Vegyipari műveletek II. Témakör: desztilláció Székely Edit BME VBK

Átírás

1 Vegipari műveletek II Témakör: desztilláció Székel Edit BME VBK

2 A desztilláció altémakörei A desztilláció előfordulása az iparban, mintapéldák. Jelentősége a múltban a jelenben és a jövőben. Alapfogalmak. Gőz-foladék egensúl mérése és számítása. A egszerű szakaszos desztilláció és jellemző készüléke. Folamatos egensúli desztilláció és készülékei. A rektifikálás és készülékei.

3 Desztilláció az iparban Etanol előállítása Élelemiszeripar Vegipar Bioetanol Etanol = etil-alkohol Molekulatömege: 46 g/mol Összegképlete: C2H6O Szerkezeti képlete: CH3CH2OH Főbb tulajdonságok: színtelen, szobahőmérsékleten foladék halmazállapotú anag. Vízzel korlátlanul elegedik. eggakrabban fermentációval állítják elő, majd desztillációval töménítik. A vízzel minimális forráspontú azeotrópot képez. Térszerkezete:

4 Desztilláció az iparban Etanol előállítása Kőolajipari elválasztások frakcionálás (további átalakítások után: üzemanagok, vegipari alapanagok pl. a műanagok előállításához, oldószerek pl festékipar számára, bitumen az útépítésekhez és még sok egéb termék)

5 Etanol előállítása Kőolajipari elválasztások Szennvíztisztítás Desztilláció az iparban Elsősorban nag oldószertartalmú ipari szennvizek Gázmosók vizei (lsd abszorpció)

6 A desztilláció múltja, jelene, jövője Két vag több illékon komponenst tartalmazó homogén foladékeleg legelterjedtebb elválasztási művelete. Az elválasztás alapja a komponensek eltérő illékonsága. Segédanag hozzáadását nem igénli, ezért körnezetkímélő, de az energiaigéne nag. Számos elválasztási feladatnál más elválasztó műveletekkel (még) nem helettesíthető.

7 Alapfogalmak - forráspont Forráspont: eg tiszta anag (eg komponensű anag) forráspontja adott nomáson jellemző az anagra. Tehát a forráspont függ: Az anagi minőségtől (több összetevő, azaz komponens estén ezek aránától) És a nomástól. Nagobb nomáson a tiszta anagok forráspontja magasabb. Ennek oka, hog eg foladék (akár eg, tiszta komponens akár foladékekeg) akkor forr fel, ha a gőznomása (tenzió, foladékeleg esetén a parciális nomások összege) eléri a foladék felett uralkodó nomást. A víz magasabb hőfokon forr a tengerszinten mint a magas hegségekben, mert a légnomás a tengeszinten nagobb, mint a hegekben.

8 Alapfogalmak tenzió A tenzió (gőznomás) eg egkomponensű (tiszta) anag felett, a gőzterében, egensúli körülmének között mérhető nomás. A tenzió függ az anagi minőségtől és a hőmérséklettől. Minden anag tenziója nő a hőmérséklettel. A tenzió (p 0 ) és a hőmérséklet (T) közötti összefüggést az Antione-egenlettel (1888) írhatjuk le (A, B, C az adott anagra jellemző konstansok, T a hőmérséklet): lg p 0 A C B T

9 Alapfogalmak - illékonság Az az anag az illékonabb, amelik forráspontja eg adott nomáson alacsonabb. Ha eg foladékeleg forr, akkor (általános esetben) az illékonabb komponens dúsul a gőztérben, a foladékban pedig nagobb hánadban lesz a kevésbé illékon komponens. Több komponensű eleg esetén a j komponens illékonsága számszerűsíthető a gőzfázisban () és a foladékfázisban () mérhető moltört hánadosával j j

10 Alapfogalmak - Raoult és Dalton törvének Dalton törvén Parciális nomásnak hívjuk azt a nomást, amel az adott gázhalmazállapotú komponens részesedése az össznomásból. Ezt fejezi ki a Dalton-törvén, ahol p j a j-edik komponens parciális nomása (Pa), j a j-edik komponens móltörtje a gőzfázisban P a rendszer össznomása (Pa). p j j P Raoult törvén Ideálisnak tekinthető gakorlati szempontból eg eleg, ha bármel összetételnél (a teljes vizsgált hőmérséklettartománban) igaz az elegre a Raoult-törvén, ahol p 0 j a j-edik komponens tenziója (Pa) adott hőmérsékleten j a j-edik komponens móltörtje a foladékfázisban. p j p 0 j j

11 Alapfogalmak forrpont-harmatpont és egensúli diagramok A diagramok megszerkeszthetőek mérési adatokból. A méréshez tartozó nomáson érvénesek.

