VEGYIPARI MŰVELETEK II. Anyagátadó műveletek és kémiai reaktorok

Átírás

1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék Szerkesztette: SIMÁNDI BÉLA Írta: CSÉFALVAY EDIT, DEÁK ANDRÁS, FARKAS TIVADAR, HANÁK LÁSZLÓ, MIKA LÁSZLÓ TAMÁS, MIZSEY PÉTER, SAWINSKY JÁNOS, SIMÁNDI BÉLA, SZÁNYA TIBOR, SZÉKELY EDIT, VÁGÓ EMESE Lektorálta: VATAI GYULA VEGYIPARI MŰVELETEK II. Anyagátadó műveletek és kémiai reaktorok Egyetemi tananyag 2. avított kiadás 2012

2 COPYRIGHT: , Dr. Cséfalvay Edit, Dr. Deák András, Dr. Farkas Tivadar, Dr. Hanák László, Dr. Mika László Tamás, Dr. Mizsey Péter, Dr. Sawinsky János, Dr. Simándi Béla, Dr. Szánya Tibor, Dr. Székely Edit, Dr. Vágó Emese, BME Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar, Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék LEKTORÁLTA: Dr. Vatai Gyula, Budapesti Corvinus Egyetem ÁBRÁK: Csépány Péter, Farkas Tivadar ANIMÁCIÓK: Székely Edit, Tokai Zsolt, Utczás Margita SZÁMÍTÓGÉPES SZERKESZTÉS: Bánsághi György Creative Commons NonCommercial-NoDerivs 3.0 (CC BY-NC-ND 3.0) A szerző nevének feltüntetése mellett nem kereskedelmi céllal szabadon másolható, tereszthető, megelentethető és előadható, de nem módosítható. TÁMOGATÁS: Készült a TÁMOP /2/A/KMR számú, Multidiszciplináris, modulrendszerű, digitális tananyagfelesztés a vegyészmérnöki, biomérnöki és vegyész alapképzésben című proekt keretében. ISBN KÉSZÜLT: a Typotex Kiadó gondozásában FELELŐS VEZETŐ: Votisky Zsuzsa KULCSSZAVAK: vegyipari műveletek, anyag- és komponensátadási műveletek, molekuláris diffúzió fluidumokban, anyagátadás, fizikai abszorpció, deszorpció, desztilláció, rektifikálás, extrakció, adszorpció, ioncsere, kristályosítás, membránszeparációs műveletek,kémiai reaktorok, reakció kinetika,tartózkodási-idő eloszlás, konverzió nemideális reaktorban, katalitikus felületi reakciók, katalitikus reaktorok; gáz-folyadék reakciók, folyadék-folyadék reakciók, gáz-folyadék reaktorok; reakciók szuperkritikus szén-dioxidban, szuperkritikus vizes oxidáció; kísérlettervezés, kémiai reaktorok kísérleti optimalizálása ÖSSZEFOGLALÁS: A Vegyipari műveletek II. tananyag két fő részből áll. Az első részben ( feezetek) először az anyagátadás alapait tárgyaluk, azután részletesen bemutatuk a vegyiparban és rokon iparágakban gyakran előforduló anyagátadó műveleteket: abszorpció, desztilláció, extrakció, szárítás, adszorpció, ioncsere, kristályosítás, membránszeparációs műveletek. A második rész ( feezetek) céla a kémiai reaktorok általános ismertetése: ideális reaktormodellek, konverzió nem ideális reaktorokban, gáz-szilárd reakciók, gáz-folyadék és folyadék-folyadék reakciók, reakciók szuperkritikus oldószerekben. Bemutatuk, hogy a heterogén reaktoroknál a komponensátadás és a kémiai reakció együtt határozzák meg a folyamat sebességét. Nagy súlyt fektettünk a gyakorlati használhatóságra ezért mindegyik műveletnél számos példát soroltunk fel, ahol az adott műveletet használák. Számítási példákkal mutattuk be az összefüggések, alapegyenletek használatát. Külön feezetben összefoglaltuk a kísérlettervezés alapait, ami a laboratóriumi vagy félüzemi kísérletezést hatékonyabbá teszi. Végül kidolgozott tervezési feladatokkal szemléltettük, hogyan lehet a különböző műveleteknél tanult számítási módszereket egy komplex feladat megoldásában felhasználni. A munka céla könnyen hozzáférhető digitális tananyag készítése volt, így az anyag megértését az írott szöveg mellett szemléltető ábrák, animációk és videók segítik.

