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Alt 13.06.2018, 21:32   #1   Druckbare Version zeigen
Andreas1984 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 16
Silica Gel Trocknungsmittel berechnen.

Hallo,

hat jemand von euch Erfahrung mit der Berechnung von Trocknungsmittel?

Bzw. wenn keine genaue Berechnung möglich ist, so suche ich wenigstens eine Schätzung von jemandem mit Erfahrung.

Es geht um folgendes:



Gas von einem Ozongenerator soll von NO2 rein gewaschen werden.

Dafür habe ich 3 Säulen aus Edelstahl.

In jeder Säule befinden sich 5 Liter destilliertes Wasser.

In der ersten Säule befinden sich zusätzlich 15g NaOH, um die HNO3 zu neutralisieren, welche sich durch die NO2 Spuren bildet.

Der Betrieb kann bis zu maximal 8 Tagen dauern, bis Wartungsarbeiten erledigt werden können.

Das Gas besteht etwa zu 90% aus Sauerstoff, 8% Ozon und die restlichen 2% sind sonstige Verunreinigungen und eben das NO2, welches ich durch die Gaswaschsäulen entferne.

Bei so einer Gaswaschsäule handelt es sich um eine Edelstahl Röhre, welche 1 Meter lang ist und etwa 60% mit Wasser gefüllt ist. Dabei wird das Gas von unten durch ein feines Gitter eingepresst.

Die Waschung des Gases funktioniert recht gut und das NO2 wird extrem stark reduziert.

Jedoch ist das Gas nach der Waschung feucht - es sollte jedoch möglichst trocken sein.

Das Gas wird mit bis zu 50 Liter pro Minute durch die Säulen gedrückt.

Der Druck des Gases beträgt etwa 300 mBar.

Ich habe zur Zeit eine Säule mit etwa 5kg Silica Gel nach den Gaswaschsäulen geschaltet.

Anhand der Erwärmung der Säule mit dem Silica Gel kann ich definitiv erkennen, dass das feuchte Gas reagiert - ich weis leider nur nicht, ob die 5kg für maximal 8 Tage ausreichen.

Die Temperatur in der Sich die Anlage befindet kann zwischen 15°C und 30°C schwanken.

Für Tipps wäre ich euch dankbar.

Lg Andreas
Andreas1984 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 14.06.2018, 04:41   #2   Druckbare Version zeigen
imalipusram  
Mitglied
Beiträge: 6.475
AW: Silica Gel Trocknungsmittel berechnen.

Was sind B1..B3?

Kannst Du die relative Feuchte des Gases vor und nach der Kieselgelsäule messen? Dann kannst Du über den Volumenstrom die zu absorbierende Menge Wasser abschätzen und über die Wasserbindungskapazität des Absorbers die erforderliche Menge überschlagen.

Zur Effizienzsteigerung könnte man eine Kühlfalle vorschalten und das Wasser ausfrieren und/oder 2 parallele Kieselgelsäulen verwenden, die abwechselnd ausgeheizt werden.

Hast Du Alternativen zum Kieselgel geprüft, zB Zeolith?
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imalipusram ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 14.06.2018, 21:26   #3   Druckbare Version zeigen
Andreas1984 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 16
AW: Silica Gel Trocknungsmittel berechnen.

Servus,

B1-B3 sind Ventile - also für die eigentliche Problemstellung irrelevant.

Die Idee mit der Kühlfalle gefällt mir - vor allem ist diese einfach zu bauen.

Habe daran gedacht Brunnenwasser zur Kühlung zu verwenden - allerdings ist das bei etwa 10°C auch nicht sonderlich effizient...

Die Frage ist hald immer noch wie viel ich mit einer Kühlfalle wirklich erwische und wie viel Wasser überhaupt von den 15 Litern abhanden kommen.

Ich denke es wird mir nichts anderes übrig bleiben als es einfach auszuprobieren.

Lg Andreas
Andreas1984 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.06.2018, 04:58   #4   Druckbare Version zeigen
imalipusram  
Mitglied
Beiträge: 6.475
AW: Silica Gel Trocknungsmittel berechnen.

Zitat:
Zitat von Andreas1984 Beitrag anzeigen
Habe daran gedacht Brunnenwasser zur Kühlung zu verwenden - allerdings ist das bei etwa 10°C auch nicht sonderlich effizient...
Das reicht nicht. Du mußt den Wasserdampf ausfrieren. Dazu brauchst Du eine Oberfläche mit möglichst vielen Minusgraden.
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imalipusram ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.06.2018, 07:40   #5   Druckbare Version zeigen
chemiewolf Männlich
Mitglied
Beiträge: 21.542
AW: Silica Gel Trocknungsmittel berechnen.

Zitat:
Zitat von Andreas1984 Beitrag anzeigen
Ich denke es wird mir nichts anderes übrig bleiben als es einfach auszuprobieren.
das ist am probatesten.
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chemiewolf ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.06.2018, 15:40   #6   Druckbare Version zeigen
Lucas76 Männlich
Mitglied
Beiträge: 631
AW: Silica Gel Trocknungsmittel berechnen.

