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Versuch 3: Druckwechseladsorption

Auswertung

Auf der Grundlage der erhaltenen Messdaten sollen der Temperaturverlauf in der Adsorberschüttung und die Gasflüsse (Eingang/Ausgang) ausgewertet und interpretiert werden. Ferner ist die Durchbruchskurve zu konstruieren.

Anhand der Daten der Durchbruchskurve und der anlagenspezifischen Parameter sollen die Durchbruchsbeladung, die Sättigungsbeladung und die Höhe der Adsorptionszone berechnet werden. Hierfür ist es notwendig die Anlagentotzeit sowie den Massestrom des Adsorptivs zu berechnen.

Berechnung der Anlagentotzeit und des Massestroms des Adsorptivs

Die Anlagentotzeit ist die Zeit, in der das Gas die Anlage durchströmt, ohne dass eine Adsorption stattfindet. Sie ist eine anlagenspezifische Korrekturgröße und wird von der Sättigungs- bzw. der Halbwertszeit subtrahiert. t t o t = V t o t V · a d

Die Messwerte der Volumenströme im Adsorber (Gaseingang) sind auf Normbedingungen (1013 hPa, 273 K) bezogen. Der Volumenstrom ist auf die während des Versuchs herrschenden Druck- und Temperaturbedingungen des Adsorbers umzurechnen.

Die Umrechnung erfolgt mit Hilfe des idealen Gasgesetzes: p 1 V 1 T 1 = p 2 V 2 T 2 zu V · a d = p N V · N T a d p a d T N

Der Massestrom des Adsorptivs berechnet sich aus der universellen Gasgleichung: p V = n R T (mit n = m M folgt) p V = m M R T (mit dem Molenbruch ( y a d ) für das Adsorptiv folgt) p V = m a d R T M y a d (umgestellt nach m folgt) m · a d = p a d V · a d M y a d R T a d

Berechnung der Durchbruchs-, der Sättigungsbeladung und der Adsorptionszone

Die Durchbruchsbeladung (Xd) wird aus der experimentell bestimmten Durchbruchszeit (td), dem Massestrom des Adsorptivs und der Masse des Adsorbens (mas) berechnet. Die Durchbruchszeit beschreibt den Zeitpunkt, an dem das Adsorptiv anfängt am Adsorberausgang auszutreten. X d = m · a d m a s ( t d - t t o t )

Die Sättigungsbeladung Xs wird unter Zuhilfenahme einer Näherung unter Verwendung der so genannten Halbwertszeit th berechnet. Die Halbwertszeit beschreibt den Zeitpunkt, an dem der Quotient aus der Eingangskonzentration (ce) und Ausgangskonzentration (ca) am Adsorber den Wert 0,5 erreicht. X s = m · a d m a s ( t h - t t o t )

Die Adsorptionszone (hz) lässt sich aus der Durchbruchs- und Sättigungsbeladung sowie der Schütthöhe des Adsorbens (had) berechnen. h z = h a d ( 1 - X d X s )

Legende

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