Desorptsioon (0)

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL
Keemiatehnika instituut
Laboratoorne töö õppeaines
Keemiatehnika II
DESORPTSIOON
Üliõpilased: 
Juhendaja : 
Tallinn 2012
Töö ülesanne
1. Tutvuda sõelpõhitaldrikkolonni ehitusega
2. Viia läbi ammoniaagi desorptsioon veest õhuga erinevatel õhu kiirustel
3. Koostada ammoniaagi desorptsiooniprotsessi materjalibilanss 
4. Arvutada massiülekandetegurid ja massiläbikandetegurid erinevatel õhu kiirustel 
5. Esitada graafiliselt massiülekandeteguri ky sõltuvus õhu kiirusest: ky = 
6. Võrrelda katseliselt saadud sõltuvust k kats
y
  kirjanduse andmete põhjal arvutatuga 
arv
m
n
ky = Au H
õ
0
Joonis 1. Katseseadme skeem
väljalase
9
1
6
11
3
5
10
2
õhk
4
12
7
8
1 -  kolonn ; 2 - kraan proovi võtmiseks selge vedeliku kõrguse mõõtmise  seadmel ; 3 - 
diferentsiaalmanomeeter taldriku takistuse mõõtmiseks; 4 - ventilaator; 5 -  siiber ; 6 - gaasi 
kuluarvesti; 7 - alglahuse  mahuti ; 8 - pump; 9 - survepaak; 10 - rotameetrid; 11 -  ventiilid  
vedeliku kulu reguleerimiseks; 12 –  ventiil
2
Katseseadme kirjeldus
Laboratoorses    kolonnis    1   (joonis1)   siseläbimõõduga   98   mm   on   kaks   sõelpõhitaldrikut: 
taldriku aukude läbimõõt d0 = 4 mm; taldriku paksus s = 4 mm; taldriku aukudega pinna osa 
αvaba = 0,15; taldrikutevaheline kaugus H = 400 mm. Alumine  taldrik  on varustatud seadmega 
taldrikul    oleva   selge   vedeliku   kihi   kõrguse   H0  mõõtmiseks,   kraaniga   2   proovi   võtmiseks 
taldrikul olevast vedelfaasist ja diferentsiaalmanomeetriga 3 taldriku takistuse mõõtmiseks.
Õhk antakse ventilaatoriga 4 kolonni alumisse  ossa . Õhu kulu reguleeritakse siibriga 5 ja 
mõõdetakse õhukuluarvestiga 6. 
Ammoniaagi    vesilahus    pumbatakse   mahutist   7   pumbaga   8   survepaaki,   millest   ta   voolab 
isevoolu teel läbi rotameetri 10 kolonni niisutuseks. Kolonni  niisutuse  reguleerimine toimub 
kraaniga 11 ja mõõtmine rotameetriga, kasutades kalibreerimisgraafikuid. Kolonni läbinud 
ammoniaagi vesilahus suunatakse mahutisse 7. Kolonni läbinud lahust kasutatakse jälle tööks, 
olles eelnevalt lisanud lahusele vajaliku koguse kontsentreeritud ammoniaagilahust.
Mõõdetavad  parameetrid
1. Õhu kulu.
2. Ammoniaagi vesilahuse kulu.
3. Selge vedeliku kihi kõrgus  alumisel  taldrikul.
4. Ammoniaagi vesilahuse algkontsentratsioon.
5. Ammoniaagi vesilahuse kontsentratsioon pärast kolonni läbimist.
6. Lahuse ja õhu temperatuurid.
Töö käik 
AMMONIAAGI KONTSENTRATSIOONI MÄÄRAMINE
Ammoniaagi vesilahuse kontsentratsiooni määramiseks võtsime alglahuse mahutist 10 ml 
proovi, lisasime indikaatorina metüüloranži ja tiitrisime 0,1N HCl-ga kuni proovi kollane 
värvus muutus roosaks. Tegime  seda 2 korda, esimesel korral kulus HCl 4,35 ml ja teisel 
korral 4,30 ml. NH3  normaalsuse  arvutamiseks võtsime kahe arvu keskmise (4,325 ml). NH3 
normaalsuse arvutusvalem:
N
V
HCl HCl
N
=
NH3
V
NH3
kus NHCl- titrandi  normaalsus , N; VHCl- titrandi kulu, ml; VNH3- tiitrimiseks võetud proovi maht, 
ml.
MÕÕTMISTE  TEOSTAMINE  KATSESEADMEL
1. Avasime torustikul  ventiili , et pumbata ammoniaagilahus survepaaki. Pärast pumpamist 
sulgesime ventiili. 
2. Lahuse kulu reguleerisime kraani abil rotameetri näidu järgi.
3. Lülitasime sisse ventilaatori, reguleerisime siibriga õhu kulu.
4. Lasime kolonnil natuke aega töötada enne kui hakkasim mõõtmisi tegema. Seejärel 
mõõtsime taldrikul oleva selge vedeliku kihi kõrguse ning võtsime läbi kraani proovi kolonni 
läbinud ammoniaagi vesilahusest. Võetud proovist määrasime tiitrimisel ammoniaagi 
kontsentratsiooni.
5. Muutsime õhu kulu ja kordasime mõõtmisi veel 3 korda.
3
Katseandmed
Alglahus: 1.
L = 0,0098 1/s
NNH3 = 0,1 N
Proovi võeti 10 ml
VNH3 = 10 ml
NHCl = 0,1 N
Alglahus: 2.
L = 0,0068 1/s
NNH3 = 0,1 N
Proovi võeti 10 ml
VNH3 = 10 ml
NHCl = 0,1 N
Tabel 1
Jrk 
Õhu maht, 
∆t, 
Õhumaht kulu 
uõ, 
H0, 
H0, 
VHCl, 
N 
N 
nr.
m3
s
m3/s
m/s
mm
m
ml
NH3
NH3
0,02
1.
0,1
29
0,00345
0,457
25
5
7,1
0,071 0,075
0,02
2.
0,1
34
0,00294
0,390
20,5
1
7,2
0,072 0,08
0,01
3.
0,1
52
0,00192
0,255
11,76
2
8,7
0,087 0,091
0,00
4.
0,1
97
0,00103
0,137
8,82
9
7,9
0,079 0,081
0,02
1.
0,1
15
0,00667
0,884
27,9
8
6,6
0,066 0,079
0,02
2.
0,1
20
0,00500
0,663
25
5
6,7
0,067 0,069
0,01
3.
0,1
38
0,00263
0,349
14,7
5
6,9
0,069 0,078
0,01
4.
0,1
52
0,00192
0,255
13,23
3
7,8
0,078 0,085
Katseandmete töötlemine
1) Õ
  hu mahtkulu : 
 
