linove 4 7