Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Környezettechnika 3. témacsoport Tankönyv I. 1.8 fejezet 66-72. o. 1.9 fejezet 1.9 fejezet 72-81. o. 1.10 fejezet 1.10 fejezet.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Környezettechnika 3. témacsoport Tankönyv I. 1.8 fejezet 66-72. o. 1.9 fejezet 1.9 fejezet 72-81. o. 1.10 fejezet 1.10 fejezet."— Előadás másolata:

1 Környezettechnika 3. témacsoport Tankönyv I fejezet o. 1.9 fejezet 1.9 fejezet o fejezet 1.10 fejezet o C szorpció

2 13. C órái november – decemberben SzIsmétlés Cs2. témazáró dolgozat SzÚj tananyag: adszorpció. Házi feladat kiadása (internet) CsAdszorpció A dolgozat eredménye, 2. havijegy SzAbszorpció, sztrippelés CsExtrakció SzSzárítás CsBepárlás SzLepárlás Házi feladat beadása Cs3. témazáró dolgozat SzHázi feladat értékelése 2

3 1.8. Adszorpció – a jelenség, a folyamat Fogalma: A jelenség alapja: Feltétel: Fogalmak adszorbens: adszorptívum: din. egyensúlyi folyamat Az adszorpció mértéke: Hőszínezet: Befolyásoló tényezők: felületen való megkötődés. (Minek van felülete?) felületi erők, felületi feszültség. (Miért?) egységnyi tömegű anyagon megkötött anyag tömege. a nagy fajlagos felületű anyag nagy fajlagos felület (1 g akár többszáz m 2 lehet) a megkötődő anyag exoterm (Miért?) anyagi minőségek (?) hőmérséklet (Hogyan?) koncentráció (gázoknál nyomás) (Hogyan? – izotermák) ellentétes folyamat a deszorpció 3

4 1.8. Adszorpció – a jelenség, a folyamat konc., nyomás a, g/kg A folyamat koncentráció-függése: adszorpciós izotermák T1T1 T2T2 T3T3 Növekvő sorrend: T 1 ? T 2 ? T 3 T 3 < T 2 < T 1 Mi a telítődés oka? 4

5 1.8. Adszorpció – a jelenség, a folyamat idő a, g/kg A folyamat időfüggése T1T1 T2T2 T3T3 A sebesség szerinti növekvő sorrend : T 1 ? T 2 ? T 3 T 3 < T 2 < T 1 állandó nyomáson (izobár görbék) 5

6 1.8. Adszorpció – a művelet Fogalma: Célja: Miért? Hogyan? Mivel? Mire? gáz vagy folyadék valamely összetevőjének megkötése felületen. az összetevő elválasztása. az összetevő lehet értékes vagy szennyező, ártalmas. adszorbensen való átvezetés. adszorbens, adszorber (álló vagy mozgó ágyas). Ld. következő oldalak. Pl. ivóvíz, gázok szennyezésének eltávolítására, értékes anyag kinyerésére, valamint levegő- illetve gázminta vételére. 6

7 1.8. Adszorpció – a művelet Fontosabb adszorbensek Aktívszenek Előállításuk: szerves anyagokat levegőtől elzárva hevítenek. Előnyök: olcsó, sokoldalú. Hátrányok: porlik és gyúlékony. Szilikagél Előállítása: vízoldható szilikátból savval kicsapás, szárítás. Előnyök: olcsó, kevésbé porlik, nem éghető. Hátrányok: szűk területen használható csak (poláris). Aktív alumínium-oxid Előállítása: vízoldható alumínium-vegyületből lúggal kicsa- pás, szárítás. Előnyök: olcsó, kevésbé porlik, nem éghető. Hátrányok: szűk területen használható csak (poláris). Műzeolitok vagy molekulasziták Előállításuk: pontosan meghatározott összetételű szilikát óvatos hevítésével. Előnyök: kevésbé porlik, nem éghető, szelektív. Hátrányok: drága, szűk területen használható csak. 7

8 1.8. Adszorpció – a művelet Időtényező Minimális oszlop- magasság 8

9 1.8. Adszorpció – a művelet Adszorberek: Álló ágyas: ha kimerül, a megkötött anyagot el kell távolítani róla (deszorpció). Legalább 2 kell! (ld. ábra) Munkaütemek: töltés (adszorpció) deszorpció regenerálás (szárítás, hűtés) reaktiválás (erélyes körülmények) Mozgó ágyas: benne mozog az adszorbens, a berendezés különböző részein egy időben, de térben elkülönülve zajlanak a különböző munkaütemek. Ilyen a hiperszorber (ld. ábra). 9

