M. N. Musayev sanoat chiqindilarini tozalash texnologiyasi
Xemosorbsiyada massa olish tenglamasi quyidagicha
Download 3.87 Mb. Pdf ko'rish
|
|
Xemosorbsiyada massa olish tenglamasi quyidagicha: 68 www.ziyouz.com kutubxonasi T o‘g ‘ri chiziq tenglamasi: Y = — X + (YH- — - X K) G H G K ( 2 )
Absorbentning minimal sarfi quyidagi formula orqali topiladi: M assa uzatish jarayonining o 'rta ch a yurituvchi kuchi quyidagi formula bilan aniqlanadi: Agar muvozanat chizig'i to ‘g‘ri chiziq b o ‘lsa, Y*=mX, unda o ‘rtacha yurituvchi kuch quyidagicha aniqlanadi:
(3)
Absorbentning umumiy sarfi: L = G(Y h - Y k ) ! (X k - X h ) (4)
(5) ( 6 ) 69 www.ziyouz.com kutubxonasi Х*к — taqsiralanadigan komponentning muvozanat konsentratsiyasi, massa ulushda; Y* — muvozanat konsentratsiyasi, massa ulushda; m — taqsimlanish koeffitsienti. A \ > Д Xb, Д Ym, д Xm — jarayonning katta va kichik yurituvchi kuchi, massa ulushda. (5) tenglamadagi integral birlikni o'tkazish soni deb ataladi. cJY _ K r ■ F f Y - Y N.. = f d X = K r F
Birlikni o ‘tkazish balandligi: , _
G П<к' K G • aS N 1
- + О/
N< N r 1
Yuqorida keltirilgan formulalardagi: N , N oj — birlikni o ‘tkazish umumiy soni; N 0 , N. —gaz va suyuq fazadagi birlikni o'tkazish soni; K0 , K. — massa uzatish koeffitsientlari, m /s; F — fazalari kontakt yuzasi, m 2; A — absorbsion faktor; A =L /G .; a — fazalararo kontaktning solishtirma yuzasi, rnVm’; S — absorbeming ko‘ndalang kesma yuzasi, m 2. Apparatning fazalarini uzluksiz kontaktidagi balandligi: N = N oj-hoj gateng. yoki
н - - M H = - M KI; aS AYir K t aS AX'. bu yerda, M-absorbsiyalangan modda miqdori, kg/s. 70 (7) ( 8 ) (9) www.ziyouz.com kutubxonasi Kolonnaning balandligi tarelkalar soniga va ular orasidagi masofaga bog‘liq. Kolonnadagi tarelkalar soni analitik yoki grafik usul bilan yoki birlikni o'tkazish soni orqali aniqlanadi.
1. Absorbsiya jarayoni qanday boradi? 2. Desorbsiya jarayoni qanday boradi? 3. Absorbsiya jarayonining massa tenglamasi qanday ifodalanadi? 4. Absorbsiya jarayonining m assa berish tenglam asi qanday ifodalanadi? 5. Massa berish va massa uzatish koeffitsienti o'rtasida qanday bog‘lanish bor? 6. Xemosorbsiya jarayoni qanday horadi? 7. Xemosorbsiyada massa olish tenglamasi qanday ifodalanadi? 8. Xemosorbsiyada massa uzatish va massa berish koeffitsientalari o ‘rtasida qanday bog'liqlik bor? 9. Absorbentning minimal sarfi qaysi formula orqali topiladi? 10. Apparatning fazalarini uzluksiz kontaktidagi balandligi qanday aniqlanadi?
