ΑΠΟΣΤΑΞΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ Equilibrium or Flash Distillation

Σχετικά έγγραφα
Παράδειγμα 2-1. Διαχωρισμός νερού- αιθανόλης

ΚΛΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΠΟΣΤΑΞΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΙΙ. Μ. Κροκίδα

Associate. Prof. M. Krokida School of Chemical Engineering National Technical University of Athens. ΕΚΧΥΛΙΣΗ ΥΓΡΟΥ ΥΓΡΟΥ Liquid Liquid Extraction

ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΥ ΜΑΔ, 2013

Κεφάλαιο 3 Απόσταξη Ισορροπίας

Associate. Prof. M. Krokida School of Chemical Engineering National Technical University of Athens. ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΑΕΡΙΩΝ Gas Absorption

ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΑΠΟΣΤΑΚΤΙΚΗ ΣΤΗΛΗ : Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής. Σκεφθείτε και δικαιολογήσετε τη σωστή απάντηση κάθε φορά)

Ακρίβεια αποτελεσμάτων σχεδιασμού διεργασιών ΜΑΔ, 2013

ΠΟΛΥΦΑΣΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Associate. Prof. M. Krokida School of Chemical Engineering National Technical University of Athens. ΕΚΧΥΛΙΣΗ ΥΓΡΟΥ- ΥΓΡΟΥ Liquid- Liquid Extraction

ΒΑΣΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΙΦ - ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΑΠΟΣΤΑΚΤΙΚΩΝ ΣΤΗΛΩΝ ΜΑΔ, 2013

Πρόρρηση Ισορροπίας Φάσεων. Υψηλές Πιέσεις

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΕΚΧΥΛΙΣΗ ΥΓΡΟΥ ΥΓΡΟΥ

Φάσεις μιας καθαρής ουσίας

3 Η ΣΕΙΡΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ - PC-LAB ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ: ΑΣΚΗΣΗ 1 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΜΟΝΑΔΑΣ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΚΛΑΣΜΑΤΙΚΗΣ ΑΠΟΣΤΑΞΗΣ

ΚΛΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΠΟΣΤΑΞΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΙΙ. Μ. Κροκίδα

ΚΛΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΠΟΣΤΑΞΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΙΙ. Μ. Κροκίδα

Βασικοί Υπολογισµοί Ισορροπίας Φάσεων Ατµών Υγρού

5.3 Υπολογισμοί ισορροπίας φάσεων υγρού-υγρού

ΚΛΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΠΟΣΤΑΞΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΙΙ. Μ. Κροκίδα

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ Ι & ΙΙ Εργαστηριακή Άσκηση 4: ΚΛΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΠΟΣΤΑΞΗ

1. ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΥ (γενική περιγραφή και αναγκαιότητα) 17

Θερμοδυναμική Ενότητα 4:

ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΦΑΣΕΩΝ ΚΑΙ ΤΑΣΗ ΑΤΜΩΝ

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΑΕΡΙΩΝ Κ. Μάτης

Θερμοδυναμική Ενότητα 4:

ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΩΝ Separation Processes. Associate. Prof. M. Krokida School of Chemical Engineering National Technical University of Athens

διαιρούμε με το εμβαδό Α 2 του εμβόλου (1)

Η ψύξη ενός αερίου ρεύματος είναι δυνατή με αδιαβατική εκτόνωση του. Μπορεί να συμβεί:

Τεχνολογίες Εκμετάλλευσης και Αξιοποίησης Υδρογονανθράκων

Energy resources: Technologies & Management

Ογκομετρική (PVT) συμπεριφορά καθαρών ρευστών

ΥΛΙΚΑ ΓΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

Απρίλιος Λύση: Σύνοψη των δεδομένων: P = 6at, V = 0.6F, L = 0.4F, F = 1 kmol/s. Ζητούμενα: x Fi, x Li

2 ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

Τμήμα Χημείας Μάθημα: Φυσικοχημεία Ι Εξέταση: Περίοδος Ιουνίου (21/6/2017)

