Adsorptionstechnik

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.