10 1.8. Adszorpció – a művelet Két ütem: 1.ütemben 1. adszorberen deszorpció 2. adszorberen töltés 2.ütemben 1. adszorberen töltés 2. adszorberen deszorpció gőz szeparátor víz oldószer hűtő tiszta gáz oldószerrel szeny- nyezett gáz 1. adszorber 2. adszorber 10

11 1.8. Adszorpció – a művelet Használt szén regenerálásra vagy kidobásra Szennyezett talajvíz vagy szennyvíz Kezelt víz Aktív- szén ágy 11

12 1.8. Adszorpció – a művelet 12

13 1.8. Adszorpció – a művelet Fentről lefelé haladva mi a sorrend? Miért jó ez a sorrend? regenerálás 13

14 1.8. Adszorpció – számolási feladat Egy elszívott véggáz 1880 ppmv pentánt tartalmaz 35 ºC- on. A térfogatáram 2,6 m 3 /s. Az aktívszén sűrűsége 480 kg/m 3. Az aktívszén kapacitása 3,5 g pentán/100 g aktív- szén. Állóágyas, 2 adszorberes megoldást választottunk: 1 óra adszorpció, a másik óra deszorpció – regenerálás. a) 1 m 3 véggázban hány dm 3 pentán van? b) Mennyi a pentán sűrűsége 35 ºC-on? c) Mennyi a pentán tömegkoncentrációja? d) Hány kg/h a pentán tömegárama? e) Milyen tömegű legyen az aktívszén ágy? f) Milyen térfogatú legyen az aktívszén ágy? 5,34 g/m 3 13,9 g/s =50 kg/h 1430 kg 2,98 m 3 ≈ 3 m 3 1,88 dm 3 2,84 g/dm 3 p·V = n · R · T 14

15 1.9. Abszorpció – a jelenség, a folyamat Fogalma: A jelenség alapja: Előny: Fogalmak abszorbens: din. egyensúlyi folyamat további folyamatok Az abszorpció mértéke: Hőszínezet: Befolyásoló tényezők: folyadékban való elnyelődés, gáz oldódása. Oldhatóság, vonzóerők a molekulák között. egységnyi tömegű anyagban oldódó gáz tömege vagy térfogata. a folyadék nagy fajlagos felület (Miért?) ellentétes folyamat a deszorpció exoterm (Miért?) anyagi minőségek (?) hőmérséklet (Hogyan?) (parc.) nyomás, koncentráció (Hogyan? – izotermák) porok leválasztása 15

16 1.9. Abszorpció – a jelenség, a folyamat Henry törvény:  s = k·p,k a gáz Bunsen-féle abszorpciós állandója, a hőmérséklettől függ (parc.) nyomás, kPa O 2 telítettség, mg/dm 3 O 2 a levegőben (21 kPa) 16

17 1.9. Abszorpció – a jelenség, a folyamat Az oldhatóság hőmérsékletfüggése: O 2 a vízben Hőmérséklet, ºC O 2 telítettség, mg/dm 3 Tiszta O 2 O 2 levegőből 17

18 1.9. Abszorpció – a művelet Fogalma: Célja: Miért? Hogyan? Mivel? Mire? gáz valamely összetevőjének elnyeletése folyadékban. az összetevő elválasztása vagy beoldása. az összetevő lehet értékes vagy szennyező/ártalmas, szükséges. mosófolyadékkal való érintkeztetés. Nagy fajlagos felület megvalósítása: mosófolyadék, abszorber (mosóberendezések). Ld. következő oldalak. Pl. füst- és véggázok szennyezésének eltávolítására, érté- kes anyag kinyerésére, valamint levegő- illetve gázminta- vételre, vízbe O 2 (levegőztetés) vagy Cl 2 beoldására. cseppképzés, buborékképzés, film- és folyadéksugár-képzés 18

