Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Pochłanianie ditlenku węgla w kolumnie wypełnionej zraszanej cieczą jonową

Ziobrowski Z., Rotkegel A.

Przemysł Chemiczny

|

2016

|

T. 95, nr 9

1828--1832

PL

Przedstawiono wyniki badań pochłaniania CO2 w cieczach jonowych [Emim][Ac] i [Bmim][Ac] pod ciśnieniem atmosferycznym, w kolumnie wypełnionej. W badaniach eksperymentalnych określono wpływ zawartości CO2 w gazie wlotowym i temperatury absorpcji na sprawność usuwania CO2 z gazu. Wyniki doświadczalne porównano z obliczeniami wykonanymi na podstawie zaprezentowanego modelu procesu. Badania pokazały, że pojemności sorpcyjne CO2 zastosowanych cieczy jonowych i roztworów amin są porównywalne, jednak w przypadku cieczy jonowych potrzebny jest znacznie dłuższy czas kontaktu (większa powierzchnia wymiany masy) do usunięcia tej samej ilości CO2.

EN

CO2 was absorbed from its mixt. with N2 in 1-ethyl – and 1-butyl-3-methylimidazilium acetates in a lab. Sprinkled column packed with Rashig rings. The applicability of both ionic liqs. for sepn. of CO2 from flue gases instead of NH2(CH2)2OH was confirmed.

2

Pochłanianie ditlenku węgla w kolumnie zraszanej cieczą jonową. Cz. 1, Badania doświadczalne

Rotkegel A., Ziobrowski Z.

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2016

|

nr 20

189--202

PL

Przedstawiono wyniki badań pochłaniania CO2 w cieczach jonowych [Emim][Ac] i [Bmim][Ac] pod ciśnieniem atmosferycznym, w kolumnie wypełnionej. W badaniach doświadczalnych określono wpływ zawartości CO2 w gazie wlotowym, temperatury absorpcji oraz zawartości wody w cieczy jonowej na sprawność usuwania CO2 z gazu. Badania pokazały, że w tych samych warunkach doświadczalnych pojemności sorpcyjne CO2 zastosowanych cieczy jonowych i roztworów amin są porównywalne, jednakże w przypadku cieczy jonowych potrzebny jest znacznie dłuższy czas kontaktu dla usunięcia tej samej ilości CO2.

EN

The experimental study of CO2 absorption in ionic liquids: [Emim][Ac] and [Bmim][Ac] in packed bed column is presented. The influence of initial CO2 concentration, absorption temperature and water content in ionic liquid on removal efficiency was investigated. The results show that in the same experimental conditions ILs have comparable CO2 absorption capacities with amine solution. However ILs need much longer times to absorb the same amount of carbon dioxide from gas mixture.

3

Pochłanianie ditlenku węgla w kolumnie zraszanej cieczą jonową. Cz. 2, Model matematyczny i wyniki obliczeń

Rotkegel A., Ziobrowski Z.

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2016

|

nr 20

203--215

PL

W pracy przedstawiono model matematyczny procesu usuwania ditlenku węgla z gazów w kolumnie wypełnionej zraszanej cieczami jonowymi [Bmim][Ac] i [Emim][Ac]. Uzyskane dane doświadczalne porównano z wynikami obliczeń prowadzonych według opracowanego modelu procesu uzyskując dobrą zgodność obliczeń z danymi eksperymentalnymi.

EN

The mathematical model of carbon dioxide removal from gases in a packed column using ionic liquids [Bmim][Ac] and [Emim][Ac] was presented. Experimental data obtained in previous work was compared with calculations results carried out using developed mathematical model of the process with good agreement with experimental data.

4

Usuwanie zanieczyszczeń z roztworów wodnych w kolumnie wypełnionej - zagadnienia modelowania dynamiki adsorpcji