kom ponent uncha yuqori bo'lm aganda qo'llaniladi. Bunda yutuvchi modda adsorbent, yutuluvchi kom ponent esa adsorbent deb ataladi. Adsorbsiya fizik va kimyoviy turlarga bo'linadi. Adsorbent sifatida g'ovaksimon qattiq m ateriallar qo'llaniladi. Ushbu materiallar tabiiy va sintetik turlarga bo'linadi. Adsorbentda g'ovaklik razmeri bo'yicha makro, mezo (o'zgaruvchan) va mikro- g'ovakli turlariga bo'linadi. Birlik massaga nisbatan g'ovaklar hajmining ko'rsatkichi gazlarni tozalashda inobatga olinadi. Odatda mikro-g'ovaklik hajmi 0,5 sm3/g dan oshmaydi. Ulaming razmeri shartli ravishda samarali radius ko'rsatkichi bilan chegaralangan bo'lib, rs = 1,5 • 10-9 m ushbu radius rs adsorbsiyalanadigan molekulalar radiusi bilan o'lchovdosh bo'ladi. M ezo (o'zgaruvchan) g'ovak radiusi 1,5.10 9 dan 2.1 O’7 m gacha o'zgaradi. Sanoatda ishlatiladigan m ezo-g'ovakli sorbentlar yuzasi 71 www.ziyouz.com kutubxonasi 10 — 400 m 2/g intervalida bo‘ladi. Sanoat adsorbentlarining m akro- g'ovak radiusi 2 — 10 7 m. atrofida bo'ladi, yuzasi 0,5 — 2 m 2/g. Sanoat adsorbentlariga — aktivlangan ko'm ir, silikagel, alumogel, seolit va ionitlar kiradi. Adsorbentlami haqiqiy, tuyulma va uym a (gravim etrik) zichligi b o 'la d i, haqiqiy zichlik px ad so rb en t moddasining g‘ovaklarsiz zich hajmining birlik massasini blldirib, quyidagicha aniqlanadi:
Tuyulma zichlik p T adsorbent granulasining massasini uning hajmiga bo ‘lgan nisbatini bildiradi. Uyma (gravimetrik) zichlik
esa adsorbentning birlik hajmining massasini shu qatlamga bo'lgan nisbatini bildiradi. Gravim etrik va tuyulma zichliklar adsorbent qatlam inm g g‘ovakligi — £ bilan bog‘liq bo ‘lib, ushbu kattalik qatlamni erkin hajmining ulushini bildiradi va quyidagi irisbat orqali aniqlanadi: 1 - f
Odatda sanoat adsorbent granulalari sharsimon bo‘lishi shart emas, shuning uchun granula diam etri nisbiy tushuncha. Hisoblarda granulaning ekvivalent diam etri qo'llaniladi: bu yerda, Sy — birlik hajmining solishtirma yuzasi, ya’ni granula yuzasini uning hajmiga nisbati. Sanoatda ishlatiladigan asosiy adsorbentlarga aktivlangan ko‘mir, silikagel, alumogel, seolit va ionitlar kiradi.
www.ziyouz.com kutubxonasi Aktivlangan ko‘mir sanoatda keng q o ‘llaniladigan adsorbentler turiga kiradi. U ning gidrofob xususiyati nam gazlarni tozalashda va rekuperatsiya qilishda q o ‘l keladi. U ning A G -2, C K T, A R, C K T -Z , A R T m a rk a la ri m avjud A G -2 va A R m a rk a la ri to sh k o 'm ird an , C K T m arkasi torfdan, C K T-3 va A R T m arkalari esa to rf va toshko‘m irdan kimyoviy usulda olinadi. A G -2 m arkasi gazlarni adsorbsiyasida chan g lard an ajratish u ch u n , C K T - m arkasi organik birikm alar bug'larini yuttirish uchun, AR, C K T- Z A R T m arkalari esa gazlarni uchuvchan erituvchilar bug'laridan tozalash uchun ishlatiladi. Keyingi paytda gazlarni tozalash u chun p o l i m e r m a t e r i a l l a r d a n o lin g a n a k tiv la n g a n k o 'm i r l a r , a k tiv la n g a n u g lero d li to la la r, m o le k u la r-e la k li ak tiv lan g an k o 'm irla r ishlatilm oqda. P o lim e r m a te ria ld a n o lin g an a k tiv la n g an k o 'm ir d o im iy strukturaga ega bo ‘lib tozalanayotgan gazda ushlanuvchi modda juda kam bo'lgan hollarda ham yuqori yutuvchanlik xususiyatiga ega bo'ladi. Aktivlangan uglerod tolalari sintetik tolalardan ollnib mikrog'ovak strukturasiga ega. U lam i ishlatish ancha qulay. Silikagellar kim yoviy tab ia ti jih a tid a n gid ratlan g an a m o rf xususiyatga ega m odda (S i0 2 n H 20 ) . Silikagellaming g'ovaklarining hajm i 0,3 — 1,2 sm 3/g , solishtirm a yuzasi 300 — 700 m 2/g , gravimetrik zichligi 0,4 — 0,9 g /sm 3 . Silikagellar polyar moddalam i yuttirishga xizmat qiladi. Havo tarkibidagi suv bug'ini yaxshi yutadi. Shuning uchun gazlarni quritishda ham keng qo'llaniladi. Lekin suvtomchisi ta ’sirida yemiriladi (shuning uchun adsorbentning ushbu kamchiligini hisobga olish kerak). Alumogellar (Al20 3 -nH20) alum iniyni gidroksid birikm alarini kuydirish orqali olinadi. Bunda dastlabki alumogidroksidning tarkibiga qarab, ishqoriy, ishqoriy-yer m etallarni m iqdorga qarab turli strukturadagi alumogellar olinadi. Odatda sanoatda y- A120 3 strukturasi olinadi.