19 A gáz és a folyadék érintkeztetése nagy felülettel a következő módokon valósítható meg: buborékképzés (tálcás kolonnák), cseppképzés (fúvókák [egy- és két közegű porlasztás], forgótárcsa, hang, elektrosztatikus), filmképzés (töltött oszlopok, filmkészülékek). Mosóberendezések: tálcás (buboréksapkás, szitatányéros), nyugvóágyas (töltet, rosttöltet [= szitacsík, rugószerű tekercs]), mozgóréteges és örvénylőágyas mosók, permetezőmosók (pl. Venturi-ejektor), centrifugális mosók, forgótárcsás abszorberek, rotációs mosók, egyéb (keverős reaktor, buborék- és habtorony, esőáramú abszorber) 1.9. Abszorpció – a művelet 19

20 1.9. Abszorpció – a művelet 20

21 tisztítandó gáz tisztított gáz + mosófolyadék nyomólevegő víz/mosófolyadék bevezetés Egyfokozatú Venturi tisztító (Venturi mosó) vízsugár szűkítés diffúzor 1.9. Abszorpció – a művelet fúvóka 21

22 friss mosó- folyadék 1.9. Abszorpció – a művelet tisztítandó gáz tisztított gáz használt mosófolyadék elosztó fejek cseppfogóbuborék- sapka túlfolyó folyadékban nő a konc gázban csökken a konc Tálcás/tányéros mosó 22

23 Töltetes mosó Spray tower töltet tisztítandó gáz tisztított gáz használt mosófolyadék friss mosó- folyadék elosztó fejek folyadékban nő a konc gázban csökken a konc 1.9. Abszorpció – a művelet 23

24 1.9. Abszorpció – a művelet Töltetes mosó Spray tower/scrubber 24

25 1.9. Abszorpció – a művelet 25

26 1.9. Abszorpció – a művelet Töltetek (packing) Berl-nyergek (Berl-saddles) Intalox- nyereg Raschig- gyűrűk 26

27 Csepegtetőtestes biológiai tisztító Feladat: a víz telítése oxigénnel A csepegtetőtest lényegében egy töltött oszlop. A töltet vala- milyen nagy felületű anyagból (pl. bazaltláva habtufa vagy kohósalak) készült, 4-6 cm méretű zúzalék vagy műanyag. Ezen alakul ki a szennyvízben lévő mikroorganizmusokból a kb. 3 mm vastag biológiai hártya Abszorpció – a művelet 27

28 Mozgó ágyas mosó nyugvó töltet tisztítandó gáz tisztított gáz használt mosófolyadék friss mosó- folyadék elosztó fejek 1.9. Abszorpció – a művelet mozgó töltet töltet-tartó rács 28

29 1.9. Abszorpció – a művelet ~ szennyezett gáz abszorber (mosótorony) hőcse- rélő hűtő deszorber (kiforraló) fűtés kinyert gáz mara- dék gáz 29

30 1.9. Abszorpció – ipari példák 30

31 1.9. Abszorpció – ipari példák 31

32 1.9. Abszorpció – ipari példák HCl, SO 2 eltávolítására 32

33 1.9. Abszorpció – számolási feladat Q = m 3 /h füstgázt tisztítanak mosóberendezésben. A felhasznált mosófolyadék 3 ℓ/m 3 füstgáz. A mosófolyadék 100 g/dm 3 CaO tartalmú mésztej. A felhasznált CaO-nak 2,5-szerese mennyiségű szárított gipsziszap melléktermék keletkezik. A felvett energia 1,2 kWh/1000 m 3 gáz. a) Hány m 3 a napi mésztej felhasználás? b) Hány t a heti CaO szükséglet? c) Havonta hány t szárított gipsziszap lesz? d) Mennyi a mosóberendezés felvett teljesítménye? 7200 m 3 /nap 720 t/nap =5040 t/hét 1800 t/nap = t/hónap 120 kW 33

34 1.9. Sztrippelés Fogalma: Célja: Miért? Hogyan? Mivel? Mire? Oldott gáz eltávolítása folyadékból. Gázmentes folyadék előállítása. Azért mert zavar a gáz (pl. metán – robbanás- veszély, szén-dioxid - korrózió). Hőmérséklet: magas, nyomás: alacsony, levegő: átvezetés vagy levegőbe permetezés sztrippelő Ld. következő oldalak. Víz metán és szén-dioxid tartalmának eltávolítására 34