2) Õ
  hu kiirus: 
  , kus 
 
3) A
  mmoniaagi normaalsus väljuvas lahuses: 
4
 
4) V
  ee moolide arv 1 liitris lahuses: 
 
5) D
  esorbeerunud NH ₃  m
  oolosad: 
 
 
6) D
  esorbeerunud NH ₃  hul
 
k: 
  , kus
 
, kus L = 0,0098
7) Ine
  rtgaasi  kulu: 
 
 
8) N
  H 3  moolosa  desorberist väljuvas gaasis: 
5
 
9) T
  asakaalukonstant:   
 
10)  Ühikuta  tasakaalukonstant :
 
11) V
  ees lahustunud NH 3 kontsentratsioonile X vastav tasakaaluline kontsentratsioon 
gaasifaasis:
 
 
12) L
  iikumapanev jõud: 
 
 
13) Kui 
 
 , siis keskmine liikumapanev jõud gaasifaasi poolt 
on: 
6
  mool  NH3/mool õhku
14) K
  atseline massiläbikandetegur gaasifaasi poolt: 
 
15) A
  rvutuslik massiülekandetegur gaasifaasis arvestatuna taldriku tööpinnale: 
Tabel 2
k kats
arv
yS
kyS
Jrk. nr.
wõ, m/s
H0, m
mool NH3/m2s
1
0,457
0,025
5,63223
0,961
2
0,390
0,0205
5,473369
0,789
3
0,255
0,0117
4,967169
0,423
4
0,137
0,0088
1,249815
0,231
k kats
arv
yS
kyS
Jrk. nr.
wõ, m/s
H0, m
mool NH3/m2s
1
0,884
13,11001
1,79
0,0279
2
0,663
1,886671
1,368
0,025
3
0,349
10,29758
0,648
0,0147
4
0,255
7,121262
0,485
0,0132
7
Tabel 2 andmete põhjal  saime  graafikud:
Joonis 2
Joonis 3
8
Joonis 4
Joonis 5
Järeldused
Desorptsiooni kaigus vähenes ammoniaagi kontsentratsioon lahuses. Desorptsiooni protsessi 
materjalibilansi põhjal arvutasime desorbeerunud ammoniaagi kulu ja tema kontsentratsiooni 
kolonnist väljuvas õhus. Võiks arvata, et õhu kiiruse suurenedes suureneb ka desorbeeruva 
komponendi hulk. Järgmisena  leidsime , kasutades  tasakaalukonstandi  m kaudu arvutatud 
tasakaalu kontsentratsioone, desorptsiooniprotsessi keskimise liikumapaneva jõu gaasifaasis, 
mis protsessi käigus, st ohu kiiruse suurenedes peaks vähenema.
Katsetulemuste põhjal arvutasime maasiülekandetegurid erinevatel ohu kiirustel (seega ka
massiläbikandetegurid, kuna m ≈ 1, siis põhiline takistus massiläbikandele on koondunud
gaasifaasi ja Ky ≈ ky). Seejärel leidsime arvutuslikud massiülekandetegurid Solomaha ja 
Planovski  jargi . Katseliste ja arvutuslike väärtuste võrdlused on tabelis 2 ning tabeli andmete 
põhjal kandsime joonisele 2 graafilised  sõltuvused kykats =f(wõ) ja kyarv =f(wõ). üldine 
tendents  on, et ohu kiiruse suurendes suurenevad ka massiulekandetegurid. Meie graafikult 
võib seda järeldada. Massiülekandetegurite omavahelisel võrdlusel võib märgata, et keskmine 
katseline  k on tunduvalt suurem kui arvutuslik.
9

Document Outline

• Töö ülesanne
• Katseseadme kirjeldus
• Katseandmed
• Katseandmete töötlemine
• Järeldused