ishqoriy va ishqoriy-yer m etallar ham uchraydi. Seolitlarning stru k tu ra s i d o im iy b o 'lib , u la rd a g i g 'o v a k la rn in g d ia m e tri molekulalar diametriga to'g'ri keladi. Shuning uchun b a’zan seolitlar «molekulalar elagi» deb ham nom lanadi. U m um iy formulasi —
www.ziyouz.com kutubxonasi M e2/nO • Al20 , • x S i0 2 • yH 20 (Me — ishqoriy metall, n — valentligi). Seolitlarda q at’iy kirish tuynuklari bo'ladi. Tuynuk orqali faqat o'lcham i kichikroq, molekula diametri tuynuk diametridan sal kichik keladigan molekulalar o ‘tadi.
tozalashda ko‘pincha sintetik ravishda olinadigan seolitlar qo'llaniladi. Ularga NaA, CaA, NaX, CaX markalari kiradi. H ar bir m arkada kiruvchi tuynuklaming diametri angstryom [1A°= 21(10-9 m] o'lchov birligida ko‘rsatilgan bo‘ladi [4,5,8 va 9A°li tuynukli seolitlar bo'ladi]. Seolitlar yaxshi adsorbsiyalash xususiyatga ega bo'ladi. NaA markali seolit chiqindi gazdagi molekula diametri 4 • lO-9 m dan oshmaydigan gazli chiqindilami tozalashda qo'llaniladi. Ularga H 20 , CS2, C 0 2, N H 3, dien va atsetilen qatorli uglevodorodlar, C 2H 6, C2H4, C ,H 6, bitta metail guruhli organik birikm alar,
kabi
m oddalar kiradi. CaA markali seolit kuchsiz kislotali muhitga chidamli bo'lib, S — birikmali gazli m oddalardan tozalashda qo'l keladi. Ushbu seolit normal stmkturadagi uglevodorodlami va spirtlam i ham ushlashda ishlatiladi. X — markali seolitlar barcha ti pdagi uglevodorodlami, S, N va О li birikmalami, galogenli moddalarni ushlashda ishlatiladi. Ularning gravimetrik zichligi 600-900 kg/m 3 ni tashkil etadi.
chiqindi gazlarini tozalashda keng ishlatilmaydi. Lekin hozirgi kunda ulardan gaz tarkibidagi kislotali xususiyatga ega bo'lgan m oddalarni (azot va oltingugurt oksidlari, galogenlar va shu kabilar) ushlab qolish uchun ishlatish yo'llari tekshirilmoqda.
