تستخدم التجربة عمود امتصاص غاز معبأ عشوائيا لتدفق المياه المعاكس. العمود مليء ب 34 سم من سروج بيرل مقاس 13 مم مع 465 م < فئة سوب = "xref" >2 / m< sup class = "xref" >3 مساحة سطحية (فعالة). يبلغ الضغط الذي يدخل النظام حوالي 1.42 بار بدرجة حرارة حوالي 26 درجة مئوية ، وتسمح الصمامات عند مدخل وخروج العمود للغاز بالهروب. مقياس طياف الأشعة تحت الحمراء "Oxy Baby" ، المتصل مباشرة بالوحدة في مواقع مختلفة ، يقيس تكوين الغاز ، وتستخدم خزانات الغاز النقي للمعايرة.
فئة1. تشغيل ممتص الغاز
تستخدم ماصات الغاز لإزالة الملوثات من تيارات الغاز ، مثل غاز floo من العادم. يستخدم ممتص الغاز عمودا يحتوي غالبا على مواد تعبئة عشوائية أو منظمة. تستخدم ممتصات السرير المعبأة تيارات الغاز والسائل التي تتدفق التيار المضاد لبعضها البعض. يتم امتصاص الغاز الملوث في التيار السائل ، مما يؤدي إلى تقليل الملوثات في غاز الخروج. تعتمد عملية الامتصاص بشكل كبير على معلمات التشغيل ، والتي يجب دراستها من أجل تحسين العملية. هنا ، سوف نحقق في امتصاص ثاني أكسيد الكربون في الماء ، ونفحص كيف تؤثر معلمات التشغيل على فصل النظام وكفاءته.
وحدة امتصاص الغاز ملامسة مذيب سائل لإزالة المادة من خليط الغاز. تنتقل الكتلة من خليط الغاز إلى المذيب ، مع اقتراب المرحلتين من التوازن. ثم يحدث فصل الطور السائل الغازي. يظهر هنا توازن المواد الكلي للامتصاص ، حيث V و L هما معدلات تدفق البخار والسائل على التوالي ، وبالتالي فإن توازن المواد المكونة للمكون الممتص A يشتمل على جزء الخلد A في الطور البخاري والسائل. معامل نقل الكتلة الكلي هو المعدل الذي ينتقل به تركيز نوع واحد من سائل إلى آخر. هنا ، KG هو معامل نقل الكتلة الكلي ، و PAG هو الضغط الجزئي للغاز الذي يتم امتصاصه ، و P star A هو ضغط التوازن من قانون هنري ، و A هي المنطقة الفعالة لنقل الكتلة ، و Z هو ارتفاع التعبئة ، و GS هو معدل التدفق المولي للغاز لكل مقطع عرضي للعمود. يعتمد نقل الكتلة على معاملات نقل الكتلة في كل مرحلة ، ومقدار المساحة البينية المتوفرة في الممتص. يتم تطبيق قانون هنري وقانون راؤول لحساب الضغوط الجزئية في التوازن مع تركيزات الطور السائل. في التجربة التالية ، سيتم استخدام ممتص غاز عمود معبأ لامتصاص ثاني أكسيد الكربون من تيار غاز إلى الماء. يدخل تيارات الغاز والماء إلى العمود من الأسفل والأعلى على التوالي ، مما يتيح التدفق العاكس. يتم التحكم في تكوين ثاني أكسيد الكربون عند المدخل باستخدام صمامات ثاني أكسيد الكربون والهواء. ثم يتم قياس تركيز ثاني أكسيد الكربون في المخرج. والآن بعد أن ناقشنا أساسيات امتصاص الغاز، دعونا نلقي نظرة على كيفية تشغيل الجهاز في المختبر.