Tomczak E. T.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2011

|

Z. 412

5-172

PL

Woda do celów przemysłowych i potrzeb ludności musi odpowiadać ściśle określonym wymogom. W celu pochłaniania zanieczyszczeń z roztworów stosuje się proces adsorpcji z wykorzystaniem adsorbentów stałych o silnie rozwiniętej powierzchni. W ostatnim dziesięcioleciu zauważa się zainteresowanie tanimi i nowymi adsorbentami do usuwania jonów metali ciężkich. Do badań wytypowano adsorbenty z różnych grup: - węgiel aktywny: najczęściej omawiany w literaturze tematu oraz jako materiał referencyjny do sprawdzenia poprawności obliczeń modelowych, - chitozan liofilizowany; stosunkowo nowy sorbent, polecany do usuwania jonów metali ciężkich, - klinoptylolit: tani sorbent mineralny pozyskiwany na terenie Polski, również wykorzystywany do usuwania jonów metali z roztworów rozcieńczonych, - łuskę gryki: nowy materiał należący do tzw. tanich sorbentów (Iow cost), szeroko dostępny w kraju ze względu na specyfikę naszego rolnictwa. W każdym z przypadków przedstawiono prawdopodobny mechanizm wiązania jonów metali ciężkich z danym adsorbentem. W opracowaniu przedstawiono aktualny stan wiedzy na temat określania i opisu matematycznego izoterm sorpcji z roztworów ciekłych, zjawisk zachodzących w roztworze, na powierzchni i wewnątrz ziarna adsorbentu, aby w dalszej kolejności przejść do mechanizmów adsorpcji w kolumnie wypełnionej. Przedstawiono najszerzej stosowany, klasyczny bilans masy oraz możliwości obliczania wielkości charakteryzujących pracę kolumny (współczynniki dyfuzji, wysokość strefy wymiany masy etc.). W dalszej części pracy skupiono się na prowadzeniu eksperymentów. Po wykonaniu pomiarów równowagi adsorpcyjnej, w drugim etapie pracy przeprowadzono badania w kolumnie laboratoryjnej. W obu przypadkach stosowano roztwory wieloskładnikowe jonów metali ciężkich: Cu(II), Zn(II) i Ni(II). Dodatkowo w pracy przedstawiono możliwość zastosowania sztucznych sieci neuronowych do opisu równowagi sorpcji w układach wieloskładnikowych. W dalszej kolejności (w rozważaniach inżynierskich), po wyborze odpowiedniego adsorbentu i badaniach wstępnych w małej skali, należy opracować model opisujący proces. W ramach pracy zaproponowano model matematyczny pozwalający na obliczenia stężenia roztworu na wylocie z kolumny i stężenia substancji adsorbowanej w adsorbencie, jak również krzywych przebicia dla różnych warunków prowadzenia procesu i wymiarów samej kolumny. Obliczenia prowadzono w środowisku obliczeniowym Matlaba z zastosowaniem własnych algorytmów obliczeniowych. Model dynamiki procesu w kolumnie uwzględniał specyfikę sorpcji opisanej równaniami kinetyki: pseudopierwszego rzędu (dla sorpcji fizycznej), pseudo-drugiego rzędu (dla chemisorpcji), Elovicha (dla sorpcji chemicznej i wymiany jonowej). Forma modelu zależała od tego, które z równań kinetycznych zostało w nim uwzględnione. Otrzymano więc trzy zestawy równań służących do wyznaczania parametrów pracy kolumny. W modelu uwzględniono, że czas procesu i analizowana wysokość kolumny są ze sobą powiązane. Wybierając dwa dowolne miejsca (przekroje) wzdłuż kolumny można obliczyć odpowiadające im wartości stężeń w cieczy i ilości substancji zaadsorbowanej. Wartości te wynikają z opóźnienia czasowego dopłynięcia adsorbatu do wyższego miejsca w kolumnie (przy zasilaniu od dołu), co uwzględniono przez wprowadzenie zmiennej ξ. Identyfikacja dynamiki w kolumnie polegała na znalezieniu współczynników modelu q*. K, Deff lub β, K, Deff (w przypadku wykorzystania równania Elovicha) i porównaniu wartości obliczonych z danymi eksperymentalnymi. Wprowadzenie wartości q* wyznaczonej w oparciu o równowagę urealniło wyniki i pozwoliło na obliczenie dwóch pozostałych parametrów modelu K i De(f. Poszukiwanie współczynników identyfikujących pracę kolumny może odbywać się z wykorzystaniem metod optymalizacyjnych przeszukujących dziedzinę dopuszczalnych rozwiązań w celu znalezienia ekstremum globalnego. W pracy do tego zadania wykorzystano algorytm genetyczny. Kolejnym etapem sprawdzenia poprawności działania modelu było wykonanie obliczeń w oparciu o dane literaturowe. Wybrano układy: modyfikowane barwnikiem (Reactive Orange 13) i Na2CO3 włókno kokosowe jako biosorbent oraz roztwór wodny jonów Pb(II) jako adsorbat; trociny - Cr(VI); węgiel aktywny - Cu(II). Porównano własne obliczenia modelowe z prezentowanymi w literaturze, uzyskując wyższą jakość przybliżenia danych eksperymentalnych niż w cytowanych pracach (przy dużo mniejszym nakładzie obliczeniowym). Dla każdego z badanych układów adsorbent-adsorbat przedstawiono wartości obliczonych parametrów modelu i ocenę statystyczną na podstawie: sumy kwadratów odchyleń wartości obliczonych i eksperymentalnych, kwadratu współczynnika determinacji i średniego błędu kwadratowego. Pomyślna weryfikacja opracowanego modelu opisującego proces dynamiki w kolumnie laboratoryjnej pozwala, aby w dalszym etapie rozważań przejść do problematyki powiększania skali i sterowania/kontrolowania on-line procesem przemysłowym.