35 Nyitott levegőztető 1.9. Sztrippelés 35

36 Cohrane tálcás gáztalanító (kazántápvíz előkészítés) Dr. Pátzay György: Víz1 (internetről) 1.9. Sztrippelés 36

37 Megoszlás fázisok között Fogalma: egy anyag két fázisban is jelen van, mennyisége, koncentrációja a két fázisban egyensúlyi állapotban meghatározott érték. Esetei (a halmazállapot-változások nélkül) Folyadék – légnemű anyag → gáz oldódása folyadékban (abszorpció) Szilárd – légnemű anyag → gáz/gőz megkötődése szilárd anyagon (adszorpció) Szilárd – folyadék → szilárd anyag folyadékkal (S–F extrakció) Folyadék – folyadék (nem elegyedő) → folyadék – folyadék extrakció 37

38 1.10. Extrakció Fogalma: Célja: Miért? Hogyan? Mivel? Mire? kivonat készítése szilárd vagy folyékony anyagból. összetevő(k) elválasztása. kinyerés, tisztítás, töményítés. szilárd anyag érintkeztetése folyadékkal, illetve két folyadékfázis érintkeztetése nagy felületen. Szilárd – folyadék és folyadék – folyadék extraktorok Ld. következő oldalak. Pl. olaj vagy fémek kioldása talajból, hulladékból, vízből szoe meghatározása. 38

39 1.10. Extrakció laboratóriumi (folyadék – folyadék) extrakció rázótölcsér (választótölcsér) szerves fázis vizes fázis zárócsap 39

40 1.10. Extrakció Soxhlet-extraktor (szilárd – folyadék) működés közben Prof. Dr. Franz Ritter von Soxhlet ( ) 40

41 1.10. Extrakció ~ oldószer gőz extraktum desztilláló (forraló) extraktor hűtő folyékony oldószer keverő szilárd – folyadék extraktor 41

42 Töltetes folyadék – folyadék extraktor Kérdés: Milyen a kivonó oldószer sűrűsége a nyers oldathoz képest? töltet nyers oldat maradék oldat extraktum oldószer elosztó fejek Extrakció határfelület 42

43 1.10. Extrakció Milyen extraktor? (f-f vagy s-f) 43

44 1.10. Extrakció – ipari alkalmazás 44

45 1.10. Extrakció – számolási feladat Q = 16 m 3 /h 5 g/dm 3 fenoltartalmú szennyvizet extrakcióval tisztítanak. A felhasznált oldószer CCl 4, k = m 3 oldószer van. A fenol hány %-a távolítható el, ha a) egyszerre keverik be az oldószert, b) két egyenlő adagban végzik a kioldást? 81 % 90 % 45

46 1.10. Szárítás Fogalma: Célja: Miért? Hogyan? Mivel? Mire? szilárd anyag nedvesség/folyadék tartalmának csökkentése, eltávolítása. a nedvesség/folyadék tartalom csökkentése. az anyag szárazon jobban tárolható. a nedvesség átvitele másik fázisba (pl. gőz). szárító berendezések (tálcás, dob, fluid, liofilizálás). Ld. következő oldalak. Pl. talaj, hulladék. 46

47 1.10. Szárítás 47

48 1.10. Szárítás 48

49 1.10. Szárítás 49

50 1.10. Szárítás A fagyasztva szárítás elvi alapja 50

51 1.10. Szárítás A fagyasztva szárító elvi felépítése 51

52 1.10. Szárítás A fagyasztva szárítás ciklusa 52

53 1.10. Szárítás – számolási feladat w = 60 kg/h faforgácsot szárítanak napi 15 órában. A szárítás 22 %-ról 8 %-ra történik. A szárító levegő 170 ºC- os, 60 g/m 3 vízfelvevő képességű. a) Hány kg az óránkénti szárazanyag? b) Óránként hány kg vizet kell eltávolítani? c) Mennyi az óránkénti levegő felhasználás? d) Hány kg a napi szárított termék? e) Mennyi a napi kondenzvíz, ha 80 %-os a lecsapás? 9,13 kg/h 152,2 m 3 /h 762 kg/nap 109,5 kg/nap 46,8 kg/h 53

54 1.10. Bepárlás Fogalma: Célja: Miért? Hogyan? Mivel? Mire? oldat oldószer mennyiségének csökkentése vagy teljes eltávolítása. a koncentráció (töménység) növelése. az összetevő kinyerése (pl. kristályosítás), könnyebb tárolás, tartósítás. az oldószer elpárologtatása. hőközlés, bepárló (). Ld. következő oldalak. Pl. az abszorpciónál kapott melléktermék töményí- tésére (HF tartalmú gáz → NaF oldat), vízmintából szoe (szerves oldószer extrakt) mérése. 54