المستخدمة في هذا العرض التوضيحي عبارة عن عمود امتصاص غاز معبأ للتدفق المعاكس. العمود مليء بسروج بيرل سعة 13 مليلتر على عمق سرير 34 سم. تسمح الصمامات الموجودة عند مدخل وخروج العمود للغاز بالخروج ، بينما يتم استخدام مطياف الأشعة تحت الحمراء لقياس الضغوط الجزئية لثاني أكسيد الكربون2 في الطور الغازي. لبدء التجربة ، قم بتشغيل المفتاح الرئيسي ، ثم أغلق الصمام المستخدم للتحكم في كمية الماء في العمود. افتح صمام تدفق الهواء تماما وافتح صمام الضبط لضغط العمود. اضبط معدل تدفق الهواء على المستوى المطلوب. استخدم ما لا يقل عن 30 لترا في الدقيقة ، ثم قم بزيادتها حسب الرغبة. اضبط ضغط العمود على حوالي 0.5 بار باستخدام صمام ضبط الضغط. بعد ذلك ، اضبط معدل تدفق ثاني أكسيد الكربون بدءا من حوالي أربعة لترات في الدقيقة ، ثم اضبط معدل تدفق المياه ، بدءا من حوالي أربعة لترات في الدقيقة. اضبط تدفق المياه طوال التجربة للحفاظ على مستوى ماء ثابت في الخزان. قم بأخذ عينات من تركيز ثاني أكسيد الكربون وقياسه حسب الرغبة في قاعدة العمود ومركزه ورأسه باستخدام مقاييس الضغط المضمنة. كرر التجربة عن طريق إجراء ثمانية أشواط. استخدم معدلي تدفق غاز مختلفين ، ومعدلات تدفق السائل ، وتركيزات ثاني أكسيد الكربون ، مما يتيح تحديد أهم المتغيرات في النظام. تأكد من السماح للنظام بتحقيق حالة ثابتة كلما تم تغيير معدل التدفق.
الآن بعد أن أوضحنا كيفية إجراء امتصاص الغاز ، دعنا نلقي نظرة على النتائج. أولا ، احسب الضغوط الجزئية والضغوط الجزئية للتوازن لكل شوط ، ثم استخدم الضغوط الجزئية لحساب معاملات نقل الكتلة. تظهر القيم المحسوبة هنا على شكل مثلثات ، بينما تنشأ القيم المتوقعة ، الموضحة على أنها الخط الثابت ، من حساب خطوط التشغيل والتوازن. تم رسم فترات الثقة لقيم النموذج ومتوسط معامل نقل الكتلة بخطوط متقطعة. لم يكن هناك انحراف بين القيم المتوقعة والفعلية ، مما يدل على أن العمود في حالة مستقرة مع توازن عند الواجهة بين المرحلتين السائلة والغازية. الآن ، دعونا نقارن معاملات نقل الكتلة في نفس ظروف التشغيل. أظهرت القيم النظرية ، الموضحة على شكل خطين أخضر وأزرق ، اتجاهات مماثلة للبيانات التجريبية. سواء كان معدل الغاز مرتفعا أو منخفضا ، فإن النموذج والتجربة يتصرفان بنفس الطريقة ، مما يدل على أن معدل تدفق الغاز كان له تأثير ضئيل أو معدوم على معامل نقل الكتلة في النطاقات التي تم فحصها.
أخيرا ، دعنا نلقي نظرة على بعض تطبيقات هذه التكنولوجيا في الصناعة. ممتصات السرير المعبأة هي أكثر المعدات شيوعا المستخدمة في التحكم في تلوث الهواء. في هذه الحالات ، غالبا ما تسمى امتصاص الغاز أجهزة تنقية الغاز. تستخدم أجهزة تنقية الغاز لإزالة الأبخرة المسببة للتآكل مثل حمض الكبريتيك وحمض النيتريك وحمض الهيدروكلوريك من الغازات الصناعية وفتحات التهوية من المصانع الكيماوية ومصافي النفط ومصانع اللب والورق. تسمى عملية إزالة الغاز الممتص من المذيب بالتجريد. غالبا ما تستخدم أدوات الشرائط جنبا إلى جنب مع الماصات من أجل استعادة الغاز الممتص وإعادة تدوير المذيب السائل. هذا مهم بشكل خاص عندما تحتوي مياه الصرف الصحي على مكونات النيتروجين والفوسفور. كانت مياه الصرف الصحي هذه تطرد مباشرة إلى المحيطات ، لكن هذا أدى إلى النمو المفرط للطحالب ، والتي تسمى التخثث ، والتي بدورها ألحقت أضرارا بالغة بالنظم البيئية الطبيعية. لقد شاهدت للتو مقدمة جوف لامتصاص الغاز.