3 1. ANYAGÁTADÓ MŰVELETEK ÉS KÉMIAI REAKTOROK

4 Előszó A vegyészmérnöki tudomány meghatározó része a művelettan, amely a különböző gyártásokban, technológiákban fellelhető azonos ellegű folyamatoknak, a készülékek és berendezések működésének általános elemzése. Kezdetben a különböző technológiák egymástól külön felődtek, és csak viszonylag későn ismerték fel, hogy a különböző iparágakban használt műveleteket (aprítás, keverés, szűrés, szárítás, bepárlás, desztilláció, extrakció, kristályosítás stb.) általánosan, az egyes iparágaktól függetlenül célszerű vizsgálni. Az első általánosítást Lunge fogalmazta meg (G. Lunge, ETH Zürich, 1893). Az elgondolást részletesebben Little fetette ki (A. D. Little, M.I.T. Massachusetts, 1915). Bevezette a műveleti egység (unit operations) fogalmát. A XX. század első felében a vegyipari művelettan, illetve általánosabban a vegyészmérnöki tudomány (chemical engineering) tanítására számos egyetemen önálló tanszéket vagy intézetet hoztak létre. Magyarországon az önálló műveleti tárgy oktatása 1948-ban kezdődött. A Budapesti Műszaki Egyetemen (BME) Sárkány György tanár úr szervezte meg az ú tárgy oktatását a szakonkénti bontásban: a szervetlen kémiai szakon (ez a szak Veszprémben mint önálló egyetem működött tovább) László Antal; a szerves kémia szakon Tettamanti Károly és Sárkány György tartották az első években az előadásokat. Az első művelettani egyzeteket Sárkány György, Csapó György és Kardos László írták. Ők évtizedekre meghatározták a műveleti tárgyak tematikáát és módszertanát. Tettamanti Károly professzor vezetésével létreött a műegyetemi iskola, amelynek rövid idő múlva versenytársa lett a László Antal professzor vezetésével létrehozott veszprémi iskola. A két iskola és tudományos műhely napainkig meghatározza a vegyipari művelettan oktatását, kutatását és felesztését. A Budapesti Műszaki Egyetemen az Oktatásügyi Minisztérium 1952-ben Vegyipari Műveletek és Gépek néven ú tanszéket hozott létre, amelynek megszervezésére Sárkány György kapott megbízást. A tanszék első professzora Tettamanti Károly lett. A tárgy gyakorlati bemutatásához szükséges félüzemi laboratórium megtervezéséhez és felépítéséhez M. G. Jefimovot, a Moszkvai Vegyipari Gépészeti Főiskola tanárát hívták meg. Mivel 1966-ban megalakult az önálló Vegyipari Géptan Tanszék, a megmaradó rész neve Vegyipari Műveletek Tanszék lett. Az első tíz évben a tanszék alapító oktatói, Tettamanti Károly, Sárkány György, Földes Péter, Hadú Hanalka, Manczinger József, Sawinsky János, Pekovits László kidolgozták a 3 féléves Vegyipari műveletek tárgy elméleti és gyakorlati tananyagát. A művelettani kutatásokkal (desztilláció, extrakció, abszorpció, fázisegyensúlyok vizsgálata, ú készülékek felesztése) számos területen nemzetközi szintű eredményeket értek el. A második generáció, Havas Géza, Hunek József, Molnár Erika, Kemény Sándor, Borus Andor, Radnai György, Rezessy Gábor elentősen hozzáárultak a képzés gyakorlati ellegének erősítéséhez. Ú kutatási eredményeik bekerültek a tananyagba, a kísérleti berendezésekből ú hallgatói mérések születtek. Az 1990-es években a korszerű, egységes szemléletű művelettani oktatás felesztésében kiemelkedő szerepe Fonyó Zsolt professzornak volt. Az elmúlt két évtizedben a tanszéki kutatások számos ú, korszerű témakörrel bővültek: extraktív, azeotróp és reaktív desztilláció; hibrid elárások; műveletek szuperkritikus oldószerekkel; membránszeparációs műveletek. A romló gazdasági feltételek miatt a BME Vegyészmérnöki és Biomérnöki Karán szükségessé vált a szervezeti egységek összevonása, amelynek keretében a Vegyipari Műveletek és a Kémiai Technológia Tanszékek egyesülésével 2007-ben létreött a Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék, amelynek egyik fő feladata a vegyipari műveletek tanítása. A Vegyipari műveletek II. tananyag a vegyészmérnöki, biomérnöki és vegyész alapképzésben részt vevő hallgatók számára készült. Emellett a környezetmérnöki, élelmiszer-mérnöki, vegyipari gépészmérnöki, műszaki-menedzser és rokon területek hallgatói számára is aánluk. Bízunk benne, hogy a vegyiparban és rokon iparágakban dolgozó szakemberek is használák mad ezt az anyagot ismereteik felfrissítésére, vagy az ú (korábban még nem tanított) műveletek megismerésére. Hangsúlyozzuk, hogy ez a tananyag nem kézikönyv értékű, nem törekedhettünk a készülékek tervezésénél használt összefüggések teles körű bemutatására. A feezetek végén közölt irodalomegyzék segít a különböző műveletek részletesebb megismerésében. A tananyag készítésénél figyelembe vettük a kétfokozatú (bolognai) képzés saátosságait. Csak a megértéshez szükséges alapvető matematikai, fizikai, kémiai, fizikai-kémiai és géptan ismereteket tételezzük fel. Természetszerűleg építettünk a Simándi Béla (szerk.), BME

