KMYA MHENDSL TASARIMI-1

HTT NVERSTESRAPORKMYA MHENDSL TASARIMI-1ABSORPSYON TASARIMIGrup - 6ORUM- 2011

T.C.HTT NVERSTESMHENDSLK FAKLTESKMYA MHENDSL BLM

ABSORPSYONTASARIMI

424040302007KMYA MHENDSL TASARIMI-1

DANIMAN:Yrd. Do. Dr. Nihan KAYA

GRUP-6 (N..)074240018 Erdem ZDEMR074240022 Hseyin KKNER074240025 Cafer GNDODU104240001 Emre KIILCIM094240005 M. Maruf YAMAN

KASIM-2011NDEKLERGR51.ABSORPSYON KAVRAMI61.1.GAZLARIN ABSORPSYONU71.1.1.Dalma Katsays81.2.ABSORPSYON KOLONLARI91.2.1.Kolon Malzemeleri111.2.2.Seramik Kolonlar111.2.3.Astarlanm Kolonlar121.3.SSTEMDEK GAZ VE SIVI FAZLAR121.4.KMYASAL REAKSYON LE MEYDANA GELEN ABSORPSYON141.5.KOLONDAK GAZ VE SIVI KOMPONENTLER152.GAZ VE SIVI FAZLARIN TEMAS EKLNE GRE ABSORPSYON SSTEMLER162.1.DOLGULU KOLON162.2.KOLON DOLGUSU162.2.1.Kolon Dolgu Tipleri17Dolgulu absorpsiyon kolonlarnda dolgu maddesi olarak kullanlan maddeler aadaki zelliklere sahip olmaldr:20Raschig halkalar;20Berl eyerleri;20Spiral halkalar;212.2.2.Kolonda Ktle Denklii212.3.ABSORPSYON KOLONU DONANIMLARI22Mekanik Donanm24Elektrik Donanm24Enstrman Donanm242.3.1.Donanm alma lkeleri252.3.1.1.Sirklasyon Pompas252.3.1.2.Membranl teleme Pompalar252.3.1.3.Santrifjl Pompalar262.3.1.4.Jetli Pompalar262.3.1.5.Pistonlu Pompalar272.3.1.6.Ak lerler (Flovmetreler)272.3.1.7.Manometreler282.3.1.8.Cval Manometreler292.3.1.9.Mekanik Manometreler292.3.1.10.Vanalar (Valfler)313.ABSORPSYON TASARIMI323.1.ABSORPSYON SSTEM TASARIMINDA GENEL AMALAR323.2.TASARIMDAN NCE BELRLENMES GEREKEN PARAMETRELER32Kullanlan zcnn zellikleri;32Kullanlan Dolgu Maddesi zellikleri;33Buhar-Sv Denge veya znrlk Verileri;343.3.KOLON TP SEM343.3.1.Dolgulu Kolonlar343.3.2.Kademeli Kolonlar353.4.DOLGULU KOLONLARIN TASARIMI35Dolgulu kolon ykseklii;353.5.TASARIM BASAMAKLARI35Malzeme:36Transfer Birimleri (HTU ve NTU)39Coulburn Yaklam404.HESAPLAMALAR465.MALYET HESABI536.SONU557.KAYNAKLAR56

GREndstride herhangi bir gaz su ile reaksiyona sokmak, saflatrmak (beraberindeki kirleticilerden ayrmak) veya temizleyip bir gaz akntsndan uzaklatrmak iin kullanlan en yaygn reaktr tiplerinden birisi absorpsiyon kolonlardr. Bir gazn endstriyel lekte, bir sv ile zlmesi veya tepkimeye sokulmas, absorpsiyon kolonu veya absorpsiyon kulesi denilen sistemlerde gerekletirilir. Bu modl, absorpsiyon srecini ve absorpsiyon kolonlarn tanmak iin bir balang gibi dnlebilir.Bu modl baar ile tamamladnzda; absorpsiyon kolonu, ilevleri, kolonun alma esaslar ve iletme artlarn kavrayabileceksiniz.Bunun iin, plnl, sabrl, titiz ve dzenli, kurallara uygun almalar yapabilmeli ve bu modlde hedeflenen yeterlilikleri kazanmanz sonucunda, fabrika ve eitli iyeri laboratuvarlarnda i bulmanzn kolaylaacan unutmamalsnz.

1. ABSORPSYON KAVRAMI Absorpsiyon, bir akkann (sv veya gaz) kendine gre daha youn bir ortamda znmesi, sourulmas veya hapsedilmesi anlamna gelir. Absorpsiyonda ortamdaki gazlar (kirleticileri) uzaklatrmak iin sv solvent kullanlr. Genellikle absorbant olarak su kullanlmakla birlikte, suda znrl az olan gazlar (rnein, hidrokarbonlar, H2S vb.) iin dk buhar basncna sahip susuz (nonaqueous) svlar (organik svlar) da kullanlabilir. Absorbant olarak kullanlan su, absorbe edilen gaz ile reaksiyona giren kimyasal maddeler (alkali, asit, oksidantlar, indirgeyiciler) ierebilir. Bu durumda absorpsiyon ve reaksiyon bir arada meydana gelir.rnekler: Baca gazndaki SO2nin alkali zeltisi ile uzaklatrlmas CO2in yanma rnlerinden sulu amin zeltileri ile ayrlmas Doal gazdan propan ve daha ar bileenlerin hidrokarbon ya ile absorpsiyonu Genel olarak absorpsiyon kolonlarna sv girii stten, k alttan; gaz girii alttan, k stten olur. Kolonun kendisi de ou zaman dik konumdadr. lke olarak temel hareket noktas, sv ile gaz olabildiince geni bir yzeyde karlatrmak ve gazn sv iinde znmesini salamakt. Sv girii Gaz k