أن تفهم الآن كيف يزيل ممتص الغاز الشوائب من تيار الغاز ، وكيفية تشغيل ممتص الغاز في المختبر ، وكيفية تحليل البيانات لفهم الفصل. شكرا للمشاهدة!
المصدر: مايكل جي بينتون و كيري إم دولي ، قسم الهندسة الكيميائية ، جامعة ولاية لويزيانا ، باتون روج ، لوس أنجلوس
تستخدم ممتصات الغاز لإزالة الملوثات من…
تستخدم التجربة عمود امتصاص غاز معبأ عشوائيا لتدفق المياه المعاكس. العمود مليء ب 34 سم من سروج بيرل مقاس 13 مم مع 465 م < فئة سوب = "xref" >2 / m< sup class = "xref" >3 مساحة سطحية (فعالة). يبلغ الضغط الذي يدخل النظام حوالي 1.42 بار بدرجة حرارة حوالي 26 درجة مئوية ، وتسمح الصمامات عند مدخل وخروج العمود للغاز بالهروب. مقياس طياف الأشعة تحت الحمراء "Oxy Baby" ، المتصل مباشرة بالوحدة في مواقع مختلفة ، يقيس تكوين الغاز ، وتستخدم خزانات الغاز النقي للمعايرة.
فئة1. تشغيل ممتص الغاز
تستخدم ماصات الغاز لإزالة الملوثات من تيارات الغاز ، مثل غاز floo من العادم. يستخدم ممتص الغاز عمودا يحتوي غالبا على مواد تعبئة عشوائية أو منظمة. تستخدم ممتصات السرير المعبأة تيارات الغاز والسائل التي تتدفق التيار المضاد لبعضها البعض. يتم امتصاص الغاز الملوث في التيار السائل ، مما يؤدي إلى تقليل الملوثات في غاز الخروج. تعتمد عملية الامتصاص بشكل كبير على معلمات التشغيل ، والتي يجب دراستها من أجل تحسين العملية. هنا ، سوف نحقق في امتصاص ثاني أكسيد الكربون في الماء ، ونفحص كيف تؤثر معلمات التشغيل على فصل النظام وكفاءته.
وحدة امتصاص الغاز ملامسة مذيب سائل لإزالة المادة من خليط الغاز. تنتقل الكتلة من خليط الغاز إلى المذيب ، مع اقتراب المرحلتين من التوازن. ثم يحدث فصل الطور السائل الغازي. يظهر هنا توازن المواد الكلي للامتصاص ، حيث V و L هما معدلات تدفق البخار والسائل على التوالي ، وبالتالي فإن توازن المواد المكونة للمكون الممتص A يشتمل على جزء الخلد A في الطور البخاري والسائل. معامل نقل الكتلة الكلي هو المعدل الذي ينتقل به تركيز نوع واحد من سائل إلى آخر. هنا ، KG هو معامل نقل الكتلة الكلي ، و PAG هو الضغط الجزئي للغاز الذي يتم امتصاصه ، و P star A هو ضغط التوازن من قانون هنري ، و A هي المنطقة الفعالة لنقل الكتلة ، و Z هو ارتفاع التعبئة ، و GS هو معدل التدفق المولي للغاز لكل مقطع عرضي للعمود. يعتمد نقل الكتلة على معاملات نقل الكتلة في كل مرحلة ، ومقدار المساحة البينية المتوفرة في الممتص. يتم تطبيق قانون هنري وقانون راؤول لحساب الضغوط الجزئية في التوازن مع تركيزات الطور السائل. في التجربة التالية ، سيتم استخدام ممتص غاز عمود معبأ لامتصاص ثاني أكسيد الكربون من تيار غاز إلى الماء. يدخل تيارات الغاز والماء إلى العمود من الأسفل والأعلى على التوالي ، مما يتيح التدفق العاكس. يتم التحكم في تكوين ثاني أكسيد الكربون عند المدخل باستخدام صمامات ثاني أكسيد الكربون والهواء. ثم يتم قياس تركيز ثاني أكسيد الكربون في المخرج. والآن بعد أن ناقشنا أساسيات امتصاص الغاز، دعونا نلقي نظرة على كيفية تشغيل الجهاز في المختبر.
