1
Schwerpunktmäûig sind die Hg-Gleichgewichts- beladungen der DeNO x -Katalysatoren sowohl in Gegenwart von gasförmigen Hg(el)- wie auch HgC l2 -Gehalten im Kon- zentrationsbereich von 10 bis 500 lg/Nm 3 in feuchter Luft untersucht worden. Dabei wurde der technologisch interes- sante Temperaturbereich von 170 bis 400 C abgedeckt (s. Abb.). Weiterhin ist der Einfluss des V 2 O 5 -Gehalts auf die Hg-Adsorption untersucht worden. Die eingesetzten SCR-DeNO X -Katalysatoren weisen eine hohe Adsorptionskapazität (im Bereich von 100 mgHg/kgKat) sowohl für Hg(el) als auch für Hg(ox) auf. Die experimentell ermittelten Adsorptionsiso- thermen können durch unterschiedliche Adsorptionsge- setze beschrieben werden. Eine vollständige Ausspeicherung des adsorbier- ten Hg(el) ist nur durch Zugabe von HCl erreichbar. Das adsorbierte Hg ist teilweise in H 2 O und in organischen Lö- sungsmitteln löslich. Die Ergebnisse sind für die Verwertung von Hg- haltigen Brennstoffen für die Abscheidung von Hg aus Ab- gasen relevant. Auûerdem geben die Experimente erste Hinweise auf die Art der adsorptiven Bindung von Hg auf V 2 O 5 -halti- gen DeNO x -Katalysatoren. [1] Hocquel et al., VDI Ber. 2000, 1540, 335. [2] Vosteen et al., VGB PowerTech 2003, 4, 76. L-12 Experimentelle und modellgestützte Untersuchungen der Adsorption und Desorption von VOC's bei der PSA Dipl.-Ing. K. Siwaily 1) Prof. Dr.-Ing. H.-J. Röhm* 1) E-Mail: [email protected] 1) Ruhr-Universität Bochum, Lehrstuhl für Verfahrens- und Umwelttechnik, D-44780 Bochum. Die Abtrennung und Rückgewinnung von Lösungsmittel- dämpfen aus Abluftströmen ist ein noch junges Anwen- dungsgebiet der Druckwechseladsorption (PSA), das expe- rimentell und theoretisch am Lehrstuhl für Verfahrens- und Umwelttechnik der Ruhr-Universität Bochum u. a. im Rah- men eines AiF-Vorhabens untersucht wird. Im Rahmen dieses Vortrages werden neuere experimentelle und theore- tische Ergebnisse vorgestellt. Die experimentellen Untersuchungen wurden an einer PSA-Versuchsanlage und einer separaten Adsorpti- ons- und Desorptions-Versuchsanlage durchgeführt und durch theoretische Untersuchungen mit Hilfe einer ge- eigneten Modellierung für das Werkzeug Athena Visual Workbench TM ergänzt. Die Ergebnisse zeigen, dass die PSA selbst als einzelnes Verfahren sehr gut für die Abtrennung und Rückgewinnung von Lösungsmitteldämpfen aus Ab- luftströmen geeignet ist, die Vorgänge der Desorption sich durch das üblicherweise angesetzte ¹linear driving forceª- Modell aber nur unzureichend beschreiben lassen. In diesem Zusammenhang wurden umfangreiche Versuche zur Adsorption von Lösungsmitteln unter ver- schiedenen Randbedingungen durchgeführt. Diese ergeben eine ausgeprägte Abhängigkeit der Form der Durchbruchs- kurve u. a. von der Höhe der Lösungsmittel-Eintrittsbela- dung, Temperatur und Gasgeschwindigkeit. Durchgeführte kombinierte Adsorptions- und Desorptionsversuche zeigen bei gleichen Drücken eine umgekehrte Abhängigkeit der Dauer des Durchbruches von der Eintrittsbeladung. Für den Fall eines reduzierten Desorptionsdruckes ergibt sich aber zusätzlich eine deutlich erhöhte Anfangskonzentration des Desorptionsgases an Lösungsmittel mit einem anschlieûen- den ausgeprägten Zwischenniveau bei ca. halber Eintritts- konzentration und mit schleichendem Übergang auf die Endbeladung, das sich nur durch das unterschiedliche Zeit- verhalten im Wärme- und Stofftransport erklären lässt. Auf der Basis einer umfangreichen Literaturre- cherche wurde daher ein erweitertes Modell entwickelt, dass das o. g. Verhalten zu beschreiben erlaubt. Dabei wur- den insbesondere Ansätze des gekoppelten Wärme- und Stoffaustausches, wie sie bei anderen Unit Operations ange- wandt werden, analog übernommen. L-13 Experimentelle Untersuchung und Simulation der Temperaturprofile in einem Aktivkohle-Festbettadsorber Dr.-Ing. G. Hillmer* 1) E-Mail: [email protected] Dipl.-Ing. B. Klane 2) R. Hochmuth 1) H. Knapp 1) J. Schlag 1) 1) MCI, FH Verfahrens- und Umwelttechnik, Egger-Lienzstraûe 120, A-6020 Innsbruck; 2) GE Jenbacher , Achenseestraûe 1-3, A-6200 Jenbach. Methanhaltige Gärgase aus Deponien und Klärwerken wer- den zur umweltgerechten Entsorgung sowie zur Strom- und Wärmeerzeugung in Gasmotoren verbrannt. Vor dem Ein- tritt in den Motor müssen u. a. bestimmte motorschädliche Spurenstoffe entfernt werden. Hierzu werden Aktivkohle- Festbettadsorber verwendet, deren Regenerierung auf thermischem Wege erfolgt. Zur genauen Berechnung des Desorptionsverfahrens ist die Kenntnis des Temperatur- feldes im Festbett erforderlich [1, 2]. Ziel dieses Projektes ist es, den Einfluss unter- schiedlicher Prozess- und Anlagenparameter auf das zeit- abhängige Temperaturfeld und damit auf die Effizienz der thermischen Regenerierung des Adsorbers zu ermitteln. Aus diesem Grund sollen die axialen und radialen Tempera- turprofile in dem Adsorber sowohl experimentell unter- Adsorption 1421 Chemie Ingenieur Technik 2004, 76, No. 9

