Studies on the sorption of water vapor in molecular sieve packed beds

Abstract

ÖZET Bu çalışmada, (a) nemlendirilmiş sentetik zeolitlerden 13X, 4A ve 3A'nın yanısıra silika jel, aktif alümina ve aktif karbonun ideal rejenerasyon koşullarının saptanması, (b) 13X, 4A ve 3A zeolitleri üzerinde su buharının adyabatik adsorplanmasına ilişkin nem-zaman ve sıcaklık-zaman bağıntılarının incelenmesi, ve (c) bu zeolitlerin adyabatik adsorplanma koşullarındaki su tutma kapasitelerinin belirlenmesi amacıyla dolgulu-yataklı ve sürekli bir sistem kullanılarak deneysel çalışmalar yapılmıştır. Yukarıda sıralanan altı adsorplayıcı katının ideal rejenerasyon süre ve sıcaklıkları incelenmiş olup adyabatik adsorplanma deneylerinde kullanılacak sentetik zeolitler için ideal koşulların 400 °C sıcaklıkta iki saat süreyle ısıtma olduğu belirlenmiştir. Nem-zaman ve sıcaklık-zaman ilişkileri zeolit adsorplayıcıların yerleştirildiği sabit yataklı bir sistemde ve hava akımındaki su buharının giderilmesi amacıyla yapılan deneylerde saptanmıştır. Çıkış akımındaki nem ve sıcaklık düzeylerinin akış hızı değiştirilerek her zeolit türü için saptanmış ve akış hızıyla arttıkları gözlenmiştir. 13X, 4A ve 3A zeolitlerinin adyabatik adsorplanma sırasındaki su tutma kapasiteleri saptanmış ve zeolit 13X bu açıdan en iyi adsorplayıcı olarak seçilmiştir. Elde edilen sonuçların kaynaklarda bulunan benzer sistemler ile ilgili verilerle uyumlu olduğu belirlenmiştir.

IV ABSTRACT In the present study, experiments were conducted in a packet-bed flow system with the aim of (a) determining the regeneration characteristics of humidified synthetic zeolites 13X, 4A and 3A as well as silica gel, activated alumina and activated carbon; (b) studying the humidity-time and temperature-time relationships in adiabatic adsorption processes involving molecular sieves (zeolites) 13X, 4A and 3A, and (c) determining the total water loading capacities of the zeolites mentioned during adiabatic adsorption. The six adsorbents listed above were examined to find the ideal regeneration period and temperature. For the three types of zeolite (13X, 4A, 3A) used in the subsequent adiabatic adsorption experiments, the ideal regeneration conditions were determined as two hours of heating at 400 °C. Humidity-time and temperature-time changes were measured in experiments conducted under adiabatic conditions using fixed beds of zeolite adsorbent for the removal of water vapor from an air stream. The exit humidity and temperature levels were determined for each zeolite at varying flowrates and were found to increase with increasing flowrate. The water loading capacities of the zeolite 13X, 4A and 3A during adiabatic adsorption were also determined, and molecular sieve 13X was selected as the best adsorbent in this respect. The results obtained were found to be in agreement with previous work on similar systems.