SPRAWNOŚĆ PÓŁKI SITOWEJ W PROCESIE DESORPCJI GAZU

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było wyznaczenie sprawności desorpcji na półce sitowej z przelewem w procesie desorpcji dwutlenku węgla rozpuszczonego w wodzie za pomocą strumienia powietrza , oraz określenie wpływu parametrów operacyjnych , tj. strumieni fazy ciekłej lub gazowej na te sprawności .

Metodyka pomiarów: Sprawność półki sitowej wyznaczono w aparacie do wymiany masy w układzie gaz - ciecz. Doświadczenie przeprowadzono dla stałego natężenia przepływu cieczy (50 działek - 0.3 m^3/h), oraz dla czterech różnych natężeń przepływu powietrza (20 działek, 40 działek, 60 działek, 80 działek). W doświadczeniu przyjęto, że początkowe stężenie CO2 w powietrzu jest równe zero. Sprawność półki sitowej może być określona zarówno dla procesu adsorpcji, jak i desorpcji. W adsorpcji początkowe stężenie gazu na wlocie określa się ze stosunku CO2 i powietrza, mierząc natężenie objętościowe przepływu gazów za pomocą rotametrów. W desorpcji stężenie CO2 w cieczy na wylocie określa się metodą analizy strąceniowej Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3 + H2O . Nadmiar zasady odmiareczkowuje się za pomocą 0,10 M HCl.

V - objętość [dm^3] C - stężenie molowe [mol/dm^3] M - masa molowa [kg/kmol] L - strumień cieczy [kmol/s] V - strumień gazu [kmol/s] Eg - sprawność desorpcji dla fazy gazowej na półce sitowej Ec - sprawność desorpcji dla fazy ciekłej na półce sitowej ρ - gęstość cieczy [kg/kmol] m - strumień desorbowanego składnika [kmol/s] xP , xK - początkowy lub końcowy ułamek molowy skł. w cieczy yK , yP - końcowy lub początkowy ułamek molowy skł. w gazie xK^^ - uł. molowy składnika w fazie ciekłej , równowagowy do yP yK^^ - uł. molowy składnika w fazie gazowej równowagowy do xP

3. Obliczenia

1. Obliczanie miana Ba(OH)₂

i

i
[mol] i
[mol/dm³]

2. Obliczanie początkowej zawartości CO₂ w surowcu

a) Obliczanie początkowej liczby moli wodorotlenku baru Ba(OH)₂:
[mol]

b) Obliczanie nadmiaru wodorotlenku baru:
[mol]

c) Obliczanie początkowej liczby moli CO₂ w próbce wody:
[mol]

d) Obliczanie początkowego stężenia dwutlenku węgla CO₂ w próbce wody:
[mol/dm³]

e) Obliczanie początkowego ułamka molowego CO₂ w próbce:

3. Obliczanie zawartości CO₂ w próbkach dla czterech różnych natężeń przepływu powietrza (wzory jak wyżej)

a) Obliczanie początkowej liczby moli wodorotlenku baru Ba(OH)₂

b) Obliczanie nadmiaru wodorotlenku baru

c) Obliczanie początkowej liczby moli CO₂ w próbce wody

d) Obliczanie końcowego stężenia dwutlenku węgla CO₂ w próbce wody po desorpcji

e) Obliczanie końcowego ułamka molowego CO₂ w próbce

1. Przeliczanie objętościowego natężenia przepływu wody na molowe natężenia

i
i

2. Przeliczanie objętościowego natężenia przepływu gazu(powietrza) na molowe natężenia

i
i

3. Obliczanie końcowego ułamka molowego składnika w gazie z równania bilansu molowego:

i

4. Obliczanie równowagowego ułamka molowego składnia w gazie:
   

5. Obliczanie sprawności desorpcji na półce sitowej dla fazy gazowej:
   

6. Obliczanie sprawności desorpcji na półce sitowej dla fazy ciekłej:
   

Wnioski :Na podstawie wykresów możemy wnioskować, iż sprawność desorpcji na półce sitowej dla fazy gazowej maleje wraz ze wzrostem natężenia przepływu gazu. Natomiast desorpcji na półce sitowej dla fazy ciekłej maleje wraz ze spadkiem natężenia przepływu gazu. Sprawność desorpcji fazy gazowej jest znacznie mniejsza niż sprawność desorpcji fazy ciekłej. Ostatni pomiar znacznie odbiega od pozostałych, w wyniku czego zależność E_c=f(V) oraz E_g =f( V) nie jest w całości proporcjonalna. Powstały błąd został dokonany podczas miareczkowania nadmiaru Ba(OH)₂ kwasem solnym HCl - znaczne przemiareczkowanie. Powstałe błędy mogą wynikać również z braku pomiarów stężenia CO₂ w surowcu po każdej zmianie natężenia przepływu gazu.

---