5 Előszó 5 Vegyipari műveletek I. tárgyban tanultakra, de tekintettel voltunk a hallgatók befogadóképességére is. A tananyag tartalmazza az elméleti anyagot, a számolási gyakorlatok anyagát, és megalapozza a két féléves laboratóriumi gyakorlatok vonatkozó méréseit is. A Vegyészmérnöki és Biomérnőki Kar saátos képzési programának megfelelően az emeltszintű vizsga (válogatott feezetek) anyagát is beillesztettük. A mesterképzésben ismétléshez, vagy a szintetizáló tárgyak (pl. Folyamatok tervezése és irányítása, Környezetbarát és katalitikus folyamatok) alapaként használható. A Vegyipari műveletek tananyag két fő részből áll. Az első részben ( feezetek) tárgyaluk az anyagátadó műveleteket: abszorpció, desztilláció, extrakció, szárítás, adszorpció, ioncsere, kristályosítás, membránszeparációs műveletek. A második rész ( feezetek) céla a kémiai reaktorok általános ismertetése: ideális reaktormodellek, konverzió nem ideális reaktorokban, gáz-szilárd reakciók, gáz-folyadék és folyadék-folyadék reakciók, reakciók szuperkritikus oldószerekben. A két rész ritkán kerül egy közös könyvbe, holott az összetartozásuk nyilvánvaló. A heterogén reaktoroknál a komponensátadás és a kémiai reakció együtt határozzák meg a folyamat eredősebességét, így a két rész összetartozása ól szemléltethető. Az egyes feezetekben először az alapművelet leírását (definícióát) aduk meg, azután, a mérlegegyenletekből kiindulva, bemutatuk az adott művelet számítási módszereit. Ezt követi a ellemző készülékek leírása, végül a fontosabb készülékek méretezésének ismertetése. Nagy súlyt fektettünk a gyakorlati ismeretek bővítésére. Mindegyik műveletnél számos példát soroltunk fel, ahol az adott műveletet használák. Számítási példákkal mutattuk be az összefüggések, alapegyenletek használatát. Végül kidolgozott tervezési feladatokkal szemléltettük, hogyan lehet a különböző műveleteknél tanult számítási módszereket egy komplex feladat megoldásában felhasználni. A munka céla könnyen hozzáférhető digitális tananyag készítése volt, így az anyag megértését az írott szöveg mellett szemléltető ábrák, animációk és videók segítik. A szerzői munkaközösség egy TÁMOP-proekt támogatásával alakult meg. Többségét a BME Vegyészmérnöki és Biomérnöki Karán a Vegyipari műveletek tárgyat oktató kollégák alkoták (őket nevezhetük a harmadik és negyedik generációnak). Tudatosan vállaluk tehát, hogy a tananyag a műegyetemi iskola hagyományait folytata. A tananyag írásánál felhasználtuk a tanszék gondozásában korábban megelent szakkönyveket, tankönyveket és egyetemi egyzeteket és a hallgatók véleményét. Ugyanakkor a munkában részt vettek a Pannon Egyetem (Veszprém) művelettanban és a finomkémiai elválasztások területén elismert tanárai, Szánya Tibor és Hanák László. Az Eötvös Loránd Tudományegyetemről Mika László Tamás (aki szintén a Veszprémi Egyetemen szerzett oklevelet) működött közre 3 feezet megírásával. Ebben a munkában tehát a veszprémi iskola is elentős súllyal elenik meg, ami a tananyagfelesztés szempontából nagyon hasznos. Megköszönük Dr. Vatai Gyula professzornak, a tananyag lektorának, hogy a teredelmes kéziratot gondosan átnézte, és sok hasznos tanáccsal segítette a munkánkat. Budapest, máus Simándi Béla Simándi Béla, BME

