Bathen / Breitbach Adsorptionstechnik

2001
ISBN: 978-3-642-18235-8
Verlag: Springer
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 341 Seiten, eBook

Reihe: VDI-Buch

Das Adsorptionsverfahren besitzt heute sowohl für Trennverfahren zur Zerlegung von Gemischen als auch für Reinigungsverfahren (schadstoff-)belasteter Gase oder Flüssigkeiten eine breite Anwendung. Der Leser erhält einen Überblick über die Potentiale aber auch über die Grenzen der Adsorptionstechnik. Anhand von Beispielen aus der industriellen Praxis und der dargestellten Methoden wird er in die Lage versetzt - zu erkennen, ob sein Problem mit einem adsorptiven Trennverfahren zu lösen ist - Lösungsvorschläge nachzuvollziehen - zu beurteilen, ob der dort gemachte Vorschlag realistisch ist.

Zielgruppe

Professional/practitioner

Autoren/Hrsg.

Bathen, Dieter

Breitbach, Marc

Inhaltsverzeichnis

1 Einführung in die Adsorptionstechnik.- 1.1 Geschichte der Adsorptionstechnik.- 1.2 Begriffsbestimmung.- 1.3 Beschreibung der physikalischen Vorgänge.- 1.4 Unterschiede von Flüssig- und Gasphasen-Adsorption.- 1.5 Klassifizierung von Adsorptionsverfahren.- 1.5.1 Klassifizierung nach Bindungsenthalpien.- 1.5.2 Klassifizierung nach Mechanismen/Selektivitäten.- 1.5.3 Klassifizierung nach Adsorberbauformen.- 1.5.4 Klassifizierung nach prozesstechnischen Kriterien.- 1.6 Fachbücher zur Adsorptionstechnik.- 2 Technische Adsorbentien.- 2.1 Einleitung.- 2.2 Charakterisierung von Adsorbentien.- 2.2.1 Partikelgrößenverteilung.- 2.2.2 Dichte.- 2.2.3 Porosität.- 2.2.4 Innere oder spezifische Oberfläche.- 2.2.5 Porenradienverteilung.- 2.3 Kohlenstoffhaltige Adsorbentien.- 2.3.1 Aktivkohle und -koks.- 2.3.2 Kohlenstoffmolekularsiebe.- 2.4 Oxidische Adsorbentien.- 2.4.1 Kieselgel.- 2.4.2 Alumosilicate.- 2.4.3 Aktivtonerde.- 2.4.4 Weitere oxidische Adsorbentien.- 2.5 Polymere Adsorbentien.- 2.6 Zusammenfassung „Adsorbentien“.- Literatur zu Kapitel 2.- 3 Grundlagen der Adsorption.- 3.1 Thermodynamik der Adsorption.- 3.1.1 Thermodynamik der Gasphasen-Adsorption.- 3.1.2 Thermodynamik der Flüssigphasen-Adsorption.- 3.1.3 Einkomponenten-Isothermen.- 3.1.4 Kapillarkondensation und Adsorptions-Desorptions-Hysterese.- 3.1.5 Beispiel für ein reales Einkomponenten-System.- 3.1.6 Mehrkomponenten-Isothermen.- 3.1.7 Adsorptionsenthalpie.- 3.2 Kinetik der Adsorption.- 3.2.1 Beschreibung der Phänomene.- 3.2.2 Stoff-AVärmeübergang durch Grenzfilm (Heterogenes Modell I).- 3.2.3 Diffusion in Poren (Heterogenes Modell II).- 3.2.4 LDF-Ansatz (Homogenes Modell).- 3.2.5 Kinetik von Mehrkomponenten-Prozessen.- 3.3 Dynamik der Adsorption.- 3.3.1 Durchbruchskurve.- 3.3.2 Einfluss der Thermodynamik.- 3.3.3 Einfluss der Kinetik.- 3.4 Zusammenfassung „Grundlagen“.- Literatur zu Kapitel 3.- 4 Mathematische Beschreibung von Adsorption und Desorption.- 4.1 Zielsetzung der Modellierung.- 4.2 Ansätze zur Modellierung und Simulation.