Hallo

Aus dem Ozongenerator (mit stiller Entladung) sollte eigentlich kein NO2 rauskommen.
Bei der Entladung im O2/N2-Gemisch entsteht nach meinen Erfahrungen N2O5, das als rötlich-gelbes Pulver im Generator abgelagert wird.
Hast du den pH gemessen, oder eine Ionenchromatographie gemacht und Nitrat gefunden?

Für's Auswaschen von NO2 würde ich eine Peroxidlösung nehmen.

Die Währmefront der Silica-Säule könnte die Auskunft darüber geben, wann die Aufnahmekapazität erschöpft ist (mit einer kleinen Sicherheitsmarge).

Gruss und viel Erfolg
Lucas76 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 16.06.2018, 00:53   #7   Druckbare Version zeigen
Andreas1984 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 16
AW: Silica Gel Trocknungsmittel berechnen.

Hallo alle,

"Aus dem Ozongenerator (mit stiller Entladung) sollte eigentlich kein NO2 rauskommen."

Ich kann mit Garantie sagen, dass eine Stickstoff Verbindung entsteht, welche in Wasser zu Säure reagiert.

Beim letzten Probebetrieb über 2 Tage hatte das Wasser in der Gaswaschsäule nur noch einen PH Wert von 0,5 herum. Die Flüssigkeit war orange.

Ich habe zu Testzwecken eine oxidierte Kupferplatte in die orange Flüssigkeit gestellt und nach etwa einer Stunde war die Kupferplatte blank geätzt. Das Orange der Flüssigkeit war verschwunden und hatte dann einen Blauton (vermutlich Kupfernitrat).

"Für's Auswaschen von NO2 würde ich eine Peroxidlösung nehmen."

Interessant, warum?

Meines Wissens nach hat reines H2O die höchste Affinität NO2 aufzunehmen.

Ich habe nur in der ersten Säule NaOH, damit die Säure bei längerem Betrieb neutralisiert wird. Ich verliere dadurch vermutlich auch etwas Ozon, da sich in Folgereaktionen von O3 + NaOH + H2O vermutlich H2O2 bildet.

"Die Währmefront der Silica-Säule könnte die Auskunft darüber geben, wann die Aufnahmekapazität erschöpft ist (mit einer kleinen Sicherheitsmarge)."

Den Gedanken hatte ich gestern am Nachmittag.

Ich nehme nun jede Sekunde die Temperatur der Silica Gel Säule auf und speichere diese in einer CSV Datei.

Tag 1: 33°C
Tag 2: 34°C
Tag 3: 32°C (jetzt)

Ich vermute, dass die Säule langsam in Sättigung geht, da schon am Tag 2 der Peak erreicht war.

Blöderweise weis ich nicht ab welcher Temperatur das Silica Gel welche Menge an Feuchtigkeit durchlässt.

Diesen Probebetrieb lasse ich 4 Tage laufen - ich vermute, dass die Temperatur morgen noch niedriger ist.

_______________________________________________________

Ich habe nun begonnen einen Kondenser zu bauen.

1 Meter Edelstahlrohr * 0,2 Meter Durchmesser.

Innen viele dünne Edelstahlrohre durch die ich ein Kühlmittel pumpe.

Ist auch Neuland für mich - mal schauen wie der Funktioniert...

Lg Andreas
Andreas1984 ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 16.06.2018, 01:03   #8   Druckbare Version zeigen
Andreas1984 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 16
AW: Silica Gel Trocknungsmittel berechnen.

Nun, da du das Distickstoffpentoxid genannt hat, bin ich ins Grübeln geraten.

Diese orange Farbe der Flüssigkeit könnte natürlich auch vom N2O5 stammen.

Zuerst dachte ich dass die Farbe daher rührt, da die HNO3 im Inneren der Gaswaschsäule die Schweißnähte gebeizt hat - aber damit lag ich falsch...

Nach 24 Stunden war nämlich die orange Farbe weg - damals dachte ich, dass NO2 noch im Wasser gelöst war (sollte normal klar sein, selbst wenn sich gerade NO2 im Wasser löst - jedoch dachte ich, dass das im Wasser gelöste O3 vermutlich die Löslichkeit des NO2 irgendwie geändert hat...)

Wenn sich N2O5 tatsächlich im Ozongenerator bildet, macht es natürlich auch Sinn, dass dieses als Staub in der ersten Säule im Wasser hängen bleibt...

Lg Andreas
Andreas1984 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.06.2018, 14:28   #9   Druckbare Version zeigen
mgritsch Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.998
AW: Silica Gel Trocknungsmittel berechnen.

Schauen wir mal was das leisten könnte

Silicagel hat eine recht begrenzte Aufnahmenkapazität für Wasser - nur etwa 5-15% seines Gewichts, dann nimmt die Trockenwirkung massiv ab. Bei 5% Beladung hast du schon ca 10% Rest-Luftfeuchte.