6 Jelölések A elölések elkészítését nehezítette, hogy az anyagátadó műveletek és reaktorok most egy egységet képeznek. Mivel egy-egy szakmai részterületen már elfogadott elölések vannak, nem tudtuk elkerülni, hogy egy betű több fogalmat is elölön. Ilyenkor indexeléssel különböztettük meg a különböző fogalmakat. Arra törekedtünk, hogy az egész tananyagnak legyen egy általános elölésegyzéke, amelyet műveletenként kiegészítünk, ha szükséges. a falagos felület (m 2 /m 3 ), a hőfokvezetési tényező (m 2 /s), a D falagos anyagátadó felület (m 2 /m 3 ), a H falagos hőátadó felület (m 2 /m 3 ), a aktivitás (-), A felület (m 2 ), A abszorpciós tényező (-), A h hőátadó felület (m 2 ), A, B, C kémiai komponensek (általánosan i és ), A, B, C a -edik komponens Antoine-konstansai, c c P koncentráció (mol/m 3 ), (komponensenként indexelés. c A, c i, fahő (J/(kg K)), c stb.), C dimenziómentes koncentráció (-), C C P d d k komponensek száma, moláris fahő (J/(mol K), átmérő (m), keverőátmérő (m), d p d 0 szemcseméret (mm vagy m), ellemző szemcseméret (mm vagy m), d SV felületi-térfogati átlagos átmérő (mm vagy m), D D D o készülékátmérő, csőátmérő (m), desztillátum (fetermék) mennyisége vagy mólárama (mol vagy mol/s), oszlopátmérő (m), D AB az A komponens diffúziós együtthatóa a B közegben (m 2 /s), D eff effektív diffúziós tényező (m 2 /s), D ax axiális diffúziós tényező (m 2 /s), Simándi Béla (szerk.), BME