12 Gőz-foladék egensúli adatok mérése A rendszert elektromos fűtéssel forrásba tartjuk. A nomásállandóságot biztosítjuk. A gőz fázist kerintgetjük, hog biztosan beálljon az egensúl (az átbuborékoló gőz keveri a foladékot is). Mintát veszünk mind a gőz mind a foladékfázisból, meghatározzuk ezek összetételét.

13 Alapfogalmak forrpont-harmatpont és egensúli diagramok A diagramok megszerkeszthetőek mérési adatokból. A méréshez tartozó nomáson érvénesek. Ideális elegeknél jól számolhatóak egszerű modellekkel. Ideális eleg: Igaz a Raoult törvén. Foladék fázisban is korlátlanul elegednek. Általában kémiailag közeli szerkezetűek, pl. szénhidrogének.

14 Forrpont-harmatpont és egensúli diagram közel ideális eleg Benzol-toluol eleg, atmoszférikus nomáson

15 Nem ideális elegek forrpont-harmatpont görbéi és egensúli diagramja Nem ideális eg eleg, ha az azonos és eltérő molekulák közötti kölcsönhatás jelentősen különbözik. Ebben az esetben a Raoult törvén nem igaz, a számítások során módosítások szükségesek. A T(), T(), () görbék aszimmetrikussá válnak. Minimális vag maimális forráspontú azeotrópok képződhetnek (az azeotróp összetételt adott nomáson desztillációval átlépni nem lehet) További információ: ajánlott irodalom.

16 Forrpont-harmatpont és egensúli diagram minimális forráspontú azeotróp izopropil-éter izopropanol eleg, atmoszférikus nomáson

17 Forrpont-harmatpont és egensúli diagram maimális forráspontú azeotróp Aceton kloroform eleg, atmoszférikus nomáson

18 Forrpont-harmatpont és egensúli diagram heteroazeotróp Etil-acetát víz eleg, atmoszférikus nomáson

19 Konzenzedén. Csak a lekondenzált (foladék halmazállapotú) fűtőgőzkondenzátumot engedi ki a túlnomású térből, a még használhatő fűtőgőzt nem. Üst. A duplafalú tartált általában gőzzel fűtik úg, hog a belsejében levő foladék folamatosan forrásban legen. Egszerű szakaszos desztilláció Kondezátor: a csövekben hűtővíz áramlik, a csövek hideg külső falán lekondenzál a pára. A vízszintes vonalon hegén álló háromszög foladékszintet jelöl Desztillátum gűjtő tartál. A desztillátum a lekondenzált és összegűjtött pára.

20 Egszerű szakaszos desztilláció A pára mennisége V, ami megegezik desztillátum menniségvel (D). Mindenkori összetétele (illékonabb komp. moltört) amel egensúlban van az uganabban a pillanatban az üstben mérhető moltörttel. Kiindulási anagmenniség, 0. Illkonebb komp. moltörtje 0 A maradék mennisége t 1 időpillanatban, 1 Illékonabb komp. moltörtje a maradékben 1 A desztillátum anagmennisge D (mol) összetételét az illékonabb komponens moltörtjével adjuk meg ( D )

21 Egszerű szakaszos desztilláció

22 Egszerű szakaszos desztilláció matematikai leírás Az egszerű egszerű szakaszos desztilláció matematikai leírásakor az alábbi egszerűsítő feltételezésekkel élünk: az üstben forrásban levő foladék és a belőle keletkező pára minden időpillanatban egensúlban van, a pára nem visz magával foladékcseppeket (a cseppelragadás elkerülhető, ha nem használnak túlzottan intenzív fűtést fontos a fűtési sebesség szabálozása), a pára részlegesen sem kondenzál le a kondenzátorig vezető úton (üst páratere és csővezetékek). Az üst és a páravezeték tökéletesen szigetelt (nincs hőveszteség). A matematikai leírása differenciálegenleteket igénel az állandósult állapot hiána miatt, mint hog minden egszerű szakaszos művelet időben változó körülméneket jelent.