Sv k Gaz girii Ama gaz karmndaki bir bileeni svya almakAbsorpsiyon ilemlerinde temel basamak vardr;1) Gaz ve svnn uygun bir dzenekte birbiriyle temasnn salanmas2) ki fazn birbiriyle dengeye gelmesinin salanmas (gazdan svya ktle aktarm)3) Gaz ve sv fazlarnn birbirinden ayrlmas Basaman hz; stenen maddenin her iki fazdaki deriimine Her bir fazn ktle aktarm katsaysna Maddenin svdaki znrlne Dzenekteki gaz-sv ara yzey alanna baldr.1.1. GAZLARIN ABSORPSYONUBir gaz su yzeyi ile temas edince iki temel olay meydana gelebilir: 1.Gazn suda znmesidir. 2.Gazn su ile tepkimeye girmesidir. znme, sadece gaz molekllerinin su iine difzlenip H2O molekllerince sarlmas demektir. Bir reaksiyon sz konusu ise, gaz molekl su ile etkileiyor demektir. Havadaki N2 ve O2, suda absorbe olunca sadece sv ortamda difzlenme ve H2O moleklleri tarafndan sarlma dnlr.N2 (g) + X H2O (s)N2 (aq)O2 (g) + X H2O (s)O2 (aq)(Saran su moleklleri says bilinmedii iin burada X kullanlmtr.) Suda absorplanan CO2 ise, hem znme hem de reaksiyona girme yoluyla absorplanr:CO2 (g) + X H2O (s) CO2 (aq)CO2 (g) + H2O (s) H+(aq) + HCO3+(aq) Hangi yoldan absorplanm olursa olsun, bir gazn suda absorpsiyonu sz konusu olunca, birbiri ile temasta iki faz tanmlanr: Bunlarn biri su faz dieri de su ile temasta olan gaz fazdr. Absorplanan gaz, gaz faz ile su faz arasnda belli bir dengeye gre dalr. CO2 rneini alrsak,2 CO2 (g) + (X+1) H2O (s) [CO2 (H2Ox)] (aq) + H+(aq) + HCO3-(aq)denklemi, hem znme hem de kimyasal reaksiyon mekanizmalarn birlikte ifade eder. Bu tip denklemlerde kullanlan iareti; her iki fazda da CO2 bulunduunu belirtir. Genel bir kural olarak, iki fazda dalan her gaz iin, fazlardaki deriimlerin oran sabittir.[CO2 (aq) ]= K[CO2 (g) ] Buradaki K sabitine dalma katsays denir. nk iki faz arasndaki gaz dalm dengesi bu sabit ile karakterize edilir. Dalma eitliinde grld gibi, gaz fazdaki[CO2] bydke su ortamnda absorbe olan [CO2] de byr. Gaz fazda [CO2]nin bymesi demek, CO2 ksm basncnn artmas demektir. CO2 ksm basncnn deeri yksek iken gazozda absorplanan CO2, gazoz kapa alnca gaz faza ynelir. nk kapan almas ile ienin bo hacminde hapsolan CO2 havaya karr ve CO2 ksm basnc der.1.1.1. Dalma Katsays Bir gazn sudaki absorpsiyonu, ebeke suyu kullanlnca sadece znmeye bal iken, suya katlan bir kimyasal ile znme yannda, kimyasal reaksiyon da salanabilir. Bu yolla,[CO2 (aq) ]= K[CO2 (g) ]ifadesindeki K sabiti bytlebilir. Bylece sudaki [CO2] artrlabilir. Bu da iki nemli anlam tar. lk anlam, gaz fazndaki CO2 yi iyice azaltma imkndr. K bydke payda terimi olan [CO2 (g) ] deerinin klecei aktr. kinci anlam ise, az su ile ok gaz tutma imkn demektir. nk [CO2 (aq) ] byyor demek, zeltideki su miktar azalyor demektir. Baca gazlarndan SO2 ve azot oksitleri uzaklatrrken, absorpsiyon iin ham su yerinebir baz zeltisi (ucuz bir baz olduu iin soda veya kire) kullanmak daha aklcdr. nkSO2 ve NO2 gazlar, bazlarla tepkimeye girerek slfit, nitrat, nitrit gibi iyonlar oluturur.SO2 (g) + Ca(OH)2 (aq)CaSO3 (aq) + H2O (s)4 NO2 (g) + 2 Ca(OH)2 (aq) Ca(NO3)2 (aq) + Ca(NO2)2 (aq) + 2 H2O (s)

Absorpsiyon kulelerinde gaz absorpsiyonu iin ou zaman, ham su yerine, tutulacak gaz ile tepkimeye giren bir kimyasaln zeltisi kullanlr. Kolon ve kolon dolgusu iin malzeme seimi konusunu ilerken, absorpsiyon svsnn nitelii, yeniden gndeme gelecektir.1.2. ABSORPSYON KOLONLARIGaz absorpsiyon kolonlar, genel olarak dik konumlu ve silindir eklinde, boyutlar amaca gre deiebilen, iine, sv akn dzenlemek ve gaz-sv temas yzeyini bytmek iin dolgu taneleri yerletirilmi bir sistemdir.Bu sistemde, sv ve gaz giri-klar iin musluklar (ventiller), vanalar, akkan sevki iin borular, kolon giri-knda ve iinde gaz basnc lmek iin manometreler, akkan devir hzn ayarlamak iin ak lerler (flov metre-flowmeter) ve ilgilenilen gaz deriimini hem gaz faznda hem de sv fazda lmek iin sensrler bulunur.Btn bu sistem elemanlar en gelimi absorpsiyon kolonlar iin geerlidir. Daha basit kolonlarda rnein sensrler bulunmayabilir. Absorbe edilecek gazn her iki fazda giri-k deriimlerini aralkl numuneler alarak lmek mmkndr ve bu analizler, sensrn yapaca grev yerine geer.

Resim 1.Laboratuvar leinde, eitim amal bir gaz absorpsiyon kolonuEndstri leinde gaz absorpsiyon kulesi dikey kesiti eklini inceleyiniz. Bu ematik gsterimde, gaz kuleye alttan girmekte, dolgunun altndaki bir datc (distribtr) aracl ile dolgu iine homojen olarak dalmakta ve dolgu iinden yukar doru ilerlerken dolgu yzeyindeki sv filmi ile temas etmektedir. Gazn giri basnc kulenin tepesindeki k basncndan daha yksektir ve basn fark nedeniyle gaz yukar doru hareket eder.Kolona sv girii kule tepesindeki ventil ile kontrol edilir. Sv kolon giriinde yamurlama eklinde datm salayan ve adna nozl (noozle) denilen bir pskrtc ile dolgu taneleri yzeyine homojen ekilde datlr ve yerekimi etkisiyle aa doru ilerler.

ekil 1.Endstri leinde gaz absorpsiyon kulesi dikeyA: Temiz hava k boluu gvdesiB: Temiz hava kC: Sis giderim eleiD: Blmeler aras balant kua (sis giderici deiimi de salar)E: Su pskrtme borusuF: Basnl su giri borusu G: Sirklasyon pompalar (bu pompalardan biri devrede iken dieri yedektir.)H: Sirklasyon svs szme nitesiI: Sirklasyon ak gstergesi (flovmetre)J: Kolon dolgusuK: Dolgu iin delikli alt destek tablasL: Kolon bakm ve temizlii iin giri delii (menhole:menhol)M: Ykanan gazn sulu zeltisiN: Sv seviyesi kontrol iin bileik kapO: Dolgu kontrol ve deitirme kP: Yeni dolgu giri penceresiSv aa akarken dolgu taneleri yzeyinde ok ince filmler oluturarak ilerler. Kolon ii dolgunun durumu ekilde grlmektedir.1.2.1. Kolon MalzemeleriAbsorpsiyon kolonunun gvdesinin yapld malzeme iin temel zellik aranr: Kolon malzemesi, kolon iinde tepkimeye girecek gazdan ve svdan etkilenmemeli, ilem srasnda kolonun iten korozyona uramas problemi olmamaldr. Kolon eperi, kolon iindeki gazn basncna kar dayankl olmaldr. lke olarak, bir kolonun basn dayanm, iteki gazn basncnn en az 10 kat olacak ekilde malzeme seilir. Kolon malzemesi ucuz olmaldr.1.2.2. Seramik KolonlarYukardaki artlarn her n birden karlayan malzemelerin en yaygn seramiklerdir. Seramik malzemeler, zellikle inertlik bakmndan esizdir. Ancak yksek mekanik dayanm gerektiren uygulamalarda seramiklerin basnca mukavemeti yetmeyebilir. O zaman, malzeme olarak bir metal seip, inertlii iten astarlama yoluyla salamaya gidilir.1.2.3. Astarlanm KolonlarAbsorpsiyon kolonunun yksek basnca dayanmas gerekiyorsa akla gelen ilk malzeme eliktir. Paslanmaz elikten yaplm kolonu inert hale getirmek iin kolon ii yzeyi inert bir malzeme ile kaplanr ki bu kaplamaya astar denir.