yoki yutuvchanlik qobiliyati massa yoki hajm birligida yutilgan modda miqdori, yutilayotgan modda tabiati, harorat, bosimi va fazadagi aralashma miqdoriga bog'liq. Jarayondagi qattiq va gaz yoki suyuqlik fazalarida yutilayotgan m o d d an in g m uvozanat k o n sen tratsiy alari o 'rta sid a quyidagi bog'liqlik bor:
www.ziyouz.com kutubxonasi suyuqlik fazalaridagi yutilgan moddaning muvozanat konsentratsiyasi, kg yutilgan m oddaning 1 kg adsorbentga nisbati; у — bug1 yoki suyuqlik fazadagi yutilgan modda konsentratsiyasi, kg yutilgan m oddaning 1 kg inert qismiga nisbati; p — bug‘-gaz aralashmadagi yutilgan m oddaning muvozanat bosimi. N /m 2. Y uqorida keltirilgan formula bilan ifodalanuvchi bog'liqliklar adsorbsiya izotermasi deb ataladi. Kimyoviy termodinamika asosida adsorbsiya izotermalarining aniq ifodalari topiladi. Lengmyur izotermalari X — abP m
yoki Freydlix izotermalari
m
bu yerda, X m — adsorbent bilan yutilgan modda konsentratsiyasi, kg yutilgan moddani 1 kg adsorbentga nisbati; a,b,k,n — tajribaviy usul hilan aniqlanadigan konst antalar. H aroratni pasayishi, bosimni ko‘tarilishi va fazalarda qo'shim cha aralashmalami bo‘lmasligi, adsorbsiya jarayonining tezlashishiga olib keladi. Adsorbsiya izotermasining turi ko‘pgina omillaiga bog'liq. Ulaiga adsorbentning solishtirm a yuzasi, g ‘ovaklar hajm i, adsorbent strukturasi, yutilayotgan modda xususiyatlari va jarayon harorati kiradi. Adsorbsiya jarayonida bug* yoki suyuqlik fazadan bir necha modda adsorbsiyalanayotganda, ham m a m oddalar yutilishi aniqlangan. Lekin, h ar bir moddaning m uvozanat konsentratsiyasi h ar bir moddani alohida adsorbsiyalashdagi konsentratsiyasiga qaraganda kam boMadi. Adsorbsiya jarayonida boshlang‘ich aralashmada yutilayotgan modda bug1 ining bosimi kamayadi va issiqlik ajralib chiqadi. Shuning uchun Le-Shatele prinsipiga binoan, harorat pasayishi va bosim ko'tarilishi bilan adsorbsiyalanayotgan m odda miqdori oshib boradi. Shunday qilib, bosim pasayishi va harorat ortishi teskari — desorbsiya jarayonini tezlashtiradi. Adsorbsiya jarayonida ajralib chiqayotgan issiqlik miqdori (kJ/mol) tajribaviy usul orqali topiladi. Tajribaviy m a’lum otlar bo'lm aganda, ajralib chiqayotgan issiqlik miqdori quyidagi formula orqali aniqlanishi mumkin:
www.ziyouz.com kutubxonasi 19,l6.ln-&- ______
£ l
- Г = I _ 1
T, T2 bu yerda, p, va r2 — tegishli absolut haroratlar T, va T 2 larda adsorbent ustida yutilayotgan moddaning muvozanat bosimlari. Adsorbsiyaning kinetik qonuniyatlari. Adsorbsiya jarayoni boshqa qattiq fazali sistem alarda massa alm ashinish jaray o n id an farq qilmaydi. Adsorbsiya jarayoni yutilayotgan m odda m olekulasini gaz oqim idan adsorbent donasining tashqi yuzasiga diffuziyasi (tashqi diffuziya), m olekulani donaning g ‘ovaksim on yuzasiga suqilib kirishi (ichki diffuziya), m olekula d o n asin in g ichki yuzasidagi sorbsiyasi (kondensatsiyasi) b o sq ich larid an ib o rat b o ‘ladi. B unda oxirgi bosqich m a’lum soniyalarda — 10-8 — 10'9 с larda boradi. Umumiy holatda adsorbentda yutilayotgan moddaning diffuziyasi jarayonning kriterial tenglamasi yordamida ifodalanadi. Adsorbsiyadagi muvozanat quyidagi tenglam a orqali aniqlanadi:
