Destilace

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Destilace"

Jitka Žáková
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 Výpočtový ý seminář z Procesního inženýrství podzim 2007 Destilace

2 Tématické okruhy destilace - základní pojmy rovnováha kapalina - pára jednostupňová destilace rektifikace

3 Destilace základní pojmy rozdělení kapalných složek, které mají při stejné teplotě různé tenze par, (při stejném tlaku různé body varu) druhy destilací vsádková kontinuální jednostupňová rektifikace - vícestupňová

4 Destilace jednostupňová pokus: A=nejtěkavější složka směs přiveden k varu při teplotě T v odcházející páry mají jinou koncentraci složek než kapalná fáze vztah mezi složením kapalné a plynné fáze je dán fázovou rovnováhou

5 Rovnováha kapalina pára grafické vyjádření: vynesení naměřených rovnovážných bodů x A, y A, T v, p do grafu závislost T=f(x A, y A ), p=konst. A více těkavá složka. B méně těkavá složka. TK teplota kondenzace TV teplota varu

6 Rovnováha kapalina pára grafické vyjádření: vynesení naměřených rovnovážných bodů x A, y A, T v, p do grafu závislost T=f(x A, y A ), p=konst. A více těkavá složka. B méně těkavá složka. TK teplota kondenzace TV teplota varu

7 Azeotropická směs Azeotrop: kapalná i parní fáze mají stejné složení příklady:

8 Rovnováha kapalina pára přenos hmoty mezi fázemi: koncentrační gradient transportované složky při rovnováze nulový tok hmoty

9 Rovnováha kapalina pára

10 Rovnovážný poměr rozdělovací koeficient (rovnovážný poměr) Daltonův zákon Raoultův zákon

11 Relativní těkavost t

12 Rovnovážná á destilace

13 Diferenciální iál destilace

14 Rektifikace

15 Rektifikační č kolony patrová kolona náplňová kolona

16 Rovnovážné patro

17 Látková á bilance - 1. patro

18 Látková á bilance - 1. patro

19 Látková á bilance - 2. patro

20 Látková á bilance -nástřikové patro

21 Látková á bilance vařáku

22 Rektifikace

23 Rovnice pracovních čar kolony

24 Refluxní poměrě

25 Speciální rektifikace Reaktivní destilace použití: např. výroba MTBE výhody + potlačení nežádoucích reakcí + vysoká selektivita k produktu + u exortemních reakcí využití reakčního tepla ve vařáku nevýhody - nákladné ukládání katalyzátoru - teplota pro vyšší rychlosti reakce obvykle není vhodná pro destilaci -relativně ě vysoká tlaková ztráta v reaktivní zóně ě - složitý design, kvůli kombinaci reakce a destilace

26 Speciální rektifikace Extraktivní destilace použití: dělení látek s blízkým bodem varu (celulosa + lignin) výhody + dělení látek, které obyčejnou destilací rozdělit nelze nevýhody - v porovnání s nástřikem je potřeba velkého množství rozpouštědla - vysoká spotřeba energie, nutná ke kondenzaci a varu všech rozpouštědel

27 Speciální rektifikace Pressure Swing destilace použití: např. dělení azeotropu ethanol - voda výhody + dělení azeotropních směsí + při různých tlacích se některé azeotropy nevytvářejí nevýhody -vysoké energetické a finanční náklady -velká zařízení (i několik kolon) - vysoký reflux

28 Speciální rektifikace Homogenní azeotropická destilace použití: dělení azeotropických směsí pomocí dalších azeotropů výhody + dělení azeotropních směsí nebo směsí s blízkými body varu nevýhody - obtížná simulace a návrh - vytváří 2 azeotropy pro oddělení jednoho

29 Speciální rektifikace Heterogenní azeotropická destilace použití: dělení azeotropických směsí (ethanol - voda) výhody + dělení azeotropních směsí nebo směsí s blízkými body varu nevýhody - obtížná simulace a návrh - vysoké průtoky recyklu

30 Speciální rektifikace Vakuová destilace Chemoprojekt použití: dělení ropy lehké uhlovodíky od těžkých snížení tlaku vede k varu při nižších teplotách, nedochází k degradaci výhody + provoz při nízkých teplotách + úspory při dělení vysoko vroucích materiálů +nedochází k tepelné degradaci nevýhody - vysoké náklady na vakuum - ztráty energie a tlaku při poškození -velké průměry kolon pro efektivní proces

31 Speciální rektifikace

32 Speciální rektifikace Kryogenní destilace použití: dělení plynů např. vzduchu výhody + nejefektivnější pro výrobu čistého O2 + produkty mohou byt kapalné i plynné + kapalné plyny se lépe přepravují nevýhody - neefektivní skladování při nízkých T - vysoké náklady na podchlazení plynů - nutné speciální vybavení: kryogenní pumpy, ventily, Air Products

33 Úloha U19-2 Zadání: Surovina o složení 32 hmotn% benzenu a 68 hmotn% toluenu se má dělit rovnovážnou destilací při teplotě 70 C tak, aby se surovina rozdělila na 60 hmotn% parní a 40 hmotn% kapalné fáze. Určete složení těchto fází. Výsledek:

34 Úloha U19-3 Zadání: Při rovnovážné destilaci za normálního tlaku směsi obsahující 45 hmotn% ethanolu a 55 hmotn% butanolu se nastřikuje 1 kg s -1 směsi a získává se 0,43 kg s -1 destilátu. Určete složení destilátu a zbytku a teplotu destilace. Výsledek:

Podobné dokumenty

PRŮMYSLOVÉ PROCESY. Přenos hmoty Kolony

PRŮMYSLOVÉ PROCESY. Přenos hmoty Kolony PRŮMYSLOVÉ PROCESY Přenos hmoty Kolony Prof. Ing. Tomáš Jirout, Ph.D. (e-mail: Tomas.Jirout@fs.cvut.cz, tel.: 2 2435 2681) DESTILACE Teoretický úvod Rovnováha neomezeně mísitelných kapalin A. Ideální chování