Resim 2: ten astarlanm kolonnert astar malzemesi olarak, porselen kaplarn yzeyindeki sr yani emaye kullanlabilir. Emaye, ok yksek scaklkta eritilmi Al2O3 ve TO2 bir metal oksiti veya oksitler karmdr. Sv oksit, pskrtlerek elik i yzeyi astarlanr. Bu ilem genelde pahal bir teknolojidir ve ou zaman, astarlama iin teflon gibi bir plastik kullanlr. Kzartma tavalarnn i yzeyine de kaplanan teflon, 350 Ca kadar dayanr. Daha yksek scaklkta alan kolonlar iin teflon malzemenin ie yaramayaca aktr. Byle hallerde seramik kaplama tercih edilir. nk seramik 1000 Cun zerinde bile zarar grmeden kalr.1.3. SSTEMDEK GAZ VE SIVI FAZLARAbsorpsiyon kuleleri, iinde bir gaz karm ile bir svnn tepkimesi gerekleen sistemlerdir. Kullanm alanlar ok genitir ve sz konusu gaz, yerine gre SO3 ve NO2 gibi ok reaktif olabilir. Byle reaktif gazlarn absorpsiyonunda kullanlacak kolonun iten anmas (korozyonu) ok ciddi bir problemdir ve kolon malzemesinin hem SO3 ve NO2 gazlarndan, hem de bu gazlarn su ile oluturduu H2SO4 ve HNO3 asitlerinden etkilenmemesi gerekir.Byle gazlar iin kurun (Pb) metali ve Al2O3 seramikleri uygun bir seim olur. CO2 absorpsiyon kolonlar, olduka inert bir gaz olan Hava + CO2 karmndan CO2 tutan bir sistemdir ve bu sistemin kolon malzemesi iin ok fazla korozyon problemi yoktur. Absorpsiyon iin kullanlan sv ham su ise, kolonun korozyonu problemi yok gibidir. Ancak sv asidik veya bazik ise, veya kolondaki reaksiyon sonucu bir asit veya baz oluuyorsa, kolon i yzeyinin korozyonu gndeme gelir. rnein CO2 tutmak iin soda zeltisi kullanlyorsa, kolon i yzeyinin bazlardan etkilenmez bir malzeme olmas gerekir.Bazdan etkilenmez malzeme olarak pik demiri seilebilir. Bu durumda pik demiri i astardr ve dtan paslanmaz elik ile kaplanr. nk bir yandan pik demirinin mekanik dayanm kt, bazla etkileimi nemsiz; te yandan da paslanmaz eliin mekanik dayanm mkemmel ama baza direnci azdr. nk paslanmaz elikteki krom, baz ortamnda aadaki denkleme gre reaksiyon verir.Cr (aq) + 2OH-(aq) + 2 H2O (s) CrO4 -2(aq) + 3H2 (g)

ekil 2: Absorpsiyon svsnn geri kazanmn da salayan, endstriyel lekli bir kule sistemi emas Fabrika veya termik santral baca gazlarndan SO2 ve azot oksitleri giderimi iin kullanlan absorpsiyon kulelerinde buna benzer bir problem vardr. Gerek SO2, gerekse azot oksitleri ham su kullanlarak yeterince uzaklatrlamaz. nk SO2nin sudaki znrl havann bu gazdan tamamen arndrlmas iin yeterli deildir. Ayn ey azot oksitleri iin de sylenebilir.1.4. KMYASAL REAKSYON LE MEYDANA GELEN ABSORPSYONBaca gazndaki SO2 ve azot oksitleri, absorpsiyon kulesi iinde, absorpsiyon svs ile bir kimyasal reaksiyona sokularak, etkili ekilde sv faza alnabilir. Bunun iin, taze hava kartrlarak oksijenlenmi baca gaz, azot oksitleri NO2 ve N2O4 hline ykseltgendikten sonra, ucuz bir baz zeltisi ile absorplanr.Azot oksitlerinin ykseltgenmesi:

2 N2O (g) + 3 O2 (g) 4 NO2 (g)2 N2O (g) + 3 O2 (g) 2 N2O4 (g)2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g)2 NO (g) + O2 (g) N2O4 (g)

Oksitlerdeki azot + 4 basamana ykseltgendikten sonra, Hava + CO2 + H2O + SO2+ NO2 + N2O4 gazlarnn karm olan baca gaz, soda veya kire zeltisi ile muamele edilir.SO2 (g) + OH -(aq) + H2O (s) HSO3-(aq)2 NO2 (g) + 2 OH -(aq) + H2O (s) NO3-(aq) + NO2 (aq) + H2O (s)N2O4 (g) + 2 OH (aq) + H2O (s) NO3 (aq) + NO2-(aq) + H2O (s)CO2 (g) + OH (aq) + H2O (s) HSO3 (aq)

Grld gibi, absorpsiyon kulesinde su yerine bir baz zeltisi kullanlnca, baca gazndaki SO2, azot oksitleri ve CO2 tutulabilmektedir. Burada gaz absorpsiyonunu salayan sadece znme olay deil, onunla birlikte yryen bir dizi kimyasal reaksiyondur.1.5. KOLONDAK GAZ VE SIVI KOMPONENTLERSistemde byle bir kimyasal reaksiyon oluyorsa, kolon i yzeyinin, hem reaktif maddelere hem de oluan rnlere kar inert davranmas gerekir. ncelediimiz rnekte reaktif maddelerden gaz olanlar (SO2, N2O4, NO2 ve CO2) asit karakterlidir. zellikle azot oksitleri kuvvetli asit karakterlidir ve stelik ok gl ykseltgenlerdir. Dolaysyla bir termik santralin baca gazlarnn artmnda kullanlan absorpsiyon kulesinin i yzeyinin hem kuvvetli asitlere hem de ykseltgenlere kar inert olmas gerekir. Bu artlar salayan bir metal bulmak ok zordur. Bu nedenle ya kolonun tamam ya da i astar seramik veya teflon gibi bir malzemeden imal edilmelidir. te yandan, sz geen kimyasal reaksiyona giren maddelerden biri bazdr (kire veya soda zeltisi). Bu bazn zeltisi kolona stten gireceine gre kolonun en azndan st blgesinin i yzeyi bazlara kar inert olmak zorundadr. Tabii ki seilen seramik malzemenin bazlardan etkilenmemesi esastr. rnein Al2O3 seramii seilmemelidir. nk bu oksit, amfoter karakterlidir. Asitlerle etkileimi yava, fakat scak bazlarla etkileimi hzldr. Kolon iinde bir kimyasal reaksiyon olduu iin ister istemez bir snma olacan unutmamak gerekir.