55 1.10. Bepárlás fűtőgőz kondenzátum tömény oldat nyers (híg) oldat sarjúgőz recirkuláció bepárlócsövek 55

56 1.10. Bepárlás – számolási feladat w = 180 kg/h 1 %-os oldatot párolnak be 28 %-osra. Napi 15 órában dolgozik az üzem. 1 kg víz elpárologtatásához 1,1 kWh energia fogy. a) Hány kg az óránkénti tömény oldat termelés? b) Óránként hány kg vizet kell elpárologtatni? c) Mennyi a napi energia-szükséglet? d) Hány kW a teljesítmény-felvétel? 173,6 kg/h 2864 kWh 191 kW 6,43 kg/h 56

57 1.10. Lepárlás (desztilláció) Fogalma: Célja: Miért? Hogyan? Mivel? Mire? folyadékelegyek szétválasztása illékonyság alapján. az összetevők szétválasztása. az összetevők felhasználása eltérő, illetve tisztán kellenek. részleges vagy teljes elpárologtatás és lecsapás. desztilláló, rektifikáló (tálcás, töltetes) berendezések. Ld. következő oldalak. Pl. hulladék oldószerek visszanyerése adszorpció után. 57

58 1.10. Lepárlás (desztilláció) folyadék- elegy fejpárlat gőze cseppfogó buborék- sapka túlfolyó folyadékban csökken az illékony gőzben nő az illékony üstmaradék (foly.) tányér hűtő fej- párlat reflux vissza- forraló 58

59 1.10. Lepárlás (desztilláció) B, b% fejpárlat gőze cseppfogó hűtő reflux vissza- forraló F, f% M, m% Anyagmérlegek a desztillációra Teljes B = F + M Részleges (az illéko- nyabb összetevőre) B·b% = F·f% + M·m% 59

60 1.10. Lepárlás – számolási feladat B = 120 kg/h 31 %-os (b) aceton oldatot desztillálással tisztítanak A fejpárlat 98 %-os (f), az üstmaradék 0,8 %-os (m) aceton tartalmú. Folyamatos munkarendben (napi 24 órában) dolgozik az üzem. a) Hány kg az óránkénti fejpárlat termelés? B = F + M b) Óránként hány kg üstmaradék lesz? c) Mennyi a napi fejpárlat termelés? 82,7 kg/h 895 kg/nap 37,3 kg/h B·b% = F·f% + M·m% B·b% = F·f% + (B – F)·m% 60

61 VÉGE Témazáró dolgozat következik, (ellenőrző kérdések: 61

62 Környezettechnika – 1. félév – házi feladat 1.Egy felúsztató medencébe Q = 1200 m 3 /h szennyvíz érkezik. Ki kell ülepíteni a d = 0,3 mm átmérőjű zsír- és olajcseppeket, amelyek felúszási sebessége 20 m/h. Az átfolyás sebessége v = 0,2 m/s. Számítsa ki a felúsztató szükséges felületét! 2.A napi szennyvíz mennyiség 7500 m 3, rácsszemét tartalom 0,15 dm 3 /m 3. Számítsa ki a napi rácsszemét mennyiséget! 3.A szűrendő iszap szárazanyag-tartalma kg/nap. A szűrőfelület terhelhetősége 27,4 kg/(m 2 ·h) sza., a napi használat 22 h. Számítsa ki a szükséges szűrőfelületet! 4.Iszapot centrifugálással víztelenítenek. A centrifuga névleges kapacitása Q = 100 m 3 /nap. Számítsa ki, hány db centrifuga kell, ha a centrifuga kapacitása 6 m 3 /h, 75 %-ban használható, napi 8 órán át! 5.Egy elszívott véggázból 5 kg/h mennyiségű oldószert kell adszorpcióval megkötni. Az aktívszén kapacitása 3,5 g pentán/100 g aktívszén. Hány kg aktívszén kell egy órára? Beadás: 13. C december


Letölteni ppt "Környezettechnika 3. témacsoport Tankönyv I. 1.8 fejezet 66-72. o. 1.9 fejezet 1.9 fejezet 72-81. o. 1.10 fejezet 1.10 fejezet."

Hasonló előadás


Google Hirdetések