Paketlenmiş yatak - Packed bed

Süper Raschig halkaları
Yapılandırılmış paketleme

Olarak kimyasal işleme , bir paket yataklı bir içi boş tüp , bir paketleme malzemesi ile doldurulur, boru, ya da diğer damar. Ambalaj Raschig halkaları gibi küçük nesnelerle rastgele doldurulabilir veya özel olarak tasarlanmış yapılandırılmış bir ambalaj olabilir . Paketlenmiş yataklar ayrıca zeolit ​​peletleri, granüler aktif karbon vb. gibi katalizör parçacıkları veya adsorbanlar içerebilir.

Paketlenmiş yatağın amacı tipik olarak kimyasal veya benzer bir işlemde iki faz arasındaki teması iyileştirmektir . Paketlenmiş yataklar bir kimyasal reaktörde , bir damıtma işleminde veya bir yıkayıcıda kullanılabilir , ancak paketlenmiş yataklar kimyasal tesislerde ısıyı depolamak için de kullanılmıştır . Bu durumda, sıcak gazların, refrakter malzeme ile doldurulmuş bir kaptan , ambalaj sıcak olana kadar kaçmasına izin verilir . Hava veya diğer soğuk gaz daha sonra sıcak yatak yoluyla tesise geri beslenir, böylece hava veya gaz beslemesi önceden ısıtılır.

Uygulamalar

Paketlenmiş sütun

Endüstride dolgulu kolon , absorpsiyon , sıyırma ve damıtma gibi ayırma işlemlerini gerçekleştirmek için kullanılan bir dolgulu yatak türüdür . Dolgulu sütun, dolgulu bir bölümü olan bir basınçlı kaptır .

Paketleme malzemesi ile doldurulmuş bir tüpten oluşan bazı kromatografi türlerinde kullanılan kolonlara dolgulu kolonlar da denilebilir ve yapıları dolgulu yataklara benzerlik gösterir.

Sütun yapısı: rastgele ve yığılmış paketlenmiş sütunlar

Sütun, rastgele boşaltılmış paketleme ( rastgele paketlenmiş bir sütun oluşturma ) veya düzenlenmiş veya istiflenmiş ( istiflenmiş paketlenmiş bir sütun oluşturma ) yapılandırılmış paketleme bölümleri ile doldurulabilir . Kolonda sıvılar, dolgu yüzeyini ıslatma eğilimindedir ve buharlar, kütle transferinin gerçekleştiği bu ıslak yüzeyden geçer . Damıtma kolonlarında ayırmayı iyileştirmek için tepsiler yerine paketleme malzemesi kullanılabilir. Paketleme, vakum altında çalışırken faydalı olan kolon boyunca daha düşük bir basınç düşüşü ( plakalar veya tepsiler ile karşılaştırıldığında) avantajını sunar . Farklı şekillerdeki ambalaj malzemeleri, farklı yüzey alanlarına ve ambalajlar arasında boşluklara sahiptir. Bu faktörlerin her ikisi de paketleme performansını etkiler.

Sıvı ve buhar dağılımı (buhar/sıvı oranı)

Paketleme şekli ve yüzey alanına ek olarak performanstaki diğer bir faktör de paket yatağına giren sıvı ve buhar dağılımıdır. Belirli bir ayırma yapmak için gereken teorik aşamaların sayısı, belirli bir buhar/sıvı oranı kullanılarak hesaplanır. Sıvı ve buhar, dolgulu yatağa girerken yüzeysel kule alanı boyunca eşit olarak dağılmazsa, sıvı/buhar oranı doğru olmayacak ve gerekli ayırma sağlanamayacaktır. Ambalaj düzgün çalışmıyor gibi görünecektir. Teorik plakaya yüksekliği eşdeğer (HETP) beklenenden daha büyük olacaktır. Sorun, ambalajın kendisi değil, paketlenmiş yatağa giren sıvıların yanlış dağılımıdır. Bu sütunlar, sıvının bir paketleme bölümü üzerinde eşit bir şekilde dağıtılmasına yardımcı olan ve kütle transferinin verimliliğini artıran sıvı dağıtıcılar ve yeniden dağıtıcılar içerebilir. Besleme ve geri akışın paketlenmiş bir yatağa verilmesi için kullanılan sıvı dağıtıcıların tasarımı, paketlemenin maksimum verimlilikte çalışmasını sağlamak için kritik öneme sahiptir.

Paketlenmiş kolon buhar-denge eğrisi

Her tepsinin ayrı bir buhar-sıvı dengesi noktasını temsil ettiği geleneksel tepsi damıtmanın aksine, paketlenmiş kolonlar sürekli bir buhar-denge eğrisine sahiptir. Bununla birlikte, dolgulu kolonları modellerken, dolgulu kolonun daha geleneksel tepsilere göre ayırma verimliliğini göstermek için bir dizi teorik plakayı hesaplamak yararlıdır. Tasarımda, önce gerekli teorik denge aşamalarının sayısı belirlenir ve ardından teorik bir plakaya eşdeğer yükseklik (HETP) olarak bilinen teorik bir denge aşamasına eşdeğer paketleme yüksekliği de belirlenir. Gerekli toplam paketleme yüksekliği, HETP ile çarpılan teorik aşama sayısıdır.

Paket yataklı reaktörler

Paket yataklı reaktörler kimya endüstrilerinde kimyasal reaksiyonlarda kullanılabilir. Bu reaktörler boru şeklindedir ve çoğunlukla gaz reaksiyonlarını katalize etmek için kullanılan katı katalizör parçacıkları ile doldurulur. Kimyasal reaksiyon katalizörün yüzeyinde gerçekleşir . Paketlenmiş yataklı bir reaktör kullanmanın avantajı, diğer katalitik reaktörlerden daha yüksek katalizör ağırlığı başına dönüşümdür. Dönüşüm, reaktörün hacminden ziyade katı katalizörün miktarına bağlıdır.

teori

Ergün denklemi sıvı verilen, dolgulanmış yatağın uzunluğu boyunca basınç düşüşünü tahmin etmek için de kullanılabilir hızı , ambalaj boyutu ve viskozite ve yoğunluk sıvı.

Ergun denklemi, dünya yüzeyindeki sistemler için güvenilir olsa da, sistemlerin mikro yerçekimindeki davranışını tahmin etmek için güvenilir değildir. Veri toplamak ve yörüngede paketlenmiş yataklı reaktörler için güvenilir modeller geliştirmek için Uluslararası Uzay İstasyonunda deneyler devam etmektedir .

Paketlenmiş kolonların/yatakların izlenmesi

Bir dolgulu yatağın performansı, içinden geçen malzeme akışına büyük ölçüde bağlıdır, bu da sırayla ambalajlamaya ve akışın nasıl yönetildiğine bağlıdır. Elektrik tomografisi , kabın farklı enine kesitlerindeki sıvıların dağılımını veya aslında dolgulu kolon boyunca akış modelini gözlemlemek için kullanılabilir. Malzemelerin yapısına bağlı olarak kapasitans veya direnç tomografisi kullanılabilir.

Ayrıca bakınız

bibliyografya

  • Perry, Robert H. & Green, Don W. (1984). Perry'nin Kimya Mühendisleri El Kitabı (6. baskı). McGraw-Hill. ISBN'si 0-07-049479-7.

Referanslar

Dış bağlantılar