المستخدمة في هذا العرض التوضيحي عبارة عن عمود امتصاص غاز معبأ للتدفق المعاكس. العمود مليء بسروج بيرل سعة 13 مليلتر على عمق سرير 34 سم. تسمح الصمامات الموجودة عند مدخل وخروج العمود للغاز بالخروج ، بينما يتم استخدام مطياف الأشعة تحت الحمراء لقياس الضغوط الجزئية لثاني أكسيد الكربون2 في الطور الغازي. لبدء التجربة ، قم بتشغيل المفتاح الرئيسي ، ثم أغلق الصمام المستخدم للتحكم في كمية الماء في العمود. افتح صمام تدفق الهواء تماما وافتح صمام الضبط لضغط العمود. اضبط معدل تدفق الهواء على المستوى المطلوب. استخدم ما لا يقل عن 30 لترا في الدقيقة ، ثم قم بزيادتها حسب الرغبة. اضبط ضغط العمود على حوالي 0.5 بار باستخدام صمام ضبط الضغط. بعد ذلك ، اضبط معدل تدفق ثاني أكسيد الكربون بدءا من حوالي أربعة لترات في الدقيقة ، ثم اضبط معدل تدفق المياه ، بدءا من حوالي أربعة لترات في الدقيقة. اضبط تدفق المياه طوال التجربة للحفاظ على مستوى ماء ثابت في الخزان. قم بأخذ عينات من تركيز ثاني أكسيد الكربون وقياسه حسب الرغبة في قاعدة العمود ومركزه ورأسه باستخدام مقاييس الضغط المضمنة. كرر التجربة عن طريق إجراء ثمانية أشواط. استخدم معدلي تدفق غاز مختلفين ، ومعدلات تدفق السائل ، وتركيزات ثاني أكسيد الكربون ، مما يتيح تحديد أهم المتغيرات في النظام. تأكد من السماح للنظام بتحقيق حالة ثابتة كلما تم تغيير معدل التدفق.
class = "chapter_text" id = "script_3">الآن بعد أن أوضحنا كيفية إجراء امتصاص الغاز ، دعنا نلقي نظرة على النتائج. أولا ، احسب الضغوط الجزئية والضغوط الجزئية للتوازن لكل شوط ، ثم استخدم الضغوط الجزئية لحساب معاملات نقل الكتلة. تظهر القيم المحسوبة هنا على شكل مثلثات ، بينما تنشأ القيم المتوقعة ، الموضحة على أنها الخط الثابت ، من حساب خطوط التشغيل والتوازن. تم رسم فترات الثقة لقيم النموذج ومتوسط معامل نقل الكتلة بخطوط متقطعة. لم يكن هناك انحراف بين القيم المتوقعة والفعلية ، مما يدل على أن العمود في حالة مستقرة مع توازن عند الواجهة بين المرحلتين السائلة والغازية. الآن ، دعونا نقارن معاملات نقل الكتلة في نفس ظروف التشغيل. أظهرت القيم النظرية ، الموضحة على شكل خطين أخضر وأزرق ، اتجاهات مماثلة للبيانات التجريبية. سواء كان معدل الغاز مرتفعا أو منخفضا ، فإن النموذج والتجربة يتصرفان بنفس الطريقة ، مما يدل على أن معدل تدفق الغاز كان له تأثير ضئيل أو معدوم على معامل نقل الكتلة في النطاقات التي تم فحصها.