P. kpa T, C v, m 3 /kg u, kj/kg Περιγραφή κατάστασης και ποιότητα (αν εφαρμόζεται) , ,0 101,

Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 6ο εξάμηνο

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

R T ενώ σε ολοκληρωµένη, αν θεωρήσουµε ότι οι ενθαλπίες αλλαγής φάσεως είναι σταθερές στο διάστηµα θερµοκρασιών που εξετάζουµε, είναι

Πρόρρηση. Φυσικών Ιδιοτήτων Μιγμάτων

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ

Είδη ΙΦΥΥ δυαδικών μιγμάτων

Κεφάλαιο 5: Διεργασίες απόσταξης

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Ι

ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ (Μεταβατικές) ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΡΓΟ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ

ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΧΗΜΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

(β) Εύρεση του αριθμού των θεωρητικών βαθμίδων με τη μέθοδο McCabe-Thiele

Ισορροπία Υγρού-Υγρού ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

Δ' Εξάμηνο ΦΥΣΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ. Ερωτήσεις Επανάληψης

ΤΕΧΝΙΚΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΧΗΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ

Μηχανική και Ανάπτυξη Διεργασιών 7ο Εξάμηνο, Σχολή Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ ΥΓΡΗ ΕΚΧΥΛΙΣΗ

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 3 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΩΝ ΦΑΣΕΩΝ ΑΠΟ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΚΑΘΑΡΩΝ ΟΥΣΙΩΝ.

Οι ιδιότητες των αερίων και καταστατικές εξισώσεις. Θεόδωρος Λαζαρίδης Σημειώσεις για τις παραδόσεις του μαθήματος Φυσικοχημεία Ι

Απλά διαγράμματα τάσης ατμών-σύστασηςιδανικών διαλυματων

Απορρόφηση Αερίων (2)

Σύστημα. Ανοικτά Συστήματα. Γενικό Ροϊκό Πεδίο. Περιβάλλον. Θερμότητα. Ροή Μάζας. Ροή Μάζας. Έργο

Παρασκευή αιθανόλης-απόσταξη αλκοολούχου διαλύματος. Τεχνική της απόσταξης

Έκφραση της Ισορροπίας φάσεων ατμών υγρού με τη βοήθεια του Aspen plus

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ

Κεφάλαιο 4 Κλασματική Απόσταξη

Φάσεις μιας καθαρής ουσίας. Αλλαγές φάσεων καθαρών ουσιών

Σύστημα. Ανοικτά Συστήματα. Γενικό Ροϊκό Πεδίο. Περιβάλλον. Θερμότητα. Ροή Μάζας. Ροή Μάζας. Έργο

Απορρόφηση Αερίων. 1. Εισαγωγή

Σύνοψη ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ Χημική αντίδραση : a 1. + α 2 Α (-a 1 ) A 1. +(-a 2

ΑΕΡΙΑ ΙΔΑΝΙΚΑ ΚΑΙ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ

Ζήτημα 1 0. Επώνυμο... Όνομα... Αγρίνιο 1/3/2015. Επιλέξτε τη σωστή απάντηση

Ανάπτυξη στατικού προτύπου επίλυσης προβλημάτων αξιολόγησης αποστακτικών στηλών.

M V n. nm V. M v. M v T P P S V P = = + = σταθερή σε παραγώγιση, τον ορισµό του συντελεστή διαστολής α = 1, κυκλική εναλλαγή 3

Φυσικές Διεργασίες Πέμπτη Διάλεξη

Σύστημα. Ανοικτά Συστήματα. Περιβάλλον. Γενικό Ροϊκό Πεδίο. Όγκος Ελέγχου, Επιφάνεια Ελέγχου. Θερμότητα. Ροή Μάζας. Ροή Μάζας.