23 Egszerű szakaszos desztilláció matematikai leírás A Raleigh-egenlet és levezetése Írjuk fel az anag- és komponensmérleget eg elemi időegségre (nagon rövid időre), amit dt-vel jelölünk! A dt idő alatt dv menniségű, összetételű pára keletkezett (uganenni desztillátum, hiszen a lekondenzáltatott pára a desztillátum) és az üstben levő foladék mennisége is d-nivel csökkent. Az anagmérleg tehát: d dv d D

24 Egszerű szakaszos desztilláció matematikai leírás A Raleigh-egenlet és levezetése 2 V d ) d )( d ( V d d d d d V d d d 0 d d d 0 ) ( d d d d d d ln d a differenciális komponens-mérlegegenlet és kifejtése: hanagoljuk el a dd tagot és rendezzük 0-ra: behelettesítve az anagmérlegből, hog d=dv szeparáljuk a változókat

25 0 Egszerű szakaszos desztilláció matematikai leírás A Raleigh-egenlet és alkalmazása d ln ahol és az egmással egensúlban levő gőz- illetve foladékfázisbeli motörtek, ameleket az egensúli diagramról lehet leolvasni; 0 a kezdeti (t 0 időpillanat) 1 a végső (t 1 ) időpillanatra vonatkozó érték; a foladék anagmennisége (mol) az üstben. Ha tehát ismert a kiindulási anagmenniség ( 0 ) és összetétel ( 0 ), valamint az előírt tisztaság ( 1 ) a Raleigh-egenlettel a maradék mennisége ( 1 ) számolható.

26 Egszerű szakaszos desztilláció matematikai leírás A desztillátummenniség és -összetétel számítása Ismert már 0, 1, 0, 1 A teljes anag- és komponensmérlegből a keresett menniségek kifejezhetőek: D D D D D D desztillát umösszetétel az átlagos ahol D

27 Az egszerű szakaszos desztilláció alkalmazása Egszerű szakaszos desztillációval elvileg bármekkora maradéktisztaság elérhető, de a gakorlatban csak kisebb mértékű tisztításra használják. Az ok gazdasági: a nag tisztasághoz a foladék jelentős részét el kell párologtatni, aminek jelentős az energiaigéne. Egszerű szakaszos desztillációnál a desztillátum összetétele mindig kisebb, mint a kiindulási elggel egensúlban levő páráé és nagobb, mint a kiindulási elegé. Az illékonabb komponensből viszonlag nag tisztaságot csak több egmás utáni desztillációval lehet elérni (lsd. egensúli diagram és pálinkafőzés). Az egszerű szakaszos deszitllációt előszeretettel alkalmazzák kisebb léptékben, minél nagobb menniségeket kell desztillálni annál inkább a folamatos műveletek válnak gazdaságossá.

28 Folamatos egensúli desztilláció, flash desztilláció Eg egensúli fokozatnak megfelelő, állandósult állapotban üzemeltetett desztillációs művelet, A betáplálást részlegesen elpárologtatják. A keletkező foladék (a maradék) és a pára (desztillátum) egmással egensúlban vannak, azaz az és összetételek az egensúli görbe egetlen pontjának koordinátái. A forrási hőmérséklet a desztilláció alatt állandó. Készülék szempontból három különböző megoldása van.

29 Folamatos egensúli desztilláció állandó A betáplálás mólárama F. Összetétele F (illékonabb komp. moltört). Az állandósult állapot feltétele, hog a betáplálás is időben állandó legen. nomáson A pára mólárama V. Összetétele (illékonabb komp. moltört) amel időben állandó és egensúlban van az az üstben mérhető (és az üstből távozó) moltörttel. Fűtőgőz betáplálás. A duplafalú tartál belső falának külső oldalán lekondenzál a fűtőgőz és íg melegíti a belső falat. A belső fal belső oldala hőt ad át a foladéknak, ami íg folamatosan forr. A maradékelvétel mólárama. Összetétele (illékonabb komp. moltört). Fűtőgőzkondenzátum elvétel kondenzedénen keresztül

30 Flash desztilláció nomáscsökkentéssel Foladék halmazállapotú betáplálás. Előmelegítő. Nomás alatt olan magas hőmérsékletre melegítjük a foladékot, hog még ne forrjon fel, de a nomáscsökkentés után már a forrpontja felett legen. Nomáscsökkentő szelep Pára Cseppelválasztó ciklon. A nomáscsökkentés hatására a forró foladék eg része elpárolog. A párából az el nem párolgott foladékcseppeket kiülepítjük, ez lesz a maradék. Maradék.