7 Jelölések 7 E Arrhenius-féle aktiválási energia (J/mol), E extrakciós tényező (-), E (d) a szemcseméret sűrűségfüggvénye (1/mm), E ( t ) a tartózkodási idő sűrűségfüggvénye (1/s), f súrlódási tényező (-) f fugacitás (Pa), F a rendszer szabadsági foka (-), F F F erő (N), Faraday-állandó (96485 J/(mol V)), betáplálás mólárama (mol/s), F gőzterhelési faktor (Pa 1/2 ), F (d) a szemcseméret eloszlásfüggvénye (-), F ( t ) a tartózkodási idő eloszlásfüggvénye (-), G G gázáram (mol/s), moláris szabadentalpia (J/mol), 0 G standard szabadentalpia változása (J/mol), G ( s ) átviteli függvény (-), h h h H H H H hosszúság- (magasság-) koordináta (m), hőátbocsátási tényező (W/(m 2 K)), entalpia (J), Henry-állandó (Pa), magasság (pl. oszlopoknál) (m), levegő abszolút nedvességtartalma (kg/kg), a -edik komponens moláris entalpiáa (J/mol), H fázisállapot-változással áró entalpiaváltozás (pl. párolgáshő, szublimációs hő) (J/mol), reakcióentalpia ( H számítással kapott reakcióentalpia) (J/mol), H R standard képződéshő (J/mol), H 0 f H ( t ) egységugrás függvény (-), HETP HTU R egy elméleti tányérnak megfelelő magasság (m), átviteli egység magasság ( x vagy y indexszel!) (m), D anyagátadási -faktor (-), H hőátadási -faktor (-) J komponens áramsűrűség, fluxus (mol/(m 2 s), (komponensenként indexelés J A, J stb.), Simándi Béla, BME

8 8 Vegyipari műveletek II. Anyagátadó műveletek és kémiai reaktorok J m J V komponens-áramsűrűség (kg/(m 2 s), komponens-áramsűrűség (m 3 /(m 2 s), J dimenziómentes fluxus (-), k k k K Boltzmann-állandó (1, J/K), reakciósebességi együttható (függ a reakció rendétől), preexponenciális tényező (függ a reakció rendétől), anyagátbocsátási tényező (G vagy L; x vagy y indexszel!) (m/s), K egyensúlyi állandó (indexelés a koncentrációval c, y stb.), K komponensek száma (-), l L L m hosszkoordináta (m), készülék (cső) hossza (m), moláris folyadékmennyiség vagy folyadékáram (mol vagy mol/s), tömeg (kg), m elméleti fokozatszám vagy tányérszám sorszáma (-), m megoszlási hányados (általánosan y mx ) (-), m reakció rende (komponensenkénti részrend m, mi stb.) (-), m M tömegáram (kg/s), móltömeg (g/mol), M n n-edik kezdeti momentum (-), n anyagmennyiség (mol), (komponensenként indexelés n A, n stb.), n elméleti fokozatszám vagy tányérszám sorszáma (-), n móláram (mol/s), (komponensenként indexelés n A, N elméleti fokozatok (tányérok) száma, cellaszám (-), N reakciók száma (-), NTU az átviteli egységek száma ( x vagy y indexszel!) (-), p nyomás (Pa), n stb.), 0 p p a -edik komponens egyensúlyi gőznyomása (tenzió) (Pa, régebben Hgmm), a -edik komponens parciális nyomása (Pa), P nyomás (Pa vagy bar), P fázisok száma, q a betáplálás hőállapotára ellemző tényező (-), Q hőmennyiség (J), Simándi Béla (szerk.), BME