Al2O3 (k) + 2 OH (aq) 2 AlO2- (aq) + H2O (s) Aluminat

Byle bir kolonun i yzeyinin hangi malzemeden yaplacan doru tasarlamak iin, eitli malzemelerin asitlere, bazlara ve ykseltgenlere kar farkl scaklklardaki davrann(direncini) nceden bilmek gerekir. Bu konu, daha ok imalatnn ve sistem mhendisinin sorumluluudur. Ancak belli bir ama iin tasarlanm bir absorpsiyon kolonunu baka bir ama iin kullanmna karar vermeden nce, bu konunun gz nne alnmas gerekir. Sistemi kullanan teknisyen, yanl bir admn, kolonu kullanlamaz hle getirebileceini unutmamaldr.2. GAZ VE SIVI FAZLARIN TEMAS EKLNE GRE ABSORPSYON SSTEMLER1) Kademeli temas(kademeli kolon)2) Diferansiyel temas ( dolgulu kolon, slak duvar kolonu, sprey kolon)2.1. DOLGULU KOLONDolgulu kolonlar, distilasyon, gaz absorbsiyonu ve sv-sv ekstraksiyonu ilemlerinde kullanlrlar. Dolgulu kolonlardaki gaz-sv temas sreklidir. Genelde, sv, dolgu yzeyi zerinden kolondan aaya doru akar; gaz (veya buhar) ise, ters ynl akmla yukar doru kar. Ancak, baz gaz absorbsiyonu kolonlarnda e ynl aklar kullanlr. Dolgulu kolon tepsili kolona benzerdir; ancak, dolgulu kolonda, tepsiler yerine inert, kat dolgu maddesi kullanlr. Tepede, sv girii, sv datma boluu ve gaz k, dipte ise, gaz girii, gaz datma boluu ve sv k bulunur.Dolgulu absorbsiyon kolonuna sv halde giren saf zc veya znen bileenin seyreltik zeltisi (zayf zelti), datc yardmyla, dolgunun tepesinden datlr ve ideal bir almada, dolgu yzeyi niform bir ekilde slatllr. znen bileeni ieren gaz (zengin gaz), dolgunun altndaki datma boluuna girer ve dolgu boluundan, sv akyla ters ynde, yukar doru kar. Dolgu, sv ile gaz arasnda byk temas alan salar. Zengin gazdaki znen bileen kolona giren taze sv tarafndan absorblanr ve kalan seyreltik gaz (zayf gaz) kolonu tepeden terk eder. Sv, kolon boyunca aa aktka zenginleir ve oluan deriik zelti (kuvvetli zelti), kolonu dipten terk eder. Dolgulu kolonun almas iyi bir sv ve gaz dalmnn korunmasna baldr. yi temas, zellikle geni apl kolonlarda en zor salanan arttr.2.2. KOLON DOLGUSUHem sv akn dzenlemek hem de gaz-sv temas yzeyini bytmek iin kolon iine kolon dolgusu denilen, asitten ve bazdan etkilenmez bir katnn taneleri ile doldurulur. Asit dolgu zerinden akarken ince bir film tabakas oluturur. Bu srete kolonun grevi reaksiyona giren gaz sv zelti ile temasa getirmek, gazn kontroll bir ekilde sv iine difzlenmesini salamak ve bu olay olabildiince ksa zamanda gerekletirmektir. Reaksiyonda aa kan s, oluan zeltiyi kaynama scaklna kadar stabilir. Bu snma, retimin bir sonraki aamas olan kristallendirme ilemi iin yararldr.2.2.1. Kolon Dolgu TipleriKolon dolgularnn inert malzemeden yaplm olmas esastr. Bu art karlayan en genel malzeme seramiktir. Seramii, en basit yaklamla, preslenip piirilmi toprak eklinde tanmlayabiliriz. Ancak burada sz geen toprak rastgele toprak olmayp, bileimi Al2O3, Fe2O3, Fe3O4, TiO2, WO3, MoO3, ZrO2 gibi metal oksitlerinden olumu, yksek scakla dayankl (refrakter) topraklardr. Bu topraklar, ince tlp basn altnda kalplanarak piirilirler. Pime srasnda klan 1000 -1200 C scaklkta kat tanecikleri birbirine yaparak mekanik dayanm kazanr. Dolgularn yn hldeyken stteki basnc tayabilmeleri iin mekanik dayanm arttr. Dolgu tanelerinin geometrik biimleri ok farkl olabilir. En sk karlalan geometriler. Kre, halka, semer, prizma ve piramit ekilleridir. Sv akn dzenlemek iin dolgu taneciklerinde delikler ve yivler de bulunabilir. Aadaki ekillerde eitli geometrik biimlerde kolon dolgular grlmektedir.

Resim3:Paslanmaz elik dolgu tipleri

Resim 4: Muhtelif tip plastik dolgular

Resim 5: Halka (raschig halkas), kre ve bitiik stun tipi kolon dolgular

Resim 6: Kre, bo / dolu silindir ve semer tipi seramik dolgularKimi zaman seramik dolgunun mekanik dayanm yksek dolgu ynlar elde etmek iin yeterli olmayabilir. O zaman, eitli plstik malzemelerden veya paslanmaz elikten yaplm dolgular ie yarar. Byle malzemelerden yaplm dolgu tanelerinin geometrisi de seramik dolgulara benzer. Dolgulu absorpsiyon kolonlarnda dolgu maddesi olarak kullanlan maddeler aadaki zelliklere sahip olmaldr: Birim hacminin arl az olmaldr; bu husus sadece kule tarafndan tanacak tm arla etki etmekle kalmaz, ayn zamanda kulenin projelendirilmesine de etki eder. Kule ierisine geliigzel doldurulan dolgu malzemeleri kule duvarlarna basn yapar ve birim hacminin arl daha fazla olursa, kule yapm fiyatna etki edebilir. Birim hacmin aktif yzey alan fazla olmaldr; daha fazla temas salanabilir. Serbest kesit alan byk olmaldr; kule ierisinde meydana gelen basn dne ve dolaysyla sirklasyonu iin gerekli pompa gcne etki eder. Bundan baka serbest kesit alannn kk olmas, gaz akm hznn bu serbest ksmlarda artmasna ve belirli bir limitin zerinde, sv fazn kule dna atlmasna sebep olur. Dolgu malzemesi tarafndan tutulan sv az olmadr; bu genel olarak istenilen bir husustur, nk kule yknn azalmasn ve sv fazn kuleden mmkn olduu kadar abuk uzaklamasn salar. Gazn sv fazn ierisindeki znrlnn az olmas veya gaz fazla sv faz arasnda meydana gelen reaksiyonun yava olmas halinde bu istenmeyen bir zelliktir. Asit kulelerinde dolgu malzemesi tarafndan sv miktarnn az olmas genellikle istenir, nk bu takdirde kulenin boaltlmas esnasnda daha az kaza riski vardr. Ayrca dolgu maddelerinin fiyat ucuz olmal, belirli bir dayankll olmal, temasta bulunduu gaz ya da sv faz ile reaksiyona girmemelidir.Raschig halkalar;kule dolgu maddeleri olarak en fazla kullanlandr. Ykseklii apna eit silindirik halkalardan ibaret olup, duvarlarn kalnl yapld malzemenin cinsine bal olarak deiir. Seramik veya metalden yaplabilirler. Birim hacmin arl, serbest hacim, serbest kesit alan ve birim hacmin yzeyi bakmndan en iyi kule dolgu malzemeleridir.Berl eyerleri;bunlar porselenden yaplm eyer seklinde malzemeler olup, kulelere geliigzel doldurulurlar. Bunlarn dierlerinden stn taraf, gaz akmna kars olduka dk srtnme direnci vermeleri ve yeterli gaz sv temas yzeyine sahip olmalardr.Spiral halkalar; ilerinde spiral bir blme bulunan bu halkalar tamamen Raschig halkalarna benzerler, spiral blme halka kesitini tamamen veya ksmen rter. Bu halkalar daima muntazam sralar halinde dizilirler ve hibir zaman geliigzel kule ierisine doldurulmaz. Spiral blme gaz-sv temasn nemli lde artrr, fakat serbest kesit alann ve serbest hacmi pek fazla azaltmaz. Buna ramen hem kendi fiyatlar hem de yerletirme cretleri olduka yksektir.2.2.2. Kolonda Ktle DenkliiGaz absorpsiyonu inert bir bilesen ile gaz karm halinde bulunan znen bir maddenin, inert bir sv ile absorbe edildii bir ilemdir. Yatkn durumda, gaz fazdan absorplanan gazn transferi, sv faza transfer olana eittir.Li ve Lo: Kolana giren ve kan sv fazn hacimsel ak hzlar, Gi ve Go: kolana giren ve kan toplam gazn molar ak hzlar, m Yi ve Yo; kolana giren ve kan gaz karm iindeki karbondioksit mol kesri Havann zeltide znmedii (inert bilesen) durum iin, gaz fazndan uzaklaan karbondioksit miktar; Gi- G0(gmol/saniye) sv faza absorbe edilen karbondioksit ise; LoCNo LiCNi(gmol/saniye) olarak yazlr. Hava-karbondioksit-kostik zeltisi sisteminde sv ak hz kolon boyunca deimemekle birlikte (Lo=Li), gaz ak hz, karbondioksit uzaklamas ve kolon boyunca basn dmesinden dolay deimektedir (Go=Gi). Gaz faz ak hzndaki deiikliin belirlenmesinde madde denkliinden elde edilen aadaki eitlik kullanlabilir. Gaz faz toplam ktle transfer katsaysnn (KOG) belirlenmesi iin, dolgulu adsorpsiyon kolonlar iin verilen eitlikten yararlanlabilir. y* ve y: kolonun herhangi bir noktasnda sv ile dengede olan gazn mol kesri ve yn fazn mol kesri, A: kolonun kesit alan,H: dolgu maddesinin ykseklii,a: dolgu maddesinin birim hacimdeki yzey alandr. Seyreltik gaz karm iin eitlik aadaki ekilde yazlabilir.H=d[Gy]/(KOGaA(y*-y))H=(Gdy)/(KaA(y*-y))Eitliin sa tarafndaki teriminin integralini almak zor olduundan, KOGdaha basit fakat daha az hassasiyet ile aadaki eitlikten belirlenebilir; N=KOGaAH(Pi-Po)/ln(Pi/Po)Burada; N: absorpsiyon hz (gmol/saniye)dr.Bu eitlik dzenlenirse;KOG=[N*ln(Pi/Po)]/(aAH(Pi-Po))elde edilir.2.3. ABSORPSYON KOLONU DONANIMLARI