31 Folamatos egensúli desztilláció részleges kondenzáltatással Gőz halmazállapotú Betáplálás. Pára Részleges kondenzátor. A gőz halmazállapotú betáplálást annira lehűtjük, hog a kívánt összetételű foladék kondenzáljon le. Cseppelválasztó ciklon. A a hűtés hatására kivált foladékcseppeket párából kiülepítjük, ez lesz a maradék. Maradék.

32 A folamatos egensúli desztilláció matematikai leírása Anagmérleg V F Komponensmérleg V F F Fejezzük ki az -t az függvénében, majd ábrázoljuk az egenletet az egensúli diagramon! Az és értékek egensúli értékek, ezért a munkapontban az egensúli görbe eg pontja jelképezi. A munkapontot a kifejezett egenes és az egensúl görbe metszéspontja adja meg. V V F V V F V F V F F F F

33 A folamatos egensúli desztilláció matematikai leírása V F V F Az egenes meredeksége a maradék és a pára mólaránának arána. Ezeket mi állítjuk be a fűtés (esetleg hűtés) mértékével. ha V F F F V F F Tehát az egenest eg pontja és a meredeksége ismeretében ábrázolhatjuk.

34 A folamatos egensúli desztilláció matematikai leírása Folamatos egensúli desztillációval nem lehet tetszőleges tisztaságú párát és maradékot előállítani.

35 Folamatos egensúli desztilláció összefoglalás Ritkán használják önálló műveletként, mert csak korlátozott tisztaság érhető el. Eg elméleti fokozatnak megfelelő elválasztást lehet elérni. Nem ideális elegek esetében (pl. heteroazeotrópok) speciális esetben közvetlenül is alkalmazható. Egéb folamatos desztillációs elválasztásoknál, pl. rektifikálás, a visszaforraló üst folamatos egensúli desztillációnak tekinthető.

36 Folamatos rektifikálás Folamatos, állandósult állapotban végzett elválasztó művelet. Mivel folamatos művelet, jellemzően nag betáplálási áramok esetén gazdaságos. Elterjedten alkalmazzák az iparban (szén-hidrogénipar; oldószerek tisztítása, visszanerése; ipari szennvizek tisztítása). Foladék-gőz egensúlon alapul. Az órán csak két komponensű rendszerekről esik szó, de a valóságban sok komponens (összetevő) a jellemző. Kétkomponensű elegnél az illékonabb komponens a gőzfázisban (majd a desztillátumban), a kevésbé illékon komponens a foladékfázisban (majd a maradékban) dúsul. A folamatos rektifikálást rektifikáló oszlopban végzik.

37 Folamatos rektifikálás = többszöri részleges elforralás illetve kondenzáltatás Alsó oszloprész Felső oszloprész

38 Rektifikáló oszlop Az oszlop eg hengeres kialakítású, leggakrabban fémből vag kisebb léptékben üvegből készült cső. Ezen belül helezkednek el a tánérok vag töltetek, amelek a felfelé haladó pára és a lefelé csorgó foladék intenzív érintkeztetését (keveredését) biztosítják. A rektifikáló oszlopba érkezik a betáplálás (F) és két anagáramot veszünk el, a desztillátumot (D) és a maradékot (W). Ahhoz, hog a felső oszloprészben is legen lefelé csorgó foladék, a kondenzátorban lekodenzáltatott pára (immár foladék) eg részét visszavezetjük az oszlop tetejére (ez a reflu). Az üstbe bevezetett foladék eg részét elforraljuk, és a keletkező párát az oszlop aljára veztjük, íg biztosítjuk a felfelé szálló párát az oszlopban.