Experimentelle und modellgestützte Untersuchungen der Adsorption und Desorption von VOC's bei der PSA

Embed Size (px)

Citation preview

���������� ��� ��� ��� �������������������������� ��� ������������������ ������ � �������� � ���!"����� ��#��$� ��� ���� ��%�&�������� �� ���'��������������� � () ��� *)) ��+��, � !������� -�!���������� �����. ����� ����� ��� ������������ ����������� /���������������� � (0) ��� 1)) 2% �������� #�.3��.$. 4������� ��� ��� 5�!���� ��� 6&�*�������� ��! ������3�������� ��������� �����.

��� �������'�� �%7�����8������������������ ��� ���� 3������������'�� � #�� 9������ �()) ����+����$ ������ !:� ��#��$ ��� ���� !:� ��#��$ ��!.

��� ������������ ���������� 3������������������� "� ����� ��������������� 3���������������'� ���������� �����.

5�� ����� ���� 3������������ ��� ������������ ��#��$ ��� �� ����� ;����� � �%� ����������. �������������� �� ��� ��������� � �&� �� � ��������� -"����������� �"�����.

��� 5�������� ��� !:� ��� 6�������� � ���������� 9�����!!� !:� ��� 3��������� � �� ��� 3������ ���� ��.

3������� ���� ��� 5��������� ����� ���������! ��� 3�� ��� �������� � 9���� � �� ��! 6&�*��������� ������������������.

<(= ���>��� �� ��.? ��� ���� ����? ��? ,,*.<&= 6����� �� ��.? ��� �������� ����? ? 0@.

����

����������� ��� � ��������������������� ��� ��� ��� � ������ ��� � � � ����� ��� ��� ���

��� � ! � � � " � � �#$ � % & '

� � ( � � �� ! � � � ) � * � + , ��- & '

5�A���B �����C� �.��������������.��

($ 7����D� ����� � 9�����? -�������� !:� 6��!�������� D����������? ��110E) 9�����.