- 4.3 Bilanzräume der Modellierung von Adsorptionsprozessen.- 4.4 Unterschiede von Gasphasen- und Flüssigphasen-Adsorption.- 4.5 Modell der Gasphasen-Adsorption.- 4.5.1 Annahmen zur Modellbildung.- 4.5.2 Massenbilanz der festen Phase.- 4.5.3 Energiebilanz der festen Phase.- 4.5.4 Massenbilanz der fluiden Phase.- 4.5.5 Energiebilanz der fluiden Phase.- 4.5.6 Anfangs- und Randbedingungen.- 4.6 Modell der Flüssigphasen-Adsorption.- 4.6.1 Annahmen zur Modellbildung.- 4.6.2 Massenbilanz der festen Phase.- 4.6.3 Massenbilanz der flüssigen Phase.- 4.6.4 Anfangs- und Randbedingungen.- 4.7 Hilfsgleichungen.- 4.7.1 Thermodynamik des Fluids.- 4.7.2 Thermodynamik der Adsorbentien.- 4.7.3 Druckverlust in durchströmten Festbetten.- 4.7.4 Modellparameter.- 4.8 Kommerzielle Softwareprogramme.- Literatur zu Kapitel 4.- 5 Technische Desorptionsverfahren.- 5.1 Grundprinzipien der Desorption.- 5.2 Desorption in Gasphasen-Adsorptions-Prozessen.- 5.2.1 Druckwechsel-Desorption.- 5.2.2 Temperaturwechsel-Desorption.- 5.2.3 Verdrängungs-Desorption.- 5.2.4 Reaktivierung.- 5.3 Desorption in Flüssigphasen-Adsorptions-Prozessen.- 5.3.1 Temperaturwechsel-Desorption.- 5.3.2 Verdrängungs-Desorption.- 5.3.3 Reaktivierung.- 5.4 Zusammenfassung „Technische Desorptionsverfahren“.- Literatur zu Kapitel 5.- 6 Industrielle Gasphasen-Adsorptions-Prozesse.- 6.1 Technische Problemstellung.- 6.1.1 Vorbehandlung der Gasströme.- 6.1.2 Industrielle Anwendungsfelder.- 6.1.3 Industrielle Randbedingungen.- 6.2 Bauformen der Adsorber.- 6.2.1 Festbett-Adsorber.- 6.2.2 Rotor-Systeme.- 6.2.3 Wander-/Wirbelbett-Adsorber.- 6.2.4 Flug strom verfahren.- 6.2.5 SMB-Adsorber (Simulierte Gegenstromführung).- 6.3 Auslegung von Gasphasenadsorbern.- 6.3.1 Short-Cut-Methode 1: Massenbilanz (Adsorption).- 6.3.2 Short-Cut-Methode 2: Energiebilanz (Heißgasdesorption).- 6.3.3 Erfahrungswerte für die industrielle Adsorber-Auslegung.- 6.4 Zusammenfassung „Industrielle Gasphasen-Adsorption“.- Literatur zu Kapitel 6.- 7 Industrielle Flüssigphasen-Adsorptions-Prozesse.- 7.1 Technische Problemstellung bei der Flüssigphasen-Adsorption.- 7.1.1 Vorbehandlung der Flüssigkeitsströme.- 7.1.2 Industrielle Anwendungsfelder.- 7.1.3 Industrielle Randbedingungen.- 7.2 Bauformen der Adsorber.- 7.2.1 Festbett-Adsorber.- 7.2.2 Rührkessel-Adsorber.- 7.2.3 Pulverkohledosierung.- 7.2.4 Bewegte Adsorberbetten.- 7.2.5 Wirbelschicht- und Schwebebettadsorber.- 7.2.6 Karusseladsorber.- 7.2.7 Simulierte bewegte Adsorberbetten (SMB).- 7.3 Auslegung von Flüssigphasenadsorbern.- 7.3.1 Short Cut Methode.- 7.3.2 Short Cut Methode.- 7.3.3 Erfahrungswerte für die industrielle Adsorber-Auslegung.- 7.4 Zusammenfassung „Industrielle Flüssigphasen-Adsorption“.- Literatur zu Kapitel 7.- 8 Anhang.- 8.1 Liste der verwendeten Symbole.- 8.1.1 Formelzeichen.- 8.1.2 Griechische Symbole.- 8.2 Indices.- 8.3 Dimensionslose Kennzahlen.- 8.4 Abkürzungen.