39 Rektifikálás - mérlegegenletek Teljes anagmérleg F D W A betáplálás (F), desztillátum elvétel (D) és a maradék elvétel (W) mind móláramban (pl. mol/s vag kmol/h) helettestíthetőek be. Komponensmérleg F F D D W Az összetételek moltörtben helettesítendőek be. W

40 Harangsapkás tánér 40

41 Szitatánér 41

42 Szelepes tánér 42

43 Szelepes tánér működési elve G ő z G ő z G ő z 43

44 Rektifikálás refluarán, Refluarán: R=/D munkavonalak A reflu (), desztillátum elvétel (D) és mind móláramban (pl. mol/s vag kmol/h) helettestíthetőek be, íg a refluarán dimenzió nélküli. Az állandó moláris elpárolgás tétele alapján a a pára illetve a foladék mólárama oszloprészenként állandó.

45 Rektifikálás állandó móláris túlfolás tétele Hívják még állandó moláris párolgás tételének vag ewis feltételnek is. Feltételezések: Az oszlop adiabatikusan működik (az oszlop jól van szigetelve, ezért nincs hőveszteség). A komponensek elegítésénél felszabaduló hő (elegítési hő) elhanagolható. Az oszlopban végbemenő felmelegedési és lehűlési entalpiaváltozások elhanagolhatók a párolgáshőhöz viszonítva. A komponensek moláris párolgáshője egenlő. Következmén: Foladék és páraáramok oszloprészenként állandóak

46 Rektifikálás refluarán, munkavonalak Az oszlopban a tánérokat egezménesen felülről lefelé számozzuk. Az adott tánért elhagó (egmással egensúlban levő) pára és foladékáramok indee a tánér száma. Az állandó moláris túlfolás tétele alapján: V 1 V... V 2 n V n

47 A komponensmérleg a felső oszloprészre: Rektifikálás felső munkavonal D n n D V 1 Anagmérleg a felső oszloprészre (uganez az egenlet írható fel a kondenzátorra is: D V Az n+1 -et kifejezve a komponensmérlegegenletből, és behelettesítve az anagmérlegegenletet: D n D n n D D D V D V 1

48 Rektifikálás felső munkavonal D n D n n D D D V D V 1 Helettesítsük be a refluaránt (R=/D): R R R D n n Az indeek elhagásával általánosítva megkapjuk a felső munkavonal egeletét, ami a tánérok közötti térben az egmás mellett elhaladó áramok összetétele között teremt kapcsolatot: 1 1 R R R D

49 Rektifikálás alsó munkavonal Hasonló módon felírhatjuk az anagés komponens-mérlegegenleteket az alsó oszloprészre is. A V és különbözteti meg a móláramokat az alsó oszloprészben a felső oszloprész V és mólaramaitól: ' V ' W ' m V m1 W W

50 Rektifikálás alsó munkavonal W V ' ' W m m W V ' 1 Az -t kifejezve megkapjuk az alsó oszloprész munkavonalegenletét is: W m m V W V ' ' ' 1 W V W V ' ' '

51 Rektifikálás refluarán, munkavonalak A refluarán ismeretében (mi szabálozzuk) a felső munkavonalat meg lehet szerkeszteni az egensúli diagramon. Az alsó munkavonal megszerkesztéséhez azonban ismerünk kell a betáplálás hőállapotát. A betáplás hőállapota szabja meg, hog a felső oszloprészbeli (ismert) pára és foladék móláramoktól mennire tér el az alsó oszloprészbeli áramoktól. ' V ' W V ' W

52 q H F h F F Rektifikálás a betáplálás hőállapota, ahol H F az F összetételű telített gőz fajlagos entalpiája (J/mol), h F a betáplálás fajlagos entalpiája (J/mol), pedig az F összetételű eleg párolgáshője (J/mol). A betáplálás halmazállapota és h F q jellemzője forráspont alatti foladék, ún. hideg h F < H F 1 < q foladék forrponti foladék h F = H F q = 1 gőz és foladék keverék, q értéke h F = H F q r 0 < q < 1 megegezik a foladékhánaddal telített gőz h F = H F q = 0 túlhevített gőz h F > H F q < 0

53 Rektifikálás a betáplálás hatása a móláramokra q H F h F F Írjuk fel az anagmérleget a betáplálási tánérra: V F V A gőz foladék veges betáplálás esetén a foladékhánad (q) a lecsurgó foladékhoz, a gőzhánad (1-q) a felszálló gőzhöz adódik. q F V V ( 1 q) F