Enrico Fermi, Thermodynamics, 1937

ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΧΗΜΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

Φυσικοχημεία 2 Εργαστηριακές Ασκήσεις

Τ.Ε.Ι. ΠΕΙΡΑΙΑ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ (Ασκήσεις πράξης) ΙΔΑΝΙΚΑ ΑΕΡΙΑ - ΕΡΓΟ

Κεφάλαιο 6 Απορρόφηση

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. 1ος Θερμοδυναμικός Νόμος. Σύστημα. Αλληλεπίδραση Συστήματος-Περιβάλλοντος ΕΡΓΟ. f(p k, k =1...N)=0

ΝΟΜΟΙ ΑΕΡΙΩΝ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 8: Θερμοχωρητικότητα Χημικό δυναμικό και ισορροπία. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΧΗΜΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ

Φυσικοί μετασχηματισμοί καθαρών ουσιών

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

Πρόρρηση. Θερμοδυναμικών Ιδιοτήτων Μιγμάτων

Σφαιρικές συντεταγμένες (r, θ, φ).

Φυσικοχημεία 2 Εργαστηριακές Ασκήσεις

Εφηρμοσμένη Θερμοδυναμική

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 9 η : Διαλύματα & οι ιδιότητές τους. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής.

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ II Χειμερινό Εξάμηνο Η ΣΕΙΡΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ

ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ. α. Χρησιμοποιώντας τον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο έχουμε : J J J

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική

EΡΓΟ-ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ-ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

ΑΝΩΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

ΥΠΟΔΕΙΓΜΑ ΘΕΩΡΗΤΙΚΩΝ ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

σχηματική αναπαράσταση των βασικών τμημάτων μίας βιομηχανικής εγκατάστασης

Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 6ο εξάμηνο

Ειδική Ενθαλπία, Ειδική Θερµότητα και Ειδικός Όγκος Υγρού Αέρα

Transcript:

Associate. Prof. M. Krokida School of Chemical Engineering National Technical University of Athens ΑΠΟΣΤΑΞΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ Equilibrium or Flash Distillation

ΑΠΟΣΤΑΞΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ 1. ΟΡΙΣΜΟΣ ΣΚΟΠΟΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΑΣ 2. ΕΙΣΑΓΩΓΗ - Ιστορικά στοιχεία -Οπτικό υλικό (φωτός, videos, etc) -Χρήσεις, παραδείγματα -Γενικός εξοπλισμός 3. ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ -Αρχές ισορροπίας (θερμοδυναμική, Φαινόμενα μεταφοράς, κλπ) -Ειδικά διαγράμματα 4. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ -Διάγραμμα ροής -Ισοζύγια μάζας/ενέργειας -Βασικά μεγέθη/μεταβλητές -Σχεδιαστικό πρόβλημα (δεδομένα, ζητούμενα) 5. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΕΣ - Γραφική μέθοδος - Radford rice 6. ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ-ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΥ 7. ΕΙΔΙΚΕΣ ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ

Ορισμός Η απόσταξη ισορροπίας ή στιγμιαία απόσταξη αποτελεί μία απλή διεργασία διαχωρισμού, η εφαρμογή της οποίας βασίζεται στην ατμοποίηση μέρους της τροφοδοσίας εντός δοχείου και την επίτευξη ισορροπίας μεταξύ των δύο φάσεων (υγρής-αέριας) που δημιουργούνται. Η εξάτμιση αποτελεί μια από τις ευκολότερες διεργασίες διαχωρισμού. Ένα υγρό ρεύμα που περιέχει διάφορα συστατικά εξατμίζεται μερικώς σε έναν θάλαμο σε συγκεκριμένη πίεση και θερμοκρασία. Αυτό έχεις ως αποτέλεσμα τη δημιουργία δυο φάσεων: μια ατμώδη φάση, εμπλουτισμένη στα πιο πτητικά συστατικά, και μια υγρή φάση, εμπλουτισμένη στα λιγότερο πτητικά συστατικά.