ekil 3: Laboratuvar tipi bir absorpsiyon kolonunun teknik izimi ve resmiTeknik izimdeki numaralandrlm donanmn isimleri unlardr:1. Basn gstergesi,2. Hava ak ler,3. CO2 ak ler,4. Kontrol dmeleri,5. Sv tank,6. Sv pompalar,7. Vakum tank,8. Vakum manometresi,9. Kolon ii basn deiim gstergesi,10. Su ak kontrol iin rotametre,11. Absorpsiyon kolonu,12. Absorpsiyon Svs Sevk Borusu1,13. Absorpsiyon svs besleme vanas,14. Absorpsiyon Svs Sevk Borusu2,15. Absorpsiyon Svs Sevk Borusu3,16. Absorpsiyon svs kekil 3te grlen seyyar gaz absorpsiyon sistemi emasn daha yakndan ele alalm. Bu sistemde 5 nolu sv tankna hangi svy dolduracamz kararlatrmalyz.Bunun iin, sistemi ne amala kullanacamz bilmek gerekir.Bu sistemin, havadan CO2 gazn uzaklatrmak iin kullanldn dnnz. CO2 gazn tutmak iin deriimi belli soda zeltisi kullandmz varsayalm. Soda ( Na2CO3), suda znnce aadaki dengeye gre hidroliz olur.

Na2CO3 (k) + H2O (s) 2 Na+ (aq) + CO32- (aq)CO32- (aq) + H2O (s) HCO3- (aq)

Bu dengeye gre oluan OH , Hava, CO2 karmndaki CO2 ile reaksiyona girerek CO2 molekln HCO3 iyonuna dntrr. Bylece gaz karmndaki CO2, HCO3 iyonu hlinde zeltiye geer. O hlde, sv tankna soda zeltisi koymak uygundur.Tanktaki sv 12 nolu borudan pompaya beslenir. Pompann bast bu sv 13 nolu besleme vanasndan 14 nolu sevk borusuna oradan da ak kontrol nitesine gelir. Burada ak hz ayarlanan sv 15 nolu boru ile nce su ak hzn kontrol eden rotametreye ular. (Kontrol nitesinde ak hz ayarlanrken bu rotametreye baklr.) Ak hz ayarl sv 11 nolu kolona girer ve kolondaki dolgu zerine damlar (emada kolon dolgusu gsterilmemitir).Resmi ve teknik donanm verilen, laboratuvar tipi bir absorpsiyon kolon sisteminin ilevsel hle gelmesi iin gerekli donanm balk altnda toplayabiliriz:Mekanik DonanmSistemde sv dolamn salayan, sv deposu, borular, sirklasyon pompas, vakum sistemi, vanalar (ventiller) ve btn bunlarn monte edildii ana panel mekanik donanma dhildir. Ayrca gaz giri ve k vanalar, gaz sirklasyon borular, kolon iindeki dolgu, dolgu destek tablalar ve kolon kapaklar da mekanik donanmdan saylr.Sistemin ad absorpsiyon kolonu olmakla beraber, yukardaki ekilde 11 numara ile gsterilen kolonun, gerekte sistemin basit bir paras olduuna dikkat ediniz. Ancak karmak sistemin btn, kolonda gerekleen gaz absorpsiyonu olayn etkili ve verimli bir ekilde kontrol etmek iindir. Elektrik DonanmSistemdeki sv sirklasyon pompas (ekilde 6 numara ile gsterilmi), g balant kablosu ve ayrca sistem ii elektrik balant kablolar elektrik donanma dhildir. Pompann motoru da bir indksiyon motoru olup elektrik donanmdan saylr. Enstrman DonanmSistemdeki akkan ak hzlarn len flovmetreler, kolon iinin ve vakum odasnn basnlarn gsteren manometreler sistemin enstrman donanmn oluturur. Gelimi baz gaz absorpsiyon sistemlerinde, absorplanan gazn giri ve k noktalarnda, gaz karmndaki deriimleri len gaz sensrleri ve kolon iinde ilerleyen svnn bileimindeki deiimi izlemek iin iletkenlik len sayalar (kondktometreler) bulunur.2.3.1. Donanm alma lkeleri2.3.1.1. Sirklasyon PompasKapal bir sistemde akkan devridaimi, pompalarla salanr. Sv sirklasyon pompalar ok eitli olabilir. Aada bunlardan 4 tip pompann ana ilkeleri zetlenmitir.2.3.1.2. Membranl teleme Pompalar

ekil 4: Membranl (zarl) pompa emi aamas

ki sbapl bir oda iinde dnen bir mil, bu milin ucundaki diske monte edilmi bir mafsall kol ve bu kolun kumanda ettii, kauuk veya teflon gibi elastik malzemeden yaplm bir zardan (membran) oluur. Pompann emi admnda diskin aa ektii kol zar ibkey hle getirirken giri sbab alr ve sv pompa odacna dolar (ekil 4).Mafsall kolun yukar hareketi srasnda ise membran dbkey hle gelirken pompa odac hacmi klr ve basn kazanan sv k sbabndan kapal devreye baslr.Diskin bal olduu eksen (aft) genelde bir elektrik motoru tarafndan dndrlr. ekil zerinde gsterilmeyen giri ve k sbaplar aftn dnne gre ayarlanm bir sistemle senkronize ekilde alp kapanr. Membranl pompalarda k basncn belirleyen, membrann basn dayanmdr. Bu sistemler genelde orta basnlar salar.2.3.1.3. Santrifjl PompalarDairesel bir yuva iinde dnen kanatl bir pervaneden ibarettir. Pervanenin mili (eksen aft) bir elektrik motoru tarafndan dndrlr (ekilde sv k dorultusunda). Pervane hzla dnerken pervane yuvasna giren sv da dndrlr ve dn sonucu sv, pervane d hat emberine teet bir hz kazanr.

