Absorption Flashcards
Vilka två typer av absorption finns det?
- Fysikalisk absorption (vanderWaals)
2. Kemisk reaktion (när gasen reagerar med lösningsmedlet)
Vad är absorption?
A process by which a substance (incorporated in one state) is transferred into another substance of a different state, example gas in liquid.
Skillnaden mellan absorption och destillation?
Absorption:
Gasformigt tillflöde
En vätskefas tillförs
Adiabatisk(ingen värme tillförs) process
Vanligtvis isoterm
Svårt att separera en close boiling mixture (med låg flyktighet)
Bottenverkningsgraden är vanligtvis låg
Destillation:
Tillflödet kan vara i gas eller vätskeform el. blandning av ånga och vätska
En andra fas genereras
Värmeöverföringsutrustning i botten och toppen
Arbetar med en temperaturskillnad över kolonnen
KAN separera en close boiling mixture
Bottenverkningsgraden är vanligtvis hög
Hur kan vi åstadkomma kontakt mellan gas och vätska?
- Fördela gasströmmen som små bubblor i en kontinuerlig vätskefas. (trayed columns)
- Dela upp vätskan i tunna filmer som rinner genom en kontinuerlig gasfas (packade kolonner)
- Dispergera vätskan i form av små droppar i en kontinuerlig gasfas (spraykolonn)
Vad är syftet med packningsmaterial och vilka krav brukar man ställa på packningsmaterialet?
Syfte att skapa så stor yta som möjligt (skapa tunna vätskefilmer) och ett motståndssystem
KRAV
- Stor yta –> god kontakt mellan gas och vätska
- Lågt tryckfall –> öppen struktur
- Jämn fördelning av gas och vätska över kolonn-tvärsnittet
Vad är risken med att använda Rashing ringar och vilka krav brukar man ställ på packningsmaterialet?
RISK Torra zoner KRAV Längden ska vara lika stor som diametern diametern på ringen bör vara 1/8 av diametern på tornet
När är (en fysikaliska) absorption som bäst?
Vid högt tryck (högt partialtryck),
låg temp (lågt ångtryck) ty du vill ha så lite substans som möjligt i gasfasen och,
med lämpligt lösningsmedel
Vad är ångtryck?
Det tryck vid vilket ett ämnes avdunstning är i jämvikt mellan dess flytande och fast tillstånd vid någon given temperatur
Vad bör man tänka på vid val av lösningsmedel och varför?
- Hög löslighet för gaskomponenten A
- > mindre mängd lösningsmedel fordras - Låg flyktighet
- > Vill ej ha masstransport från lösningsmedlet till gas. Vill bara ha masstransport från gas till vätska.
- > Mindre förluster
- > Återvinning - Kemisk stabilitet
- > lång livslängd på lösningsmedlet (detta ska ej brytas ner) - Låg viskositet (fysikalisk egenskap hos vätskor och gaser som betecknar deras “tjockhet” eller interna motstånd mot flöden, och kan ses som ett mått på friktion i vätskor)
- > Lågt tryckfall
- > Gynnar masstransport - Ej ge skum
- > ty skum kräver mer material och resurser - Bra om det finns tillgängligt i processen
- Ej toxic eller brandfarligt
När används inärta flöden och vilka ekvationer/formler gäller då?
Används vid molbråk >4-5 mol-% Inärta flöden: L´=L(1-x) [kmolh-1] där L är det totala flödet V´=V(1-y) Målbråksförhållande: X=x/(1-x) Y=y/(1-y) Komponentbalans: Y=(L´/V´)*X+Y1-(L´/V´)*X0
Gör om ett volymflöde [m3h-1] till molflöde [kmolh-1]
V’[m3h-1] * ρ [kgm-3] / M [kgkmol-1] där M kan förkortas bort ty ρ = PM/(RT) R=8.31 T= (x+273) K där 1 bar = 100000Pa 1atm=1Pa
Gör om V[kgm-2s-1] till molflöde
V’[kgm-2s-1]/(y1Maceton+(1-y2)Mluft)[kgkmol-1]
Vad innebär Hog och Nog i lt=Hog*Nog?
Hog:
Överföringshöjden
Nog:
Antal överföringsenheter/jämviktssteg som infaller sig. ju lägre -> ju effektivare är packningsmaterialet
Vad är det för skillnad mellan en “belastningspunkt” och “flödespunkt”?
- utrymmet mellan kropparna ökar
- utrymmet mellan kropparna fylls
Absorption; Om driftlinjen ligger ovan jämviktslinjen, vad är det en indikation på?
Att sammansättningen är hög i bulkfasen.
När bör man använda en spray- respektive bubbelkolonn ur ett masstransportperspektiv när man ska genomföra en en absorptionsprocess?
Spraykolonn:
Om vi bara har ett eller två steg och LÅGT TRYCKFALL krävs och om det LÖSTA ÄMNET har HÖG LÖSBARHET I VÄTSKAN
Example
in the absorption of sulfur dioxide from coal-fired boiler exhaust gases
Bubbelkolonn:
HÖGT TRYCKFALL
Används när det LÖSTA ÄMNET har LÅG LÖSLIGHET (ty låg gasgenomströming i vätskan) och en långsam kemiskreaktion och således behöver LÅNG UPPEHÅLLSTID
Varför används packade bäddar och var används de oftast?
För att rena gasflöden.
Används oftast för luftrening.
http://encyclopedia.che.engin.umich.edu/Pages/SeparationsChemical/Absorbers/Absorbers.html
Packadebäddar, nämn några för och nackdelar.
\+ Lågt tryckfall krävs Smal diameter möjligt Kan hantera skumsystem Låga kostnader Enkel konstruktion Kan hantera corrosive material (due to corrosion-resistent packing) Minskar backmixing i jämförelse med spraykolonner Bättre masstransport än i spraykolonner
-
Färre steg jämfört med andra kolonner
Channeling, which must be controlled by redistributin liquid
Kan EJ hantera vätskor med hög viskositet
Behöver vara våt för att undvika minskad interfacial area to volume ratiou
När används bubbelkolonner?
Bubble columns can be used to purify nitroglycerin with water; in the chemical industry for hydrogenation, oxidation, chlorination, and alkylation; and in the biotechnology field for effluent treatment, single-cell protein production, animal cell culture, and antibiotic fermentation. Bubble columns can be used for radioactive elements because there are no moving parts
Fördelar/nackdelar med spraykolonner?
enkelt,
lågt tryckfall,
resistant mot pluggning och skalning
Krav på packningsmaterial
- stor yta - god kontakt mellan gas och vätska
- lågt tryckfall - öppen struktur
- Jämn fördelning av gas och vätska över kolonn-tvärsnittet
Syfte: skapa tynna vätskefilmer som rinner i den kontinuerliga fasen
Vilka förhållanden ger bäst absorption?
högt tryck - högt patrialtryck
låg temp. - lågt ångtryck
(önskar så lite som möjligt i gasfasen)
Veckade plåtar
Ordnad struktur av pack.material som ger turbulens - bra vid masstransport
lång uppehållstid