��� 3������ �� 7:������� � -"������������ ��!� ��� 3���!����"�� ��� �� ��� F���� 3������������� ��� �������������������� #G�3$? ��� ������������� �� ����������� �� -�������� !:� 6��!������ ��D���������� ��� 7����D� ����� � 9����� �. �. �� 7����� ���� 3�H�6������� ��������� ����. I� 7���������� 6�������� ����� ����� ������������� �� ������������� 5�������� ����������.

��� ������������� D���������� ����� ����� G�3�6������������ �� ���� �������� 3����������� �� �����������6������������ �������!:��� ������� ������������ D���������� ��� ���!� ���� ��������� A���������� !:� ��� 4��'��� 3���� 6�����4������/A ��� '�. ��� 5�������� '����? ���� ��� G�3������ ��� ��'���� 6��!���� ���� ��� !:� ��� 3�������� 7:������� � -"����������� ��!� ��� 3����!����"�� ������� ���? ��� 6��� �� ��� ��������� ����

����� ��� :������������ ������'�� J����� ��� �� !����K�A����� ���� �� �'�������� ���������� �����.

I ������ ;��������� ����� ��!��������6������� '�� 3�������� � -"���������� ���� ����������� 7���������� �������!:���. ����� ��������� ������� ��� 3�� ������ ��� H��� ��� �������������� � �. �. � ��� �"�� ��� -"�����������5���������������? /��������� �� ����������������. �������!:������������� 3���������� �� ���������� ������� '������� ������� ��:�� ��� ��������� 3�� ������ �������� ��� ������������ � ��� 5��������������. H:� ��H��� ���� ����'����� ���������������� ������ ���� ����'�� �'���� ��� �������� ���"��� 3!����'������� ������������������ � -"���������� ��� ���� ������������ ������� ��� ;������� ��� ��� ��. ������ 5���������'������� �� ��� ������������ L������ ��! ���5��������? ��� ���� �� ����� ��� ��������������� ;���� ������� ��4 ���� �� ���!!�������� ��� �� � ���.

3�! ��� 9���� ���� ��!�������� -������������������ ����� ����� �� ����������� A����� ��������?���� ��� �. �. 6������� '� ���������� �������. ����� ������ ���������� 3� �'� ��� ��������� 4 ���� �����!!�����������? ��� ��� ��� ����� D�� ��������� �������� �����? ����� :�������.

����

����������� ����������� �������$� � ��� .�����$���� (�� ������� �/��/ �� 0����$�� ����

� �� ! � � � 1 � ) � � � � - & '

5�A���B �������.�������C���.���

� � � � ! � � � 2� " $ � � 3 '

+ � ) � ��� � & '

) � " � $�� & '

* � � � � $ � & '

($ A%I? H� 6��!������ �� D����������?5�����-��'������ (&)? 3�@)&) I�����M

&$ �� �������? 3������������ (�,? 3�@&)) N�����.

A����������� � ����� ��� ������ �� �� ����� ������ '�� �������������� 5������� ����� '�� ������ ��4 �����'����� � ��������� ������. 6�� ��� 5������� � �� A���� �:��� �. �. ��������� �������� ��������������!!� ��!��� �����. ����'� ����� 3�� �����H��������������� �������? ���� 7���������� ��!����������� 4��� ��!����. ;�� ����� 9������� ������������� ��!����� ��� ��� ����� ��� /����������!����� �� H������� ��!��������� <(? &=.

;��� ������ G��F���� ��� ��? �� 5�!���� ����������������� G��'���� �� 3������������� ��! ��� '������� ���� /���������!��� �� ����� ��! ��� 5!!�'��' ������������� 7���������� ��� 3�������� '� ��������.3�� ������ ���� ����� ��� ������ �� ������� /�������������!��� � ��� 3������� ������ ������������ �����

� � � � � � � � � (1&(������ ������� ������ ����� ��� ��� �