أخيرا ، دعنا نلقي نظرة على بعض تطبيقات هذه التكنولوجيا في الصناعة. ممتصات السرير المعبأة هي أكثر المعدات شيوعا المستخدمة في التحكم في تلوث الهواء. في هذه الحالات ، غالبا ما تسمى امتصاص الغاز أجهزة تنقية الغاز. تستخدم أجهزة تنقية الغاز لإزالة الأبخرة المسببة للتآكل مثل حمض الكبريتيك وحمض النيتريك وحمض الهيدروكلوريك من الغازات الصناعية وفتحات التهوية من المصانع الكيماوية ومصافي النفط ومصانع اللب والورق. تسمى عملية إزالة الغاز الممتص من المذيب بالتجريد. غالبا ما تستخدم أدوات الشرائط جنبا إلى جنب مع الماصات من أجل استعادة الغاز الممتص وإعادة تدوير المذيب السائل. هذا مهم بشكل خاص عندما تحتوي مياه الصرف الصحي على مكونات النيتروجين والفوسفور. كانت مياه الصرف الصحي هذه تطرد مباشرة إلى المحيطات ، لكن هذا أدى إلى النمو المفرط للطحالب ، والتي تسمى التخثث ، والتي بدورها ألحقت أضرارا بالغة بالنظم البيئية الطبيعية. لقد شاهدت للتو مقدمة جوف لامتصاص الغاز.
أن تفهم الآن كيف يزيل ممتص الغاز الشوائب من تيار الغاز ، وكيفية تشغيل ممتص الغاز في المختبر ، وكيفية تحليل البيانات لفهم الفصل. شكرا للمشاهدة!
تسجيل الدخول أو للوصول إلى المحتوى الكامل. تعرّف على المزيد حول وصول مؤسستك إلى محتوى JoVE هنا
تستخدم امتصاص الغاز لإزالة الملوثات من تيارات الغاز ، مثل غاز الفلو من العادم. يستخدم ممتص الغاز عمودا يحتوي غالبا على مواد تعبئة عشوائية أو منظمة. تستخدم ممتصات السرير المعبأة تيارات الغاز والسائل التي تتدفق التيار المضاد لبعضها البعض. يتم امتصاص الغاز الملوث في التيار السائل ، مما يؤدي إلى تقليل الملوثات في غاز الخروج. تعتمد عملية الامتصاص بشكل كبير على معلمات التشغيل ، والتي يجب دراستها من أجل تحسين العملية. هنا ، سوف نحقق في امتصاص ثاني أكسيد الكربون في الماء ، ونفحص كيف تؤثر معلمات التشغيل على فصل النظام وكفاءته.
تستخدم وحدة امتصاص الغاز ملامسة مذيب سائل لإزالة المادة من خليط الغاز. تنتقل الكتلة من خليط الغاز إلى المذيب ، مع اقتراب المرحلتين من التوازن. ثم يحدث فصل الطور السائل الغازي. يظهر هنا توازن المواد الكلي للامتصاص ، حيث V و L هما معدلات تدفق البخار والسائل على التوالي ، وبالتالي فإن توازن المواد المكونة للمكون الممتص A يشتمل على جزء الخلد A في الطور البخاري والسائل. معامل نقل الكتلة الكلي هو المعدل الذي ينتقل به تركيز نوع واحد من سائل إلى آخر. هنا ، KG هو معامل نقل الكتلة الكلي ، و PAG هو الضغط الجزئي للغاز الذي يتم امتصاصه ، و P star A هو ضغط التوازن من قانون هنري ، و A هي المنطقة الفعالة لنقل الكتلة ، و Z هو ارتفاع التعبئة ، و GS هو معدل التدفق المولي للغاز لكل مقطع عرضي للعمود. يعتمد نقل الكتلة على معاملات نقل الكتلة في كل مرحلة ، ومقدار المساحة البينية المتوفرة في الممتص. يتم تطبيق قانون هنري وقانون راؤول لحساب الضغوط الجزئية في التوازن مع تركيزات الطور السائل. في التجربة التالية ، سيتم استخدام ممتص غاز عمود معبأ لامتصاص ثاني أكسيد الكربون من تيار غاز إلى الماء. يدخل تيارات الغاز والماء إلى العمود من الأسفل والأعلى على التوالي ، مما يتيح التدفق العاكس. يتم التحكم في تكوين ثاني أكسيد الكربون عند المدخل باستخدام صمامات ثاني أكسيد الكربون والهواء. ثم يتم قياس تركيز ثاني أكسيد الكربون في المخرج. والآن بعد أن ناقشنا أساسيات امتصاص الغاز، دعونا نلقي نظرة على كيفية تشغيل الجهاز في المختبر.