EN

Water for the needs of industry and people must satisfy strictly determined requirements. To absorb pollutants from solutions, the process of adsorption with the use of solid adsorbents with strongly developed surface is applied. In the last decade a growing interest is observed in inexpensive and very cheap adsorbents to remove heavy metal ions. For our investigations adsorbents from various groups were selected: - activated carbon: most frequently discussed in the literature and used as a reference material to verify model calculations. - freeze-dried chitosan: a relatively new sorbent recommended to remove heavy metal ions, - clinoptilolite: a cheap mineral sorbent extracted in Poland used also to remove heavy metal ions from diluted solutions, - buckwheat hulls: an innovative material belonging to the so-called low-cost sorbents, readily available in Poland due to the specificity of our agriculture. In each case, a probable mechanism of binding heavy metal ions with the adsorbent is shown. The present state of knowledge on the determination and mathematical description of sorption isotherms from liquid solutions and phenomena occurring in the solution, on the surface and inside adsorbent particles are discussed in the study. Next, the mechanisms of adsorption in a packed column are presented. The most widely used, classical mass balance and the possibilities of calculating values which characterize column operation, such as diffusion coefficients, the height of mass transfer zone, etc. are considered. Experimental procedures are presented further in the study. Once adsorption equilibrium had been measured, experiments were carried out in a laboratory column. In both cases multicomponent solutions of heavy metal ions, i.e. Cu(II), Zn(II) and Ni(II), were used. Additionally, a possibility of applying artificial neural networks to describe sorption equilibrium in multicomponent systems is considered in the study. Further on, in engineering considerations, after choosing a promising adsorbent and carrying out preliminary investigations in a small scale, a model describing the process should be developed. A mathematical model to calculate the concentration of solution at the column outlet and the concentration of adsorbed substance in the adsorbent, as well as breakthrough curves for different process conditions and column dimensions was proposed in the study. Calculations were carried out in the Matlab computing environment. The model of process dynamics in the column took into account the specificity of sorption described by the kinetic equations of pseudo-first order (for physical sorption), pseudo-second order (for chemisorption) and Elovich equation (for chemical sorption and ion exchange). The model equations assumed forms which depended on which kinetic equation had been considered. Hence, three sets of equations were obtained to determine the column operation parameters. It was taken into account in the model that the process time and analyzed column height were interrelated. Two analyzed places in the column, both for the liquid and adsorbent, were delayed in time in relation to each other which was reflected by introducing variable ξ. Identification of the column dynamics consisted in finding model coefficients q*, K and Deff, or β , K and Deff when the Elovich equation was used, and comparing the calculated values with experimental data. Introduction of the value of q* determined on the basis of equilibrium made the results realistic and allowed us to calculate two other model parameters, i.e. K and Deff. Searching for the coefficients which identify the column operation can involve the use of optimization methods to find the area of feasible solutions in order to obtain a global extremum. To fulfill this task a genetic algorithm is applied in the study. A subsequent stage in the model verification were calculations based on literature data. The following systems were selected: modified with Reactive Orange 13 dye and Na2CO3 coconut fiber as a biosorbent and water solution of Pb(II) ions as an adsorbate; sawdust-Cr(VI); activated carbon-Cu(II). The model calculations were compared with those presented in the literature and the obtained approximation of experimental data appeared to be better than in the quoted studies (at a much lower computational effort). For each tested adsorbent-adsorbate system the calculated model parameters and statistical evaluation were presented on the basis of the sum of squared deviations of calculated and experimental values, the square of the determination coefficient and mean square error. A successful verification of the proposed model which describes process dynamics in the column is an encouragement for scaling-up and on-line control of an industrial process in the future.

5

Rejony wykonalnych rozdziałów homogenicznych mieszanin trójskładnikowych

Królikowski L. J.