Διάταξη Απόσταξης Ισορροπίας (1) Το υγρό συμπιέζεται και θερμαίνεται και στη συνέχεια διέρχεται μέσω ενός ακροφύσιου μέσα στο θάλαμο. Λόγω της μεγάλης πτώσης πίεσης, ένα μέρος του υγρού ατμοποιείται. Το υγρό ρεύμα συλλέγεται από τον πυθμένα ενώ το αέριο από την κορυφή. Το σύστημα ονομάζεται flash distillation καθώς η εξάτμιση είναι εξαιρετικά γρήγορη από τη στιγμή που εισέρχεται η τροφοδοσία στο θάλαμο. Λόγω της στενής επαφής μεταξύ υγρού και ατμού, το σύστημα στο θάλαμο απόσταξης είναι πολύ κοντά στο στάδιο ισορροπίας.

Πότε Χρησιμοποιείται η Απόσταξης Ισορροπίας; Απόσταξη Ισορροπίας= Ένα ενιαίο στάδιο ισορροπίας 1. Όταν απαιτείται πολύ ακατέργαστος διαχωρισμός π.χ. διαχωρισμός ελαίου/ νερού στη διύλιση αργού πετρελαίου 2. Όταν τα πτητικά συστατικά του μίγματος είναι πολύ διαφορετικά π.χ. αφαλάτωση νερού (4000 εργοστάσια παγκοσμίως, παράγουν 13 εκ. lt πόσιμου νερού.

Οριζόντια Διάταξη Απόσταξης Ισορροπίας Φίλτρο Ζώνη διαχωρισμού φάσεων Φτερά 1. Είσοδος σε δοχείο εκτόνωσης 2. Ζώνη διαχωρισμού φάσεων / Φτερά: πραγματοποίηση διαχωρισμού 3. Φίλτρο (Deminister): Συγκράτηση σταγονιδίων και επιστροφή τους στην υγρή φάση.

Κάθετη Διάταξη Απόσταξης Ισορροπίας

Εφαρμογές Απόσταξης Ισορροπίας Παραγωγή φυσικού αερίου Απομάκρυνση CO 2 και H 2 S Αναγέννηση υδρογονανθράκων Απομάκρυνση νερού Απομάκρυνση βαριών υδρογονανθράκων και Κλασματοποίηση (Απόσταξη Ισορροπίας)

ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΦΑΣΕΩΝ y A, y B y A + y B = 1 A. B. p vapor, T vapor p liquid, T liquid A. B. x A, x B x A + x B = 1 Τ liquid = T vapor (στην ισορροπία) p liquid = p vapor (στην ισορροπία) (Χημικό δυναμικό i) liquid = (Χημικό δυναμικό i) vapor Ρυθμός μεταφοράς μάζας = (εμβαδόν) (συντελεστής μεταφοράς μάζας) (δύναμη) Rate Volume = K y a(y A y A ) Rate Volume = K x a(x A x A ) όπου: K y και K x : ολικοί συντελεστές μεταφοράς μάζας αερίου και υγρού y A : γραμμομοριακό κλάσμα αερίου σε ισορροπία με τη συγκέντρωση του υγρού x A xa : γραμμομοριακό κλάσμα υγρού σε ισορροπία με τη συγκέντρωση του αερίου y Aa: εμβαδόν διεπιφάνειας ανά μονάδα όγκου (m2 /m 3 ).

Εξίσωση ισορροπίας: Προσδιορισμός K Απόσταξη Ισορροπίας y i = K i x i Μη πολικά συστατικά Υψηλές πιέσεις: K i = y i = f i x i όπου οι συντελεστές τάσης διαφυγής (f i ) υπολογίζονται με κυβικές καταστατικές εξισώσεις (π.χ. PR ή SRK). Τα Κi, όταν αναφέρονται σε ελαφρούς υδρογονάνθρακες, υπολογίζονται από ειδικές σχέσεις ή διαγράμματα (πχ. Εξισώσεις McWilliams ή Διαγράμματα depriester). Πολικά συστατικά - Χαμηλές πιέσεις: K i = γ if i s P i s Pe i f i v P όπου (Pe) i = exp v i l P P RT i s (Pe: Poynting effect) γ i υπολογίζονται με Van Laar, Wilson, UNIFAC f s i, f v i υπολογίζονται με Virial P s i υπολογίζεται με Antoine Ιδανικά διαλύματα/ Νόμος Raoult: K i = P i s P l f i v