ekil 5: Santrifjl pompaSv bu hzyla k borusuna girer. Borudaki hzlanm sv, pervanenin dnme hzyla orantl bir basnca sahiptir. Santrifjl pompalar ile ok yksek basnlar elde edilebilir.2.3.1.4. Jetli Pompalar

ekil 6: Jetli pompaGazlarn ve svlarn gittike daralan ok dar bir boru ucundan yksek basn altnda ok hzl kn salayan sisteme jet denir. Jetin k ucunda gazn (veya svnn) ok hzl olmas nedeniyle ucun birletii odacn havas da, basnl akkan ile birlikte srklenip dar atlr ve bylece bir ksm vakum oluur.Dikey borunun daldrld sv vakum boluuna hcum edecei iin k ucundan basnl olarak kar. Byle bir pompann salayaca k basnc genelde 1 atm.in altndadr.2.3.1.5. Pistonlu Pompalar

ekil 7: Pistonlu pompaok eitli tipleri vardr. ekilde ematik gsterimi verilen pompada, bir elektrik motorunun verdii dnme hareketi, ucu dili gsterilen aft tarafndan, silindirlerin piston ularndaki bilye balantlarn gmld, aft ile eik a yapan (afta dik deil!.) tablay dndrr. Tablann konumu gerei stteki silindirlerin pistonu sola doru itilirken, alttaki pistonlar saa doru ekilir.Alttaki silindirlere bal giri hattndan giren sv bu silindirler tabla tarafndan yukar dndrlnce, piston sola hareket edecei iin k hattna baslr. Pistonlu pompalar da, santrifjl pompalar gibi ok yksek k basnlar salayabilir.2.3.1.6. Ak lerler (Flovmetreler)Svlarn ve gazlarn bir boru iindeki ak hzn lmek iin, ou zaman flovmetre (ak sayac, ak ler) denilen basit bir sistem kullanlr. Flovmetre, i yarap alttan ste doru gittike genileyen bir boru paras ve i apa uygun hazrlanm, alt ucu sivri bir koniden (veya bir kreden) ibarettir. Sv veya gaz bu sisteme alttan girerken, boru i kesiti kk olduu iin, akkan moleklleri hzldr. Yukar ktka ap bydnden molekln boru ekseni boyunca hareket hz yavalar (hareket hznn yatay bileenleri byr).Akkan molekllerinin hzl olduu alt blgede koni veya kre biimli dalgcn yzeyi, srtnme dolaysyla yukar doru itilirken, yerekimi de dalgc aaya doru eker. Yerekimi ile akkan srtnme kuvvetinin eit olduu noktada dalg sabit kalr. Alttan giren akkann kesitten bir saniyede geen miktar (ak hz) bydke dalgca etki eden srtnme kuvveti byr ve dalgcn dengelendii nokta nispeten yksek olur. Dk ak hzlarnda ise srtnme kuvveti daha az olaca iin, borunun ok fazla genilemesi gerekmeksizin yani girie yakn yerlerde srtnme-yerekimi dengesi oluur. Byle bir sisteme taksimat izgileri konulup kalibrasyon yaplarak ak hzn lmek mmkndr.

ekil 8: Ak ler2.3.1.7. Manometreler

ekil 9: Cval manometreManometreler sv veya gaz hlde bir akkann basncn lmekte kullanlan sistemlerdir. Birok tipi vardr. Bunlar iinde en yaygn olanlar cval manometreler ve mekanik manometrelerdir.2.3.1.8. Cval ManometrelerKapal bir sistemdeki gaz basncn lmek iin,Toriellinin hava basncn lmede kulland barometreye Benzer, iine cva doldurulmu bir U borusu kullanlabilir. Yalnz, manometrede U borusunun bir ucu genelde kapal, dier ucun girii ise muslukludur.Manometre sisteme monte edilirken nce iinin havas boaltlr. Musluklu u basnc llecek kapal yere (rnein gaz absorpsiyon kolonunun st boluuna veya hava sevk borusuna) balanr. Manometrenin kapal ucunda hava olmad iin bu koldaki cvaya stten uygulanan basn sfra yakndr (oda scaklnda, cvann buhar basnc sfra yakn olduu iin).Kapal sisteme balanan kol, musluk alnca, cva yzeyine, sistemdeki gaz basnc kadar basn uygular. Bu basncn etkisiyle sol kolda ykselen cva yzeyi ile sa koldaki cva yzeyi arasnda H mmHg basncna eit bir fark gzlenir.Bu fark dorudan mmHg (Torr) olarak okunabilecei gibi Pascal (Paskal) birimine dntrlp okuma kadrann o ekilde ayarlamak da mmkndr.1 mmHg = 101300 / 760 Pascaldr.2.3.1.9. Mekanik Manometreler

Resim 7: Mekanik manometrede basn lme mekanizmasCva kullanmak gerekmedii iin ok daha yaygn bir sistemdir. Basn lmek iin kullanlan ana eleman (sensr), yarm ember eklinde kvrlm bir metal borudur (ekilde akkan giri tablasna ilitirilmi sar renkli boru). Bu borunun serbest ucu tkaldr ve ak utan gaz girince giren gazn basncna bal olarak emberin serbest ucu daha geni bir yay oluturmak zere alr. Basn ne kadar yksekse yaydaki genileme de o kadar byk olur.1849da Fransz bilim adam Eugene Bourdon (jen Burdon) tarafndan icat edildii iin Burdon geyci (gauge) adyla bilinen sensr, mekanik manometrelerin kalbidir. Sensrn alma hareketi bir seri balant ve dililer yardmyla bir gsterge kadrannda dnen ibreye iletilir. Basn deitike ibre dner.

Resim 8: Mekanik manometrede Bourdon borusu ve balantlar

Resim 9: Mekanik manometrede basn lme mekanizmas2.3.1.10. Vanalar (Valfler)Gaz absorpsiyon kolonu sistemlerinde kullanlan vanalar, svnn bir ynde geiine kontroll imkn tanrken ters ynde sv geiini nleyen sistemlerdir.ek-valf (Check-valve) adyla bilinen bu dzeneklerin basit ileyii yandaki ekilden anlalabilir.eklin alt blmesinde gri renkli grlen Svnn (besleme svs) basnc stteki koyu mavi renkli svnnkinden daha byk olunca yaya bal kre yukar doru hareket eder ve yukar doru sv ak salanr.