Bei einem Schüttgewicht von ca 0,7 und deinen Säulenangaben (5 l = 60% Füllgrad) ergibt sich dass du maximal ca 8 liter = ca 6 kg Silicagel hinein bringst. Somit kann die Säule nur ca 300g Wasser aufnehmen um noch auf 10% Luftfeuchte kommen zu können.

Sprudelst du ordentlich durchs Wasser wirst du fast volle Sättigung erreichen - nehmen wir mal 90% Luftfeuchte an, das wären dann ca 15 g / m3. Die Säule wird also ca 20m3 Luft trocknen könne und dann ist sie voll. Bei deinen 50 l/h sind das 400 Betriebsstunden, dann musst du das ganze öffnen und das Silicagel regenerieren/austauschen. Das ist bei einer Ozon-Anlage ein sehr unerfreulicher Prozess, es ist auch schwer zu sagen inwieweit das Silicagel auch selbst Ozon aufnehmen wird das dann beim Regenerieren wieder abgegeben wird - es ist also mit größter Vorsicht zu behandeln. (versteht siuch dass es kein Kieselgel mit Indikator sein darf - das könnte oxidiert werden).

Offen ist bei den durchströmenden Mengen noch die Frage ob die Trockenwirkung überhaupt erzielt werden kann, die Kinetik ist da meist nicht die schnellste, kann ich schwer abschätzen.

Klassiker wäre wie schon genannt die Kühlfalle um Wasser abzuscheiden. Da Ozon einen Siedepunkt von −111,9 °C hat verbietet sich der Einsatz von flüssiger Luft die da sonst der Klassiker wäre. Trockeneis/Ethanol sollte mit -72° auch noch eine brauchbare Leistung haben - kritisch ist sicher die Frage der Auslegung der Kühlfalle (ausreichend Fläche, ausreichend Volumskapazität, soll nicht verstopfen...) und irgendwann muss das auch geleert werden - da wird im Eis sicher auch einiges an Ozon mit eingelagert.

Da eröffnet sich auch die Möglichkeit NOx evtl direkt auszufrieren:
NO2 mit einem Schmelzpunkt von -11,2 würde in der Falle verbleiben, detto N2O5 (Schmelzpunkt 30-35°). NO oder N2O würde deine Wäsche mangels Löslichkeit auch nicht herausholen und N2O3 ist sowieso hoch instabil und wird sicher zu N2O5 oxidiert. Die Kühlfalle alleine sollte also das ganze ersetzen können.

Wenn saure Komponenten chemisch entfernt werden sollen würde ich sonst eher zu fester NaOH greifen (Granulat), das wäre billig und obendrein noch selbst ein Trockenmittel. Ein Filter aus Glaswolle sollte alle Stäube die mitgerissen werden gut zurückhalten.
mgritsch ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.06.2018, 22:53   #10   Druckbare Version zeigen
Andreas1984 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 16
AW: Silica Gel Trocknungsmittel berechnen.

Servus,


Zitat:
Somit kann die Säule nur ca 300g Wasser aufnehmen um noch auf 10% Luftfeuchte kommen zu können.
Ich bin bei meiner Schätzung etwa auf 500g gekommen - also liegen wir da eh sehr nahe beieinander.

Zitat:
Sprudelst du ordentlich durchs Wasser wirst du fast volle Sättigung erreichen - nehmen wir mal 90% Luftfeuchte an, das wären dann ca 15 g / m3. Die Säule wird also ca 20m3 Luft trocknen könne und dann ist sie voll. Bei deinen 50 l/h sind das 400 Betriebsstunden,
Es sind etwa 50 Liter pro Minute - also dies ist der Maximalwert, den die Pumpe kann. Da jede Säule und jeder Reaktor der im System ist einen Widerstand darstellt, ist der tatsächliche Durchfluss wahrscheinlich weit darunter. Leider habe ich keinen Sensor, der mir diesen Wert liefert. Es ist für mich sehr schwer den tatsächlichen Durchfluss zu schätzen, jedoch denke ich, dass dieser irgendwo zwischen 5 und 25 Liter pro Minute liegt.

Zitat:
Klassiker wäre wie schon genannt die Kühlfalle um Wasser abzuscheiden.
Es wird eine Kühlfalle werden.
Allerdings stehen mir zur Zeit nicht sonderlich viele Kühlvorrichtungen zur Verfügung. Es wird vermutlich ein Peltier Kühler werden, mit einer Leistungsaufnahme von etwa 400W. Damit erreiche ich Temperaturen von etwa -15°C.
Die Kühlfalle selbst wird aus Edelstahl gefertigt - ich kann ja mal hier ein Bild von dem Teil posten wenn es fertig ist. Das Ganze ist aber ein bisschen ein Schuss ins Blaue, denn ob das Teil den gewünschten Effekt bringt wird sich erst zeigen.

Lg Andreas
Andreas1984 ist offline   Mit Zitat antworten
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