Προσδιορισμός Κ- Ελαφροί Υδρογονάνθρακες Εξίσωση McWilliams lnk = a T1 T 2 + a T2 T + a T6 + a p1 lnp + a p2 p 2 + a p3 p

Διαγράμματα DePriester σε χαμηλές (Αριστερά) και υψηλές (Δεξιά) θερμοκρασίες- Προσδιορισμός Γραφικά

Απόσταξη Ισορροπίας Τα προβλήματα απόσταξης ισορροπίας λύνονται με τη χρήση τριών σετ εξισώσεων: Δεδομένα ισορροπίας Ισοζύγια μάζας Ισοζύγια ενέργειας

Δεδομένα Ισορροπίας Για Μίγμα Αιθανόλης- Νερού y Eth + y w = 1, x Eth + y w = 1 Τα δεδομένα ισορροπίας δίνονται ως προς το πιο πτητικό συστατικό και μπορούν να παρουσιαστούν γραφικά ως: Διάγραμμα y-x (McCabe- Thiele) Διάγραμμα T- xy Διάγραμμα ενθαλπίας- σύστασης

Διάγραμμα y-x (McCabe- Thiele)

Διάγραμμα θερμοκρασίας- σύστασης (T- xy) Υπερθερμός ατμός Μίγμα υγρούατμού Υπόψυκτο υγρό Αζεότροπο

Θερμοκρασία έναρξης βρασμού- υγροποίησης ΘΕΒ: V = 0 z i = x i z i = y i K i ΘΕY: L = 0 z i = y i z i = K i x i C i=1 C i=1 K i z i = 1 zi K i = 1 Προσδιορισμός κατάστασης ρεύματος διεργασίας Κατάσταση ρεύματος C i=1 K i z i C zi K i i=1 Υπόψυκτο υγρό <1 >1 Κορεσμένο υγρό =1 >1 Μίγμα ατμών- υγρού >1 >1 Κορεσμένος ατμός >1 =1 Υπερθερμός ατμός >1 <1

Διάγραμμα ενθαλπίας- σύστασης Σχεδιασμός ισόθερμων ενθαλπίας- σύστασης μέσω χρήσης βοηθητικής γραμμής (Auxiliary line) 1. Φέρετε κάθετη από την καμπύλη κορεσμένου υγρού στη βοηθητική γραμμή. 2. Από τη βοηθητική γραμμή, φέρετε οριζόντια προς την καμπύλη κορεσμένου ατμού. 3. Η γραμμή που συνδέει τα σημεία της καμπύλης κορεσμένου υγρού και ατμού είναι η ισόθερμη.

Διάγραμμα ενθαλπίας- σύστασης Σχεδιασμός ισόθερμων ενθαλπίας- σύστασης με βάση το διάγραμμα (Α) θερμοκρασίαςσύστασης και y- x 1. Φέρετε κάθετη από το σημείο Α στο σημείο Α. 2. Σε σταθερή θερμοκρασία, βρίσκεται η σύσταση του ατμού σε ισορροπία (Β ). 3. Φέρετε κάθετη από το σημείο Β στο σημείο Β. 4. Η γραμμή που συνδέει τα σημεία Α και Β είναι η ισόθερμη. Όμοια και με βάση το διάγραμμα x-y

Απόσταξη Ισορροπίας- Ισοζύγια Μάζας Παράμετροι Ισοζυγίου Μάζας Σύσταση Τροφοδοσίας: z Σύσταση Ατμώδους Φάσης: y Σύσταση Υγρής Φάσης: x Ρυθμός Ροής Ρεύματος Τροφοδοσίας: F Ρυθμός Ροής Υγρής Φάσης: L Ρυθμός Ροής Ατμώδους Φάσης: V P F T F F X Fi P T P F T F F X Fi P F T F V yi, Hv P F T F FL, xi, h L F z X Fi P T P T P T V yi, Hv V, y, H V V yi, Hv L, xi, h L V yi, Hv L, x, xi, h L X Fi Γενικό Ισοζύγιο Μάζας F = V + L Ισοζύγιο Μάζας Συστατικού ΓΡΑΜΜΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ y = L V x + F V z L, xi, h L F z = V y + L x