ekil 10: Check-valve (ek-valf) emasSvnn ak hz krmz renkli bilye zerine bastran yayn uygulad basnca baldr. Valfin elle kumanda edilen halkas dndke bu yay gever veya skr. Yay aa doru bastka sv ak hz azalr.ek-valflerin bilyelerinin yerletii yatak aa doru konik kesitlidir ve bu tasarm bilyenin, sv ak yolunu rahata kapatmasn salar. Bu bilyeler ve yerletikleri yatak, valfin hassasiyetine gre paslanmaz elik veya yakut gibi bir sert mineral olabilir. Yakut, korundum, safir gibi mineraller anmaya ve korozyona kar paslanmaz elikten daha dayankldr.3. ABSORPSYON TASARIMI3.1. ABSORPSYON SSTEM TASARIMINDA GENEL AMALAR1) Sz konusu gaz karm iin en uygun zcnn belirlenmesi2) En iyi kolon gaz hznn bulunmas; kolon apnn belirlenmesi3) Kolon ykseklii, dolgu boyutu, tipi veya plaka saysnn belirlenmesi4) Optimum zc hznn bulunmas5) Kolona giren ve kan akmlarn scaklnn, znme ss ve dier s etkilerini karlamak iin kolondan uzaklatrlmas gerekli snn bulunmas6) Mekanik tasarm; akm datclar, dolgu destek maddesi vs. belirlenmesi3.2. TASARIMDAN NCE BELRLENMES GEREKEN PARAMETRELER 1) Giren gazn ak hz, bileimi ve scakl (G1 (veya V1), yi1,T1)2) Giren svnn bileimi, scakl (xi2,T2)3) letme basnc (P)4) Alnan ya da verilen s; adyabatik iletimde Q=0 Bu parametreler belirlendikten sonra bile aadaki parametrelerden herhangi ikisinin bilinmesi gerekir;1) sv ak hz veya L/G oran2) ideal kademe says veya kolon boyu3) bir bileenin ne kadarnn absorplanmasnn istendiiKullanlan zcnn zellikleri; yi zme zellii Uucu olmama Ucuz olma Korozif olmama Kararl olma Dk viskoziteli olma Kpk oluturmama Alevlenmeme Kullanlan Dolgu Maddesi zellikleri; Korozyona diren Mekanik dayanm Gerekli ak salama kapasitesi Ktle aktarm etkinlii yksek Ucuz nertNOT: zc geri kazanm iin distilasyon gerekir.kan gaz karm zcyle doymu olduundan zc kayb ok olur, bu nedenle ucuz bir zc, zme gc yksek ve uuculuu daha yksek olanlara tercih edilir.

Buhar-Sv Denge veya znrlk Verileri;1) Arlk veya mol kesri olarak znrlk verileri ya da Henry sabitleri; y=f(x), H2) Saf bileen buhar basnlar; Pi3) Denge dalma katsaylar; KiNOT: *Denge verileri, gaz-sv sistemler iin ZNRLK VERLER dir * Bir gazn svdaki znrln belirlemek iin T, Pi, xi(aslnda toplam basn Pde belirtilmeli fakat dk basnlarda (P0.6 m(2 ft) iin ap dzeltme terimi=2.3Ykseklik dzeltme terimi, sv datclar arasndaki uzaklk >3 m olduunda kullanlmaldr. Kolondaki %de tamay tahmin etmek iin kullanlr. Yzde tama = (Tasarlanan basn dmesindeki K4/Tamadaki K4)0.5K4 deerleri ekil 11.44den bulunabilir

Onda nn Metodu

Onda et. al. film ktle transfer katsaylar k ve kL ile etkin slak blge alan aw iin kullanl korelasyonlar yaymlamtr. Burada aw HG ve HL yi hesaplamak iin kullanlr. Onlarn korelasyonlar ok fazla miktarda gaz absorbsiyonu ve distilasyon verilerine balanmtr. Etkin blge iin eitlik;

ve ktle katsays iin:

K5: 15 mm zerindeki dolgulu kolonlar iin 5.23 ve 15 altndaki kolonlar iin 2.00Lw*: birim kesit alan bana ktlesel ak hz, kg/ m2sVw*: birim kesit alan bana ktlesel gaz ak hz, kg /m2saw: birim hacim bana dolgulu kolonun etkin ara yzey alan, m2/ m3a: birim hacim bana dolgunun gerek alan, m2/ m3dp: dolgu boyutu, mc: aada verilen zel dolgu maddeleri iin kritik yzey gerilimiMadde c mN/mSeramik 61Metal 75Plastik 33Karbon 56L: sv yzey gerilimi, mN/mkG: gaz film ktle transfer katsays, kmol/m2 s atm ya da kmol/m2 skL: sv film ktle transfer katsays, kmol/m2 s (kmol/m3 s) = m/skG nin birimi gaz sabitine baldr;R = 0.08206 atm m3 kmol K ya da 0.08314 bar m3 kmolKFilm transfer nitesi ykseklii aadaki gibidir;

Burada;P: Kolon iletme basnc, atm ya da barCt: Toplam deriim, kmol/m3Gm: birim alan bana molar gaz ak hz, kmol/m2sLm: birim alan bana molar sv ak hz, kmol/m2sKolon ap(Kapasite)Bir dolgulu kolonun kapasitesi kesit alanndan belirlenebilir. Normalde geliigzel dolgularda basn dmesi m dolgu ykseklii bana yaklak 80 mm su yu amaz. Bu deerde gaz hz tama hznn yaklak %80i kadardr. Tavsiye edilen basn dmesinin tasarm deerleri mm su/m dolgu;Absorpsiyon ve desorpsiyon icin 15-50Damtma iin 40-80Seilen basn dmesinde kolon kesit alan ve ap,Basn dmesi korelasyonundan belirlenebilir.

Burada;Vw*: gaz ktle ak hz, kg/m2sFv: dolgu faktr, dolgu tipi ve boyutunun karakteristiiL: sv viskozitesi, Ns m2L.V: sv ve buhar younluklar, kg /m34. HESAPLAMALAR

SORU: Bir dolgulu kolon molce %30 CO2 ve % 70 hava ieren bir gazdan CO2yi absorplamak iin kullanlyor. Potasyum hidroksit (KOH) zeltisi kullanlarak gerekletirilen absopsiyon ilemi sonucu CO2nin % 97si absorplanmaktadr. Kolona giren gazn ak hz 400 kg/saatdir. kan zeltinin iinde CO2 konsantrasyonu molce %10u amamaldr. lem 1 atm basnta ve 35 Cde gerekletirilmektedir.Proses, tama hznn % 60 eit gaz hznda altrlmakta olup, kullanlan sv ise gerekli minimum miktarn 1,3 katdr.Bu bilgiler nnda kullanlmas gereken absorpsiyon kolonu/kolonlarn tasarmn yaparak, maliyetini hesaplaynz.

L1,X1 ((68,2566),0) V1,Y1((8,3166),(0,013))

L2,X2((34,1353),(0,10)) V2,Y2 ((11,7302),(0,30))Kullanlan dolgu kolon ve malzemesi: Seramik, rasching halkalar.Kolonun altnda: MA= (29)(0,70) + (46)(0,30) = 34,1 kg/kmolV2 iindeki CO2 : =3,5191 kmol/sV2 iindeki hava : = 8,2111 kmol/s Toplam V2= 3,5191 + 8,2111 = 11,7302 kmol/s Absoplanan CO2 = 3,5191 A = 3,51910,97=3,4135 kmol/s A=0,1055 kmol/s A: V1 iindeki CO2V2 iinde bulunan hava hibir deiime uramadan V1den kar o halde;V1= 0,1055 + 8,2111 = 8,3166 kmol/sV1 iindeki CO2 = 8,2111 = 0,1055 kmol/s y1=~0,013kan zeltinin iinde CO2 konsantrasyonu %10u gemeyecekse;L2(0,10)= Absorplanan CO2L2(0,10)= (0,97)(3,5191)L2=34,1353 kmol/s V=LminDenge verilerinden y2=0,3 ile denge halinde bulunan svnn kompozisyonu x2*=0,061 olarak belirlenir.V=Lmin11,7302(0,70)= LminLmin=52,5051 kmol/sL=Lmin1,3L=52,50511,3L=68,2566 kmol/sOperasyon Dorusu DenklemiYn+1 = LnXn/Yn+1 + (V1Y1-LoVo)/Vn+1Sapma = (V1Y1 - LoXo) / Vn+1 = (9,66 x 8,481 x 10 -3) = 8,481 x 10-3Denge VerileriY = 1,9xX Y0 00,01 0,0190,02 0,0380,03 0,0570,04 0,0760,05 0,0950,06 0,1140,07 0,1330,08 0,1520,09 0,1710,1 0,1900,11 0,2090,112 0,21280,115 0,2180,116 0,2204Potasyum karbonatn sudaki znrl = 1120 kg/m3 Potasyum hidroksitin younluu = 5,74 kg/m3 (200 C)Balangtaki zeltinin hacmiGiren su =23,78 kmolSuyun ktlesi = 23,78x18 = 428 kgSuyun zktlesi = 1000 kg/m3Suyun hacmi = d=m/v = 1000 kg/m3 =428 kg/v v = 0,428 m3