Prace Naukowe Wydziału Chemicznego Politechniki Wrocławskiej. Monografie

|

2010

|

Nr 8, nr 8

175-175

PL

W procesie syntezy sekwencji kolumn rektyfikacyjnych niezbędne jest narzędzie do szybkiej identyfikacji rejonów wykonalnych rozdziałów, tzn. zbiorów reprezentujących skład możliwych do uzyskania produktów dla zadanego surowca. Rejony wykonalnych rozdziałów mieszanin azeotropowych były rozważane w wielu pracach (ich wyniki omówiono w monografii), lecz kompletne rozwiązanie w przypadku trójskładnikowej, homogenicznej mieszaniny azeotropowej zawierającej granice destylacyjne nie zostało do tej pory znalezione. W monografii podano nowy, ogólny sposób konstrukcji rejonu wykonalnych rozdziałów dla wszystkich podstawowych kształtów linii destylacyjnych. Rozważania oparte są na zależnościach pomiędzy różnymi rodzajami zbiorów składu produktów oraz na szczegółowej analizie brzegu jednego z nich, który jest kluczowym elementem w konstrukcji rejonu wykonalnych rozdziałów. Na tej podstawie, stosując model geometryczny kolumny rektyfikacyjnej pracującej w stanie ustalonym, określono związki pomiędzy wartościami parametrów operacyjnych i parametrów kolumny oraz poszczególnymi elementami tworzącymi brzeg rejonu wykonalnych rozdziałów. Dokonano identyfikacji poszczególnych elementów tego brzegu oraz uogólniono pojęcie limitu destylacyjnego (podano matematyczne zależności opisujące go oraz sformułowano algorytm jego wyznaczania), które zapewnia poprawność konstrukcji dla różnego rodzaju skraplaczy i wyparek oraz różnych stanów termodynamicznych surowca. Opierając się na otrzymanej konstrukcji, sformułowano algorytm wyznaczania rejonów wykonalnych rozdziałów dla mieszanin azeotropowych i zeotropowych, uwzględniający nakładanie się obszarów destylacyjnych oraz możliwość przekraczania granic destylacyjnych.

EN

The work presents a new method for finding feasible separation region for non-ideal ternary mixtures. The method is valid for all Serafimov's classes of mixture except for class 3.1-3a, but such mixture is not found in real world until now. The method may be used for distillation column equipped with partial or total condenser and partial or total reboiler. Feed stream may be saturated liquid, saturated vapor or a mixture of vapor and liquid being in equilibrium. A possibility of crossing distillation boundaries is taken into account. Computer simulations were used to verity the method. An algorithm for determining feasible separation regions is formulated also. The method is based on analysis of product composition sets defined for different suites of constant operating and column parameters. The analysis showed that one of product composition set, namely a fixed distribution set, is basic element of feasible composition region. A border structure of fixed distribution set has determined also. Elements of the border are connected to some limiting working modes of distillation column. Geometric considerations, based on geometric model of distillation column and the shape of distillation lines, allows determining relative location of the border elements of fixed distribution set to some kind of feed distillation lines. It enabled to study, how the change of column parameters influence fixed distribution set and next to establishes that feasible separation region consists of two fixed distribution sets for rectifier and stripper with infinite number of theoretical stages. Some border elements of fixed distribution set, which are connected to sloppy splits, were not known until now. They have been called generalized distillation limit. Their mathematical relations have been founded and algorithm for their determining has been formulated. Generalized distillation limit depends on thermodynamic state of the feed, condenser type and stripper type. It is important element of the method for finding feasible separation region. It can intersect distillation boundary. In such case, distillation boundary does not demarcate two distillation regions. It means, distillate and bottom compositions may be located in two different distillation regions outside their common area. It creates possibilities for new solutions of separation processes. The behavior of composition profiles for azeotropic mixtures has been studied. Relations between different pairs of distillation boundaries in the mixture have been founded. An algorithm determining primary distillation regions has been formulated. It take into account overlapping of distillation regions and is valid for all Serafimov's classes of mixture except for class 3.1-3a. It is used in algorithm for finding feasible separation region.

6

Opis równowagi i kinetyki sorpcji jonów metali ciężkich na klinoptylolicie

Tomczak E., Sulikowski R.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2010

|

Nr 1

113-114

PL

Zastosowano klinoptylolit (surowy i modyfikowany) do usuwania jonów metali ciężkich z roztworów trójskładnikowych. Badano równowagę sorpcyjną dla stężeń 5-50 mg/dm3 (T = 25°C) oraz kinetykę adsorpcji w kolumnie. Do opisu równowagi wybrano modele Freundlicha i Langmrtira, natomiast kinetykę sorpcji w kolumnie dobrze opisało równanie pseu-do-pierwszego rzędu. Potwierdzono zdolności sorpcyjne klinoptylolitu w stosunku do badanych metali ciężkich wyrażone efektywnością sorpcji: Cu(lI)>Zn(II)>Ni(II).

