Aufgabe $7$: Adsorption $(12,5$P$)$

SAPO$-18$ eignet sich mit einer Maximalbeladung von $0,35k\frac{g}{k}g$ sehr gut zur

Adsorption von Wasser. Es soll hochreiner Alkohol hergestellt werden. Dabei wird ein

Dampfstrom $($Dichte $2,15k\frac{g}{m^3})$ aus Wasser und Ethanol durch Adsorption von

Wasser befreit. Die Anfangsbeladung des Stroms mit Wasser betr$$gt $0,13k\frac{g}{k}g.$ und

der Dampfvolumenstrom betr$$gt $50\frac{m^3}{h}.$ Der aus dem Adsorber austretende

Gasstrom soll eine maximale Restbeladung von $0,0001k\frac{g}{k}g$ aufweisen. F$$r den

Prozess stehen zwei Adsorber $($Porosit$$t $0,5,$ Sch$$ttdichte $320k\frac{g}{m^3})$ zur Verf$$gung$.$

a$)$ Das Adsorptionsgleichgewicht kann vereinfacht mit einer Langmuirisotherme

beschrieben werden. Zeichnen Sie f$$r zwei unterschiedliche Temperaturen

$(T_1>T_2)$ qualitativ eine Isotherme und kennzeichnen Sie die zugeh$$rige

Prozesstemperatur! $(3$P$)$

b$)$ Wie lange kann der Adsorber betrieben werden, wenn die Adsorbensmasse

pro Adsorber $400kg$ betr$$gt und er im Desorptionsschritt vollst$$ndig

regeneriert wird? $(3$P$)$

Wenn Sie Teilaufgabe b$)$ nicht l$$sen konnten, rechnen Sie mit einem zu

adsorbierenden Massenstrom von $14k\frac{g}{h}$ und einer Betriebsdauer pro Adsorber von

$10h.$

c$)$ Die Leerrohrgeschwindigkeit des Dampfstromes betr$$gt $0,1\frac{m}{s}.$ Berechnen

Sie die Zwischenkorngeschwindigkeit, das Volumen, den Durchmesser und

die L$$nge des Adsorbers. $(4$P$)$

W$$hrend des Adsorptionszyklus zeigt sich, dass der Gasstrom hinter dem Adsorber

$5C$ w$$rmer ist als vor dem Adsorber.

d$)$ Welche Auswirkung hat dies auf die Restbeladung des Dampfstromes mit

Wasser? $($qualitativ mit Begr$$ndung$!)(1$P$)$

e$)$ Berechnen Sie die Adsorptionsenthalpie der Adsorption von Wasser auf

SAPO$-18$ unter der Annahme, dass die entstehende W$$rme nur den

Gasstrom aufheizt. $(c_p=1,12k\frac{J}{k}gK).$ Die Eintrittstemperatur des Dampfes

betr$$gt $79C.(1,5P)$