54 Rektifikálás a betáplálás hőállapota F q q q A q ismeretében kifejezhető és megszerkeszthető a q-vonal. Vonjuk ki a felső munkavonal egenletét az alsó munkavonal egenletéből: W W D D V V ) ( ) ( W W W V V W V ' ' ' ' ' D D n D V V D V F F F q F q ) ( 1 F q q ) ( 1 F q F q V V ) 1 (

55 A legfontosabb, egszerűen elvégezhető közelítő számítások Minimális elméleti tánérszám meghatározása: A minimális elméleti tánérszám az előírt elválasztásra jellemző. Minél nagobb ez a számérték, annál nehezebb a desztillációs feladat. A számításhoz (szerkesztéshez) a desztilláció nomásán érvénes egensúli diagram, valamint az előírt desztillátum- és maradékösszetétel szükséges. Minimális refluarán meghatározása: Ahhoz, hog eg előírt desztillátum összetételt ( D ) elő lehessen állítani adott betáplálás összetétel ( F ) és hőállapot (q) mellett, a refluaránnak el kell érnie eg minimális értéket. Elméleti tánérszám meghatározása: A felső és az alsó munkavonal megszerkesztése után, McCabe Thiele lépcsőszerkesztéssel.

56 Elméleti tánérszám meghatározása

57 Rektifikálás - terhelési ténező m s F G faktor v kg Pa 3 m P P P M R T P 1 2 G 0 N valós A terhelési ténező (F terhelési ) meghatározza a gőz-foladék érintkeztetés hatásosságát. Függ a pára üres oszlopra vonatkoztatott áramlási sebességétől (v) és a pára sűrűségétől (ρ G ). A pára sűrűsége függ: átlagos moltömeg (összetétel!), hőmérséklet (mindig forrponti az oszlopban, azaz a nomás és az összetétel határozza meg), nomás. A nomás az oszlop tetejétől az alja felé nő.

58 Rektifikálás tánérhatásfok A működési tartomán az, ahol a görbék vízszintesek

59 Rektifikálás oszlopátmérő számítása v F faktor G Térfogatáram az oszlop tetején és alján R T V áll t V Ráll T V V P D o P 0 V v A 4V v V 2 D 4V 2 o D o 4 a Kiválasztunk eg olan terhelési ténező értéket (tartománt) amelnél az oszlop működése az optimális tartománba esik. A rögzített terhelési ténező mellett az oszlop tetején és az alján is kiszámítjuk az oszlopátmérőt (D 0 ). Olan átmérőt választunk amel mellett az oszlop összes tánérja megfelelő tartománban múködik.

60 Rektifikálás oszlopmagasság számítása Meghatározzuk szerkesztéssel az elméleti tánérszámot (N elm ). A tánérhatásfok (η tánér ) felhasználásával kiszámoljuk a valódi tánérok számát. Mindig felfelé kerekítünk. A tánérhatásfok függ: Tánér típusa (szerkezete) N N valós A tánér terhelési ténezője (F terhelési ). A tánérok számát megszorozzuk a tánértávolsággal. H N valós H elm tánér

61 Gazdasági optimum Csökken a szükséges oszlopmagasság (tánérszám) Jelentősen nő az oszlop átmérője

62 Gazdasági optimum Hűtés és fűtés költsége W W W F q D R F q V V Q 1 1 1) üst D D D R V Q 1 kond

63 Kondenzátor Q kond D R DD V 1

64 Részleges visszaforraló üst

65 Részleges visszaforraló üst

66 Teljes visszaforraló üst

67 Short-cut számítások

68 Rektifikálás töltött oszlopok Rendezetlen illetve rendezett töltetek lehetségesek. A rendezetlen töltet olcsóbb, de kisebb hatásfokú (azonos töltetmagassághoz lénegesen kisebb elválasztóképesség tartozik). A modern, rendezett töltetek laboratóriumi mérettől nagüzemi méretig elérhetőek.