المعدات المستخدمة في هذا العرض التوضيحي عبارة عن عمود امتصاص غاز معبأ للتدفق المعاكس. العمود مليء بسروج بيرل سعة 13 مليلتر على عمق سرير 34 سم. تسمح الصمامات الموجودة عند مدخل وخروج العمود للغاز بالخروج ، بينما يتم استخدام مطياف الأشعة تحت الحمراء لقياس الضغوط الجزئية لثاني أكسيد الكربون2 في الطور الغازي. لبدء التجربة ، قم بتشغيل المفتاح الرئيسي ، ثم أغلق الصمام المستخدم للتحكم في كمية الماء في العمود. افتح صمام تدفق الهواء تماما وافتح صمام الضبط لضغط العمود. اضبط معدل تدفق الهواء على المستوى المطلوب. استخدم ما لا يقل عن 30 لترا في الدقيقة ، ثم قم بزيادتها حسب الرغبة. اضبط ضغط العمود على حوالي 0.5 بار باستخدام صمام ضبط الضغط. بعد ذلك ، اضبط معدل تدفق ثاني أكسيد الكربون بدءا من حوالي أربعة لترات في الدقيقة ، ثم اضبط معدل تدفق المياه ، بدءا من حوالي أربعة لترات في الدقيقة. اضبط تدفق المياه طوال التجربة للحفاظ على مستوى ماء ثابت في الخزان. قم بأخذ عينات من تركيز ثاني أكسيد الكربون وقياسه حسب الرغبة في قاعدة العمود ومركزه ورأسه باستخدام مقاييس الضغط المضمنة. كرر التجربة عن طريق إجراء ثمانية أشواط. استخدم معدلي تدفق غاز مختلفين ، ومعدلات تدفق السائل ، وتركيزات ثاني أكسيد الكربون ، مما يتيح تحديد أهم المتغيرات في النظام. تأكد من السماح للنظام بتحقيق حالة ثابتة كلما تم تغيير معدل التدفق.
والآن بعد أن أوضحنا كيفية امتصاص الغاز، دعونا نلقي نظرة على النتائج. أولا ، احسب الضغوط الجزئية والضغوط الجزئية للتوازن لكل شوط ، ثم استخدم الضغوط الجزئية لحساب معاملات نقل الكتلة. تظهر القيم المحسوبة هنا على شكل مثلثات ، بينما تنشأ القيم المتوقعة ، الموضحة على أنها الخط الثابت ، من حساب خطوط التشغيل والتوازن. تم رسم فترات الثقة لقيم النموذج ومتوسط معامل نقل الكتلة بخطوط متقطعة. لم يكن هناك انحراف بين القيم المتوقعة والفعلية ، مما يدل على أن العمود في حالة مستقرة مع توازن عند الواجهة بين المرحلتين السائلة والغازية. الآن ، دعونا نقارن معاملات نقل الكتلة في نفس ظروف التشغيل. أظهرت القيم النظرية ، الموضحة على شكل خطين أخضر وأزرق ، اتجاهات مماثلة للبيانات التجريبية. سواء كان معدل الغاز مرتفعا أو منخفضا ، فإن النموذج والتجربة يتصرفان بنفس الطريقة ، مما يدل على أن معدل تدفق الغاز كان له تأثير ضئيل أو معدوم على معامل نقل الكتلة في النطاقات التي تم فحصها.