1120kg/1 m3 x0,428 m3 = 479 kg K2CO3 zer.zeltinin younluu = 1245 kg/m3zeltinin viskozitesi = 9,28x10-4 kg/m-3YL = 1243 kg/m3 UL = 1,16 x 10-3 kg/m-3Gazn MA s = (0,30 x 44) + (0,70 x 29) = 33,5 kg/molYG = PT . MA / R.T = 1 X 35,5 /0,082 X 308=1,40 kg/m3Giren Gazn Debisi = 400kg/hGiren Svnn Debisi = (2,648 x 36)+(22,44 x 18) = 499,248 kg/hk Parametresi = (L/V) = (499,248/400) x = 0,042Tablodan;G2CfML0,1J / PG(PL-PG) x gL = 0,075G2CfML0,1J / YG(YL-YG) x gc = 0,0197SI birim sisteminde J ve gc 1 e eittir.Dolgu parac olarak Rushing Seramik kullanlr.50mmlikYw(mm)=6Cf=65

an=(m2/m3)=92Gf2 x 65 x (1,16 x 10-3)0,1 / 1,40 x (1245-1,40) = 0,075Gf = 0,04 kg/m2.sProseste kullanlacak gerek gaz hz tama hznn %70 i olacandan;G=0,7 x Gf G=0,04 x 0,17 = 0,03 kg/m.sS=(400/360) / 0,03 = Dc2 =3,70Dc=2,17m

*Kulenin altndan giren gazn ktlesel aksGy = 400/3,70 x 1saat/3600 saniye = 0,03kg/m2.s*Kulenin altndan kan svnn ktlesel aksGx = (23,78 x 18) + ( 2,648 x 138) / 3,70 x (1/3600)= 0,06 kg/m2.skxa=0,152 x Gx0,82 = 0,02 kg/m2.s.kya=0,028 x Gy0,7 x Gx0,125 = 1,69 x 10-3 kg/m2.sEim = -kxa / kya = -11,83tan(= -85,2Y Yi Y-Yi 1/(Y-Yi)0,022 0,011 0,011 910,044 0,026 0,018 560,066 0,040 0,026 380,088 0,057 0,031 320,0110 0,070 0,040 250,132 0,084 0,048 210,154 0,099 0,055 180,176 0,112 0,064 160,198 0,125 0,073 140,220 0,137 0,083 12h=(0,220-0,022)/9 = 0,022dy/(Y-Yi) = 3 x 0,022 / 8 [ 91 + (3 x 56) + (3 x 38) + (2 x 32) + (3 x 25) + (3 x 21) + (2 x 18) + (3 x 16) + (3 x 14) + 12 ] = 6Kolonun stndeY1 = 8,41 x 10-3(Yi)1 = 2,2 x 10-3 (YB)Lm = (1-8,41x10-3) - (1 - 2,2x10-3) / ln[( 1-8,41x10-3 ) / (1-2,2x10-3)]=0,621Kolonun AltndaY2= 0,220(Yi)2=0,137(YB)Lm = (1-0,220) - (1-0,137) / ln[(1-0,220)/(1-0,137)]= 0,790Kolon in Ortalama Deer(YBort.)Lm = (0,621 + 0,790)/ 2=0,705Kolonun stndeV=9,66/0,78=12,4 kmol/saatKolonun AltndaV=9,66/(1-8,4x10-3) = 9,74Vort = 11,1kmol/saat = 3,075 x 10 -3 kmol/sHG = [ V / kya(1-Y)Lm ] ortHG = [(3,075 x 10-3 ) / (1,69 x 10-3 x 3,70 x 0,295)] = 1,67ZT=HG x NGZT = 6 x 1,67 = 10m.5. MALYET HESABI

Dolgulu kolon iin tablodan okunan maliyet degeri : 22000 $* 1.8370= 40414 TLRasching halkas Fiyat=1000 TL

1-Direkt yatrmlar

Kolon Mal.40414 TLTablodan

Dolgu Mal.1000 TL

Servis mr12424,2 TLYatrm*%30

Ara Toplam53838,2TL

2-Dolayl yatrmlar

Mhendislik ve danmanlk2691,91 TLD*0,05

naat3230,28 TLDi*0,06

Elektrik tesisat538,382 TLDi*0,01

Kurulum Kontrol538,382 TLDi*0,01

Ekipman1615,146 TLDi*0,03

AraToplam10229,246 TL

Ara genel Toplam64067,446 TL

3-Yllk sabit Gider

Amortisman3203,372 TLAGT*0,05

Vergi11532,140 TLAGT*0,18

Sigorta320,337 TLAGT*0,005

Ara Toplam15376,186 TL

4-Yllk Deiken Giderler

Bakm ve onarm768,809 TLYSB*0,05

Toplam768,809 TL

Genel toplam:80212,441TL

6. SONU Dolgulu bir absorpsiyon kolonundan potasyum hidrooksit zeltisi kullanarak bir gaz karmndan CO2 yi absorplamak iin hsaplamalar yaplmtr. Bu ilemi gerekletirmek iin gerekli olan absorpsiyon kulesinin tasarmn yaptk. Yaptmz hesaplamalarda CO2 absorpsiyonunu gerekletirmemiz iin 1,67m apnda 10 m uzunluunda 3mm lik Raching halkalar ieren bir absorpsiyon kulesinin gerekli olduunu bulduk. Absorpsiyonu gerekletirmek iin gerekli olan kulenin ebatlarn hesaplamtk. Kaynaklardan yararlanarak byle bir kulenin maliyetini hesapladk ve yaptmz hesaplamalar sonucu 80212,441 TL maliyetle CO2 yi gaz karmndan ayrmak iin gerekli olan absorpsiyon nitesinin tasarmn yaptk.

7. KAYNAKLAR

1) UYSAL, B, Z, Ktle Transferi Esaslar ve Uygulamalar, Gazi niversitesi Yayn, 211, Ankara, 20032) PETERS, M.,S., TIMMERHAUS, K., D., WEST, R., E., Plant Desing and Economics for Chemical Engineers, Fifth Edition, Mc Graw Hill Chemical Engineering Series, 20033) SNNOT, R., K., Chemical Engineering Desing, Second Edition, Department of Chemical Engineering, University of Wales Swensea, 19934) SARIKAYA, Y., Fizikokimya, Ankara niversitesi Fen Fakltesi, Gazi Kitabevi Yayn, Ankara, 2003 5) KARADURMU, E., Ktle Transferi I Ders Notlar, 2007

6) KARADURMU, E,, Tasarm 1 Ders Notlar, 2007

7) MUJTABA I.M. Batch Distillation Design and Operation Series On Chemical Engineering Vol. 3 mperial Press 2004

8) ATALTA, ., Kimya Mhendisliine Giri, nklap Kitapevi Yayn, stanbul, 1986

4