9 Jelölések 9 Q r r R hőáram (W), sugárirányú koordináta (m), intenzív (falagos) reakciósebesség (mol/(m 3 s)), kör vagy henger vagy gömb sugara (m), R refluxarány (-), R R áramlási ellenállás (1/m), moláris gázállandó (egyéb elölése ) (8,314 J/(mol K)), R korrelációs koefficiens (-), s a Laplace-transzformáció változóa (1/s), S szelektivitás (-), S t t moláris entrópia (J/(mol K), idő (s), időállandó (s), t 1 2 felezési idő (s), t T T h átlagos tartózkodási idő (s), hőmérséklet (C vagy K), a hűtőközeg (fűtőközeg) átlagos hőmérséklete (K), T ad maximális adiabatikus hőmérséklet-változás (K), TMP u v v transzmembránnyomás (Pa), lokális áramlási sebesség (m/s), átlagos áramlási sebesség (m/s), sebességvektor (m/s), V térfogat (m 3 ), V moláris gőzmennyiség vagy gőzáram (mol vagy mol/s), V i, V moláris térfogat (m 3 /mol), V W térfogatáram (m 3 /s), maradék mennyisége, mólárama (mol vagy mol/s), z töltésszám (-), z helykoordináta (m), Z dimenziómentes helykoordináta (hosszkoordináta) (-), x koncentráció (móltört) (-), (folyadékfázisban, raffinátumban), X dimenziómentes koncentráció (-), X konverzió (-), X n nedves anyagra vonatkoztatott nedvességtartalom (kg/kg), Simándi Béla, BME

10 10 Vegyipari műveletek II. Anyagátadó műveletek és kémiai reaktorok X sz száraz anyagra vonatkoztatott nedvességtartalom (kg/kg), y koncentráció (móltört) (-), (gőzfázisban, gázfázisban, extraktumban), y egyensúlyi koncentráció (móltört) (-), Y dimenziómentes koncentráció (-), Y hozam (-), Görög betűk hőátadási tényező (W/(m 2 K), i relatív illékonyság (-), i relatív szelektivitás (-), i szeparációs faktor (-), szelektivitás (-), anyagátadási tényező (indexelés x és y vagy L és G ) (m/s), aktivitási koefficiens (-), recirkulációs tényező (-), felületi feszültség (N/m), hatásfok (-), dinamikai viszkozitás (Pas), ion-elektrokémiai potenciál (J/mol), filmvastagság (m), halomsűrűség (kg/m 3 ), ( t ) egységimpulzus (Dirac-delta) függvény (1/s), a töltet falagos hézagtérfogata (m 3 /m 3 ), porozitás (m 3 /m 3 ), L folyadék hold-up (m 3 /m 3 ), relatív telítettség (-), relatív nedvességtartalom (-), i, fugacitási koefficiens (-), nedvesítési tényező (-), hullámhossz (m), hővezetési tényező (W/(m K)) moláris párolgáshő (J/mol), Simándi Béla (szerk.), BME

11 Jelölések 11 hűtési paraméter (-), 0 a -edik komponens kémiai potenciála (J/mol), standard kémiai potenciál (J/mol), n-edik centrális momentum (-), n a -edik komponens sztöchiometriai együtthatóa (-), extenzív reakciókoordináta (mol), reakciósebesség (mol/s), sűrűség (kg/m 3 ), M moláris sűrűség (mol/m 3 ), 2 szórásnégyzet (-), dimenziómentes idő (-), relatív felületi borítottság (-), R csúsztató feszültség (Pa), tortuozitás (m/m), időállandó (relaxációs idő) (s), reakció időállandóa (s), kinematikai viszkozitás (gyakran ) (m 2 /s), acentricitási tényező (-), Alsó indexek ax átl b be C D e E f f F G i axiális, átlagos, belső (bulk), belépő, kritikus, desztillátum, egyensúlyi, extraktum, szuperkritikus fluidum, képződési, betáplálás, gáz vagy gőz, fázishatár (interface), Simándi Béla, BME

12 12 Vegyipari műveletek II. Anyagátadó műveletek és kémiai reaktorok infl irr k ki konv L max mért min opt p r R R S sz V W x y infexió, irreverzibilis, közbülső hely az oszlopban, kilépő, konvektív szállítás, folyadék, maximális érték, mért érték, minimális érték, optimális érték, részecske, redukált (a kritikus értékkel osztott), reakció, raffinátum, szilárd vázanyag, szakaszos, gőz, maradék, folyadékfázis, raffinátum, gázfázis, gőzfázis, extraktum, 0 kezdeti érték, végtelen ideű (helyű) érték, Felső indexek 0 standard állapot, F betáplálás, G gáz, L folyadék, V gőz, egyensúlyi összetétel. Simándi Béla (szerk.), BME