أخيرا ، دعنا نلقي نظرة على بعض تطبيقات هذه التكنولوجيا في الصناعة. ممتصات السرير المعبأة هي أكثر المعدات شيوعا المستخدمة في التحكم في تلوث الهواء. في هذه الحالات ، غالبا ما تسمى امتصاص الغاز أجهزة تنقية الغاز. تستخدم أجهزة تنقية الغاز لإزالة الأبخرة المسببة للتآكل مثل حمض الكبريتيك وحمض النيتريك وحمض الهيدروكلوريك من الغازات الصناعية وفتحات التهوية من المصانع الكيماوية ومصافي النفط ومصانع اللب والورق. تسمى عملية إزالة الغاز الممتص من المذيب بالتجريد. غالبا ما تستخدم أدوات الشرائط جنبا إلى جنب مع الماصات من أجل استعادة الغاز الممتص وإعادة تدوير المذيب السائل. هذا مهم بشكل خاص عندما تحتوي مياه الصرف الصحي على مكونات النيتروجين والفوسفور. كانت مياه الصرف الصحي هذه تطرد مباشرة إلى المحيطات ، لكن هذا أدى إلى النمو المفرط للطحالب ، والتي تسمى التخثث ، والتي بدورها ألحقت أضرارا بالغة بالنظم البيئية الطبيعية. لقد شاهدت للتو مقدمة جوف لامتصاص الغاز.
يجب أن تفهم الآن كيف يزيل ممتص الغاز الشوائب من تيار الغاز ، وكيفية تشغيل ممتص الغاز في المختبر ، وكيفية تحليل البيانات لفهم الفصل. شكرا للمشاهدة!
View the full transcript and gain access to JoVE Science Education videos
Q1: What is a gas absorber and how does it remove contaminants?
A gas absorber removes contaminants from gas streams using a column containing packing material where gas and liquid streams flow counter-current to each other. The contaminant gas is absorbed into the liquid solvent through mass transfer, reducing the contaminant concentration in the exit gas. This process depends on operating parameters like flow rates and gas composition to optimize separation efficiency.
Q2: How does counter-current flow improve gas absorption efficiency?
Counter-current flow, where gas enters from the bottom and liquid from the top, maximizes the concentration gradient between phases throughout the column. This arrangement ensures continuous contact between gas and liquid streams, promoting efficient mass transfer. The opposing flow directions maintain driving force for absorption across the entire column height, enhancing overall contaminant removal.
Q3: What role does the mass transfer coefficient play in absorption?
The overall mass transfer coefficient determines the rate at which a substance transfers from gas to liquid phase. It depends on mass transfer coefficients in each phase and the interfacial area available in the absorber. Higher mass transfer coefficients indicate faster absorption rates, making this parameter critical for predicting and optimizing separation performance in packed bed columns.
Q4: What packing materials are used in gas absorbers and why?
Gas absorbers use random or structured packing materials such as ceramics, metals, and plastics to create maximum surface area for gas-liquid contact. These materials, like berl saddles, increase the interfacial area available for mass transfer while maintaining low pressure drop. Packed beds are low maintenance, handle corrosive materials effectively, and achieve high mass transfer rates compared to other absorber designs.
Q5: How do operating parameters affect gas absorber performance?
Operating parameters including gas flow rate, liquid flow rate, and inlet contaminant concentration significantly influence absorption efficiency and mass transfer coefficients. Experimental studies show that varying these parameters affects the rate of contaminant removal and system separation capability. Understanding these relationships enables optimization of the absorption process for specific industrial applications and waste stream compositions.
Q6: What are industrial applications of gas absorption technology?
Packed bed absorbers, called scrubbers in industrial settings, remove corrosive fumes like sulfuric acid, nitric acid, and hydrochloric acid from chemical plants, oil refineries, and pulp mills. Strippers recover absorbed gases and recycle solvents, preventing waste water containing nitrogen and phosphorus from causing eutrophication in ecosystems. This technology is the most common equipment for air pollution control in industry.
Q7: How is equilibrium determined in gas absorption systems?
Equilibrium between gas and liquid phases is determined using Henry's Law and Raoult's Law to calculate partial pressures. At the gas-liquid interface, the partial pressure of the absorbed gas in the vapor phase relates to its concentration in the liquid phase through these thermodynamic relationships. Measuring partial pressures at different column heights allows calculation of mass transfer coefficients and verification of steady-state operation.
الفصول في هذا الفيديو
0:07
Overview
0:58
Principles of Gas Adsorption
3:06
Operating the Gas Absorber
4:57
Results
6:18
Applications
7:25
Summary