(3)
1+ap v ' bu yerda: ~x — adsorbentga yutilgan modda konsentratsiyasi, kgAg; R — gaz aralashmasidagi yutiladigan moddaning muvozanat bosim i, Pa; Y — gaz aralashmasidagi yutiladigan moddaning muvozanat konsentratsiyasi; kg/kg, L,n,a,v,A ,V — tajribadan aniqlangan natijalar. Adsorbsiyaning material balansi quyidagi formula orqali topiladi: G d = L d x ( 4 ) bu yerda: G — gaz fazasi sarfi, kg/soat. L — adsorbent sarfi, kg/soat. у — gaz fazasidagi moddaning ishchi konsentratsiyasi, kgA g shart qismi. x — adsorbentdagi moddaning ishchi konsentratsiyasi, kg/kg adsorbentda. Davriy jarayort uch u n adsorbentda yutiladigan m oddaning konsentratsiyasi vaqt b o ‘yicha o ‘zgaradi. U nda m aterial balans quyidagicha aniqlanadi: -G d y d r = S d H p H dx ( 5 ) 76 www.ziyouz.com kutubxonasi bu yerda: S — adsorbentning ko‘ndalang kesma yuzasi, m 2; N — adsorbent qatlami balandligi, m; rH — adsorbentni sochiluvchan zichligi, k g /m ’. Massa uzatish tenglamasi quyidagicha: d H = K 0(y-yp)dF ( 6 ) M assa uzatish koeffitsienti m assa berish koeffitsienti hilan bog‘langan: _ L - _ L _L Ke ~f i , + fl2 Massa berish koeffitsienti tashqi diffuzion oblast uchun quyidagi tenglam alar orqali hisoblanadi: (7)
Nu - 0,39 Re0 64 • (Pr )0-33 Re > 30 b&l g anda. (8)
Re = 2 - 3 0 bo'lgandci. (9)
Re < 2 bo‘!g anda. Adsorbent qatlamining r 0 vaqtda ishlash balandligi:
0 j r SKr } x - x ( j X, Adsorbetning ko‘ndalang kesma yuzasi: СО- p rSin G — gaz sarfi, kg/sek (O — gaz tezligi m /sek; r m — aralashma zichligi. Apparat diametri: D - C
У 0,785-CO-pm Apparatning qolgan hisoblari adabiyotlardan mustaqil olinadi. 77 www.ziyouz.com kutubxonasi Nazorat uchun savollar: 1. Adsorbsiya jarayoni qanday boradi? 2. Adsorbent sifatida qanday moddalar qo'llaniladi? 3. Sanoat adsorbentlari sifatida qanday m oddalar qo'llaniladi? 4. Aktivlangan ko'mirning qanday markalari mavjud va ular qanday maqsadlarda qo'llaniladi? 5. Silikagellar nima va ular qanday maqsadlarda qo'llaniladi? 6. Seolitlaming tarkibi qanday va ulaming ishlatish sohalari qanday? 7. Adsorbsiya jarayonining muvozanati qanday aniqlanadi? 8. Adsorbsiyaning kinetik qonuniyatlari qanday aniqlanadi? Gazlarni katalitik usulda tozalash Katalitik usulda gaz tarkibida uchraydigan zaharli birikm alar katalizatorlar ishtirokida zararsiz birikma holiga yoki biror-bir kerakli boshqa mahsulotga aylantirib ushlab qolinadi. Gaz tozalash amaliyotida k a taliza to rla r sifatida asosan q a ttiq getero g en k a taliza to rla r qo'llaniladi. Katalitik jarayon asosan katalizator sirtida boradi. Bunda katalizator sirtida aw al katalizator bilan birgalikda aktiv oraliq kompleks, keyin esa hosil bo'lgan oraliq kompleks katalizator va reaksiya mahsulotlariga parchalanadi:
www.ziyouz.com kutubxonasi Katalizatorlar reaksiyaning aktivlanish energiyasini kamaytirishi hisobiga reaksiyaning tezligi oshadi. Reaksiyaning tezligi aktivlanish energiyasiga teskari proporsionaldir. Turli katalizatorlar reaksiyaning aktivlanish energiyasini turli darajada kamaytiradi. Reaksiya tezligining aktivlanish energiyasiga bog‘liqligini Arrenius tenglam asi orqali ko'rishim iz mumkin: Download 3.87 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|