View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

5.1 Prozess 1: Destillative Abtrennung und Adsorption
Auch die Geometrie des Reaktors beeinflusst die Adsorptionskapazität. Die relevanten Faktoren
sind der Durchmesser und die Länge des Adsorbers sowie der mittlere Partikeldurchmesser
des Adsorbens:
f l l R
R : Für eine komplexe Mehrkomponentenadsorption sollte die Reaktorlänge zur
Vorausberechnung der Adsorption unverändert bleiben [149]. Die Reaktorlänge wird daher
auf Basis der Vorversuche festgelegt, die für Schütthöhen zwischen 200 mm und 650
mm keinen signifikanten Einfluss auf die Adsorptionskapazität zeigen. Daher, und um für
die relevanten Reaktordurchmesser ein typisches Verhältnis der Reaktorlänge zum
Durchmesser zwischen 2:1 und 4:1 zu erhalten [64, S. 314], wird für die Auslegung eine
Reaktorlänge von 300 mm gewählt, so dass in diesem Fall die Ausgleichsfunktion entfällt.
f d dR: Da die Länge der Adsorbensschüttung festgelegt ist, ergibt sich der Durch-
R
messer der Schüttung aus der erforderlichen Absorbensmasse. Da experimentell kein
signifikanter Einfluss des Reaktordurchmessers auf die Adsorptionskapazität festgestellt
wurde, kann die Ausgleichsfunktion entfallen.
f d dP: Auch der Einfluss des mittleren Partikeldurchmessers ist in dem ausgewählten
P
Bereich bis zu 1 mm nicht signifikant, so dass in diesem Fall der Ausgleichsfaktor wiederum
entfällt (vgl. Kap. 4.6.8).
Mit den beschriebenen Abhängigkeiten kann die Berechnung der Adsorptionskapazität gemäß
Gleichung (5-3) erfolgen. Für die Auslegung des Adsorptionsprozesses sind zusätzlich
die in Tab. 5-2 aufgeführten Eingangsdaten zu definieren.
Parameter Einheit Auslegungswert
Massenstrom Produkt m Prod kg / h 1,35
Anzahl der
Adsorbensschüttungen
nSch 2
t t t t
Dauer der Regeneration tReg h Leeren Heiz H Kühl
Dauer Entleeren tleeren h 0,1
Aufheizdauer tHeiz h folgt aus Simulation
Haltezeit tH h 1,5 – 3
Abkühldauer tKühl h 1
Tab. 5-2: Eingangsparameter zur Auslegung des Adsorptionsprozesses
Neben dem geforderten Produktmassenstrom ist die Anzahl der eingesetzten
Adsorbensschüttungen nSch von Bedeutung. Der einfachste Prozess besteht aus zwei
Schüttungen, die abwechselnd regeneriert werden, so dass ein kontinuierlicher Produktstrom
möglich ist. Mit einer höheren Schüttungszahl, von denen jeweils eine zur Adsorption und die
übrigen zur Regeneration eingesetzt werden, ergibt sich eine geringere erforderliche
Durchbruchszeit tD der einzelnen Schüttungen und damit eine höhere Ausnutzung des
Adsorbens:
1
t D tReg
(5-10)
n 1
sch
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