13 Tartalomegyzék 1. ANYAGÁTADÓ MŰVELETEK ÉS KÉMIAI REAKTOROK... 3 Előszó... 4 Jelölések... 6 Görög betűk Alsó indexek Felső indexek Tartalomegyzék Az anyagátadás elméleti alapai (Simándi Béla) Az anyagátadó műveletek csoportosítása Molekuláris diffúzió fluidumokban Anyagátadás szállítással (konvektív anyagtranszport) Az anyagátadási tényező kísérleti meghatározása Az anyagátadási műveletek általános leírása Ellenőrző kérdések Felhasznált irodalom Abszorpció (Mizsey Péter) Komponensátadás gáz folyadék rendszerben Az abszorpció műveleti leírása Abszorberek Az abszorbens regenerálása, deszorpció Ellenőrző kérdések Felhasznált irodalom Desztilláció (Mizsey Péter, Simándi Béla, Székely Edit) Gőz folyadék egyensúlyok, mérésük, modellezésük A desztilláció és rektifikálás alapai A rektifikálás berendezései, tányéros és töltetes oszlopok Különleges desztillációs elárások Energiafelhasználás, energiaintegráció Kőola-feldolgozás Ellenőrző kérdések Felhasznált irodalom Extrakció (Simándi Béla, Székely Edit) Folyadék-folyadék extrakció Szilárd-folyadék extrakció Simándi Béla (szerk.), BME

14 14 Vegyipari műveletek II. Anyagátadó műveletek és kémiai reaktorok Szuperkritikus extrakció Ellenőrző kérdések Felhasznált irodalom: Szárítás (Mika László Tamás) A szárítással kapcsolatos alapfogalmak A nedves levegő tuladonságai Entalpia összetétel-diagramok A nedves anyagok ellemzése Nedvességvándorlás a nedves anyagokban Szárítási módszerek A szárítás mérlegegyenletei A szárítás kinetikáa A száradási idő A szárítás változatai Szárítóberendezések Speciális szárítási feladatok Ellenőrző kérdések Felhasznált irodalom Adszorpció (Szánya Tibor) Bevezetés Adszorpciós elenségek Adszorpciós egyensúlyok Adszorpciós folyamatok sebessége Adszorbensek Adszorbensvizsgálatok Az adszorpciós műveletek csoportosítása Ellenőrző kérdések Számítási feladatok Jelölések Felhasznált irodalom Ioncsere (Hanák László) Bevezetés Ioncserélő anyagok Az ioncsere-folyamattal kapcsolatos egyensúlyok Ioncsere másodlagos folyamatokkal kísérve Az ioncsere-folyamatok kinetikáa Ioncserés műveletek Simándi Béla (szerk.), BME

15 Tartalomegyzék Frontális ioncserés műveletek matematikai leírása Ellenőrző kérdések Számítási feladatok Jelölések Felhasznált irodalom Kristályosítás (Mika László Tamás) Anyagi halmazok Oldhatóság Fázisdiagramok fázisegyensúly A kristályosítás mechanizmusa és fázisai A kristályosítás hőeffektusai A kristályképződést befolyásoló tényezők A kristályosítás hozama Frakcionált kristályosítás Szakaszos és folyamatos kristályosítás Kristályosítóberendezések Enantioszeparáció kristályosítással Olvadékból történő kristályosítás Kristályosítóberendezés modellezése és tervezése Gőzfázisból történő kristályosítás Ellenőrző kérdések Felhasznált irodalom Membránszeparációs műveletek (Mizsey Péter, Cséfalvay Edit) Bevezetés A membránok csoportosítása Membránműveletek életciklusa Membránszeparációval kapcsolatos alapfogalmak Mikroszűrés Ultraszűrés Nanoszűrés Fordított ozmózis Pervaporáció Gázszeparáció Gőzpermeáció Dialízis Donnan-dialízis és diffúziós dialízis Elektrodialízis, tüzelőanyag-cella Simándi Béla (szerk.), BME

