základy procesnÃho inženýrstvà - Vysoká Å¡kola báÅská - Technická ...
základy procesnÃho inženýrstvà - Vysoká Å¡kola báÅská - Technická ...
základy procesnÃho inženýrstvà - Vysoká Å¡kola báÅská - Technická ...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
5. sdílení hmoty mezi fázemi<br />
Bilance destilace<br />
Při destilace se sleduje<br />
odvod tepla<br />
bilance celková, bilance<br />
páry<br />
kapalný<br />
těkavější složky a bilance<br />
tepla. Bilanci zde provádíme nástřik<br />
destilát<br />
obvykle v látkových<br />
množstvích - to jednak<br />
zbytek<br />
reflektuje Raoultův a<br />
Daltonův zákon, jednak to<br />
zjednodušuje tepelnou<br />
(energetickou) bilanci,<br />
přívod tepla<br />
Obr. 5.17. Bilanční proudy při jednoduché destilaci<br />
protože molární výparná<br />
tepla jsou pro podobné látky blízká – pak totiž odpaření jednoho molu těkavější složky je<br />
doprovázeno kondenzací jednoho molu méně těkavé složky – bez výměny tepla celková látková<br />
množství páry i kapaliny zůstávají konstantní.<br />
Proudy v destilaci nazýváme nástřik (množství n F , složení x F ) a nejčastěji se přivádí jako kapalina při<br />
teplotě varu. Není to nutnou podmínkou a dokonce nejdůležitější destilační proces – atmosférické dělení ropy –<br />
obvykle nastřikuje surovinu již přeměněnou z větší části na páru.<br />
Zbytek (n W , x W ) je kapalina ochuzená o těkavou složku, destilát (n D , y D ) je pára obohacená těkavou<br />
složkou.<br />
Celková bilance n F = n W + n D , (5-19)<br />
bilance těkavější složky n F x F = n W x W + n D y D , (5-20)<br />
bilance tepla Q = n D ∆H výp . (5-21)<br />
Q je množství tepla potřebné na vytvoření páry a rovná se teplu, které je nutno odvést při kondenzaci<br />
destilátu, ∆H výp je molární výparné teplo. Skutečnost, že molární výparné teplo je pro mnoho<br />
tekutin, které destilací dělíme, přibližně stejné, umožňuje využívat podstatně zjednodušit bilanční<br />
výpočty.<br />
Přívod tepla – část nazývaná vařák – viz var, odparky. Kotel, topení pláštěm a trubkami s teplou<br />
vodou, parou, tlakovou parou, parami vysokovroucích kapalin (oblíbené jsou dekalin a směsi podobně<br />
stabilních uhlovodíků). V rafineriích se často používá i ohřev spalnými plyny (kapalina je uvnitř<br />
trubek, procházecích topeništěm pece).<br />
Odvod tepla – kondenzátor – viz kondenzace. Kondenzátor je u<br />
destilace zařazen, abychom odvedli teplo a získali destilát kapalný.<br />
Obvykle je uspořádán jako trubkový výměník, uvnitř svazku trubek<br />
proudí chladící voda. Pro vysoké teploty postačuje chlazení<br />
vzduchem; kondenzace pak probíhá uvnitř trubkovnice. Vně bývá<br />
nucená konvekce vzduchu ventilátorem, nestačí-li samotná<br />
konvekce volná.<br />
Jednoduché destilace:<br />
Jednoduché destilace se snaží vytvořit v daném zařízení podmínky<br />
pro ustavení rovnováhy kapalina – pára. Ideální zařízení nebo jeho<br />
část, ze které vystupují proudy v rovnováze, je právě rovnovážný<br />
stupeň. Na základě znalosti rovnováhy kapalina - pára můžeme<br />
určit, jaká složení budou mít dvousložkové směsi v kapalině a páře,<br />
odcházejících z rovnovážného stupně.<br />
Obr. 5.18. Laboratorní<br />
diferenciální destilace<br />
Diferenciální destilace – do vařáku předložen nástřik, postupně se přivádí teplo a průběžně odvádí<br />
destilát. Složení destilátu y D (t) závisí na čase ale v každém okamžiku je v rovnováze se složením<br />
zbytku x W (t). V průběhu děje ubývá zbytku a mění se jeho složení. Bilance pro daný okamžik<br />
121
Change language