69 Rendezetlen töltetes oszlop 69

70 Rendezetlen töltetek / gűrűk Raschig-gűrű Pall-gűrű 70 Kaszkád gűrű

71 Rendezetlen töltetek / nergek Berl-nereg Intalo-nereg 71 Szuper intalonereg

72 További rendezetlen töltetek Hópehel Konjugált gűrű 72 essing-gűrű

73 További rendezetlen töltetek Kerámia golók Envipack gömb 73 Spirális töltet

74 Rendezett töltetes oszlop 74

75 Rendezett töltetek 75

76 Foladék elosztók 76

77 Töltet alátámasztások 77

78 Töltet lefogók 78

79 Rektifikálás töltött oszlopok Folamatos fázis-érintkeztetés (elméleti tánérszám módszer ugan alkalmazható, de nem jellemző a folamatra). Az oszlop hosszában folamatosan változik az összetétel, nincs egensúl. Munkavonalak levezethetőek. Az anagátbocsátás a kétfilmelmélet szerint írható le (modellezhető).

80 Anagátadás, anagátbocsátás Fick I. törvéne: fázison belüli diffúzió d n d t A D A d c A d z A n A az A komponens mennisége (mol), t idő (s), A áramlásra merőleges felület (m2), D A az A komponens diffúziós egütthatója (m2/s), c A az A komponens koncentrációja (mol/m3), z helkoordináta (m).

81 Anagátadás, anagátbocsátás Fick I. törvéne: fázison belüli diffúzió d n d t Fluus J A A na A D A D d c A d z A A d c d z A

82 Fázison belüli anagtranszport

83 Filmelmélet J A D AB ( c Ai c A ) ( c Ai c A ) anagátadási ténező (m/s) filmvastagság (m) Oldódás, adszorpció: egfilm-elmélet Desztilláció, etrakció, abszorpció: kétfilm-elmélet

84 Kétfilm-elmélet, anagátbocsátási ténező ) ( ) ( ) ( Ai A Ai A Ai A A m m m J ( A) Ai A J Ai A A m J A Ai A J ) ( ) ( A A A A A K K J m K 1 1 m K

85 Rektifikálás töltött oszlopok H A a K V d ) ( d D F D F H H f A a K V H H d d A a K V H d d f NTU f HTU H f F W F H a A a K V H H d ' d 0 a NTU a HTU H a

86 HTU NTU módszer alkalmazása Height of a Transfer Unit- Number of Transfer Unit H H a H f HTU a NTU a HTU F NTU d a D d NTU f f W NTU f F

87 Töltetmagasság meghatározása HETP módszerrel HETP: Height Equivalent to a Theoretical Plate Elméleti tánérszám meghatározás a McCabe- Thiele módszerrel H N HETP

88 Forrás: Sulzer Oszlopátmérő meghatározása töltött oszlopok esetén Terhelés ténező módszerrel

89 Ajánlott irodalom Vegipari műveletek 2. elektronikus tananag ( fejezetek gőz- foladék egensúlok fejezet desztilláció, rektifikálás alapjai fejezet a rektifikálás készülékei Vegipari és biomérnöki számolási gakorlat segédlete és a garkolat vonatkozó anaga (

90 Főbb témakörök - tánéros oszlop Elméleti és valós tánérok Az üzemeltetés N min, R min meghatározása, a McCabe Thiele szerkesztés, hatásfok Gőzterhelés, F-faktor A tánéros oszlopok szerkezete, a tánérok működése 90

91 Rektifikálás töltött oszlopok Rendezetlen illetve rendezett töltetek lehetségesek. A rendezetlen töltet olcsóbb, de kisebb hatásfokú (azonos töltetmagassághoz lénegesen kisebb elválasztóképesség tartozik). A modern, rendezett töltetek laboratóriumi mérettől nagüzemi méretig elérhetőek.

92 Rendezetlen töltetes oszlop 92

93 Rendezetlen töltetek / gűrűk Raschig-gűrű Pall-gűrű 93 Kaszkád gűrű

94 Rendezetlen töltetek / nergek Berl-nereg Intalo-nereg 94 Szuper intalonereg

95 További rendezetlen töltetek Hópehel Konjugált gűrű 95 essing-gűrű

96 További rendezetlen töltetek Kerámia golók Envipack gömb 96 Spirális töltet

97 Rendezett töltetes oszlop 97

98 Rendezett töltetek 98

99 Foladék elosztók 99

100 Töltet alátámasztások 100

101 Töltet lefogók 101