16 16 Vegyipari műveletek II. Anyagátadó műveletek és kémiai reaktorok Membrándesztilláció Folyadék membránok Membránreaktorok, membrán bioreaktorok Ellenőrző kérdések Felhasznált irodalom Számítások és tervezési gyakorlatok (Székely Edit, Vágó Emese, Farkas Tivadar) Desztilláció Abszorpció Extrakció Szárítás Tervezési feladatok Felhasznált irodalom Függelék KÉMIAI REAKTOROK Előszó Szakkönyvek A reaktorszámítás fizikai-kémiai alapai (Sawinsky János) Kémiai reakció és reakciósebesség A reakciósebesség kísérleti meghatározása Energiaváltozás a kémiai reakciókban Ellenőrző kérdések Online adatbázisok Felhasznált irodalom Függelék A reaktorok alaptípusai, ideális reaktorok (Sawinsky János, Simándi Béla, Deák András) Reaktorüzemeltetési módok Szakaszos kevert tartályreaktor Félfolyamatos kevert tartályreaktor Folyamatos ideális kevert tartályreaktor Csőreaktor Gázfázisú reakció folyamatos izoterm-izobar reaktorban Ellenőrző kérdések Felhasznált irodalom Függelék Konverzió nem-ideális reaktorokban (Sawinsky János, Simándi Béla) Tartózkodási-idő eloszlás Áramlási modellek Simándi Béla (szerk.), BME

17 Tartalomegyzék A modellparaméterek meghatározása A mikro- és makrokeveredés hatása a reaktor működésére Ellenőrző kérdések Felhasznált irodalom Függelék F Gáz-szilárd reakciók (Mika László Tamás) Nemkatalitikus gáz-szilárd reakciók Katalitikus gáz-szilárd reakciók A katalitikus felületi reakciók kinetikáa A komponens- és hőtranszport hatása a katalizátorfelület hőmérsékletére A heterogén katalizátorok ellemzői Heterogén katalitikus reaktorok Ellenőrző kérdések Felhasznált irodalom Gáz-folyadék és folyadék-folyadék reakciók (Sawinsky János, Deák András, Simándi Béla) Gáz-folyadék reakció Gáz-folyadék reaktorok Kémiai reakció folyadék folyadék kétfázisú rendszerben Folyadék folyadék reaktorok Ellenőrző kérdések Felhasznált irodalom Kémiai reakciók szuperkritikus oldószerekben (Székely Edit, Simándi Béla) Fizikai-kémiai alapok Reakciók szuperkritikus szén-dioxidban Szuperkritikus vizes oxidáció Ellenőrző kérdések Felhasznált irodalom Kémiai reaktorok kísérletes optimalizálása (Deák András) p típusú teles faktoros kísérleti tervek p r típusú részfaktortervek A kísérletek menete A válaszfelület módszere: Box és Wilson módszere az optimum megközelítésére Másodfokú kísérleti tervek A kísérlettervezés megvalósítása Ellenőrző kérdések Felhasznált irodalom Számítások és tervezési gyakorlatok Kémiai reaktorok (Székely Edit, Deák András) Simándi Béla (szerk.), BME

18 18 Vegyipari műveletek II. Anyagátadó műveletek és kémiai reaktorok Mintapéldák szakaszos kevert tartályreaktor számítására Mintapéldák folyamatos kevert tartályreaktor számítására Mintapéldák csőreaktor számítására Mintapéldák félfolyamatos reaktor számítására Mintapéldák különböző reaktortípusok kombinációával Gyakorlófeladatok Tervezési feladatok Felhasznált irodalom Függelék 2.8. Táblázatok Ábrák, animációk, videók, táblázatok egyzéke Ábrák Animációk Videók Táblázatok Simándi Béla (szerk.), BME