EN

Clinoptilolite (raw and modified) was applied for heavy metal ion removal from three-component solutions. Sorption equilibrium for concentrations of 5-50 mg/dm3 and adsorption kinetics in a column were investigated. For description of equilibrium, Frenndlich and Langmuir models were chosen. Sorption kinetics in the column was well defined by a pseudo-first order equation. Clinoptilolite sorption abilities in relation to heavy metal ions investigated were confirmed and expressed with sorption effectiveness: Cu (II)>Zn(II)>Ni(II).

7

Wpływ zraszania na stopień absorpcji w kolumnie wypełnionej

Poliński P., Chacuk A.

Inżynieria Chemiczna i Procesowa

|

2001

|

T. 22, z. 3D

1169--1174

PL

W pracy określono wpływ niepełnego kontaktu fazy gazowej i ciekłej wywołanego złym zraszaniem wypełnienia. To złe zraszanie zostało ujęte w dwojaki sposób: część gazu nie ulega kontaktowi z cieczą wzdłuż całej kolumny (bocznikowanie gazu); część gazu nie kontaktuje się z cieczą jedynie na pewnej wysokości złoża, po przekroczeniu której następuje idealne wymieszanie gazu będącego i nie będącego w kontakcie z cieczą. Określenie wpływu niepełnego kontaktu faz zostało przeprowadzone na podstawie izotermiczno-izobarycznej absorpcji dwuskładnikowej roztworów rozcieńczonych w kolumnie wypełnionej pierścieniami Raschiga. Uzyskane wyniki obliczeń wskazują na znaczny wzrost stopnia absorpcji w kolumnie z bocznikowaniem gazu, po wprowadzeniu do niej podziału na warstwy.

EN

The influence of incomplete contact between gas and liquid phases in the packed column caused by incomplete sprinkling of the bed was described in the paper. The incomplete sprinkling was approached in two ways: part of gas was not in contact with the liquid along the entire column (gas shunting); part of gas was not in contact with the liquid only on certain height of the packing, above which there was a perfect mixing of gas. The influence of incomplete contact between the phases was determined on the basis of isothermal and isobaric binary absorption of dilute solutions in the packed column filled with Raschig rings. Results obtained indicate a substantial increase of absorption ratio in the column with gas shunting. The column was divided into layers.

8

Rozkład wielkości kropel w wybranych typach kolumn ekstrakcyjnych

Pająk M., Kołek A., Skrzypiński W., Sawiński W.

Inżynieria Chemiczna i Procesowa

|

2001

|

T. 22, z. 3D

1073--1078

PL

W pracy zweryfikowano własny kinetyczny model populacji kropel w ekstraktorze przez porównanie obliczonych i doświadczalnych rozkładów wielkości kropel w kolumnie rozpyłowej, wypełnionej i z wibrującymi półkami (RPC). Stwierdzono dobrą zgodność obliczonych i zmierzonych rozkładów oraz wielkości kropel.

EN

Experimental data obtained for three distinctive kinds of columns (spray, packed, and reciprocating plate columns - RPC) were used to verify a kinetic model of drop population in any type of extractor. A favourable correlation was found between the data predicted by the model and those actually obtained through experimental observation.

9

Hydraulika i wymiana masy w destylacyjnych kolumnach wypełnionych z pulsacją fazy parowej

Pieniążek W., Kozioł A.

Inżynieria Chemiczna i Procesowa

|

2001

|

T. 22, z. 3D

1115--1120

PL

Przeprowadzono badania dotyczące zagadnienia intensyfikacji wymiany masy w destylacyjnych kolumnach wypełnionych, za pomocą sztucznie wywołanych pulsacji fazy parowej. Zaprojektowano i zbudowano oryginalne stanowisko doświadczalne. Wyniki badań opracowano w postaci graficznej i analitycznej za pomocą równań w których podano wpływ amplitudy i częstotliwości pulsacji, jak i obciążenia na zdolność rozdzielczą i opór przepływu warstwy wypełnienia przy pracy z pulsacją w odniesieniu do pracy bez pulsacji.

EN

The primary objective of the investigations was to enhance mass transfer in a packed distillation column by artificially induced pulsation in the vapor phase. For the needs of the study, an original experimental setup was designed and constructed. The results are presented in graphical and analytical form. Relevant equations relate the efficiency of, and the pressure drop in, a packed column with and without pulsation to the amplitude and frequency of pulsation, as well as to the column loading.