Εξίσωση Γραμμής Λειτουργίας (1) y = L V x + F z (1) V Γραμμομοριακό κλάσμα της τροφοδοσίας που εξατμίζεται, f = V/F L = F V L V F V = V = 1 V F V F = 1 f f (2) 1, 2 y = 1 f f x + z f Γραμμομοριακό κλάσμα τροφοδοσίας εναπομείναντος υγρού, q = L/F V = F L L V = L F L = L F 1 L F = q 1 q (3) 1, 3 y = q 1 q x + 1 1 q

Εξίσωση Γραμμής Λειτουργίας (2) y = L V x + F V z Κλίση y intercept (x=0) slope = L V = 1 f f = q 1 q x intercept (y=0) y intercept x = 0 = F V z = 1 f z = 1 1 q z x intercept y = 0 = F L z = 1 1 f z = 1 q z

Γραφική Λύση Απόσταξης Ισορροπίας (1) Η τομή της γραμμής ισορροπίας και της γραμμής λειτουργίας είναι το σημείο στο οποίο το σύστημα βρίσκεται σε ισορροπία x Eth =y Eth =z Eth V/F 1. Φέρετε η γραμμή y=x 2. Φέρετε η γραμμή λειτουργίας με κλίση V/F 3. Το σημείο τομής της γραμμής λειτουργίας με τη γραμμή y=x είναι η σύσταση τροφοδοσίας 4. Οι συστάσεις της υγρής και ατμώδους φάσης προσδιορίζονται από το σημείο τομής της γραμμής λειτουργίας και της καμπύλης ισορροπίας

Γραφική Λύση Απόσταξης Ισορροπίας (2) Κλίση Εξίσωσης λειτουργίας: L = 1, V = 0 f = 0 (Μέγιστη σύσταση της ατμώδους φάσης) L = 0, V = 1 f = 1 (Μέγιστη σύσταση της υγρής φάσης) 1 x Fi /f 0.8 0.6 y γραμμή λειτουργίας -(1-f)/f f=0 L=1, V=0 y 0.4 L=0, V=1 0.2 f=1 0 x x Fi 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 x

Απόσταξη Ισορροπίας- Ισοζύγια Ενέργειας Παράμετροι Ισοζυγίου Ενέργειας Ενθαλπία: h Θερμότητα θαλάμου απόσταξης: Q flash Θερμοκρασία: Τ Ρυθμός Ροής Ρεύματος Τροφοδοσίας: F Ρυθμός Ροής Υγρής Φάσης: L Ρυθμός Ροής Ατμώδους Φάσης: V P F T F F X Fi P T P F T F F X Fi P F T F V yi, Hv P F F z X Fi P T P T P T V yi, Hv V, y, H V V yi, Hv L, xi, h L V yi, Hv Γενικό Ισοζύγιο Ενέργειας T F FL, xi, h L X Fi L, x, xi, h L Fh F + Q flash = VH v + Lh L, Q flash = 0 (αδιαβατική λειτουργία) L, xi, h L Προσδιορισμός ενθαλπιών τροφοδοσίας, υγρού και αέρια ρεύματος/ Ιδανικά Μίγματα h L T, x = x A C PL,A T T ref Λανθάνουσα θερμότητα Εξάτμισης A (T ref ) h F T F, z = z A C PL,A T F T ref + x B C PL,B T T ref + z B C PL,B T F T ref H v T, y = y A λ A + C pv,a T T ref + y B λ B + C pv,b T T ref

Απόσταξη Ισορροπίας - Πολυσυστατικό σύστημα y i = K i x i Fz i = Lx i + Vy i Fz i = Lx i + VK i x i i = 1, C x i = Fz i L + VK i x i = Fz i F V + K i V x i = z i i = 1, C y i = K i z i i = 1, C 1 + K i 1 V F 1 + K i 1 V F C x i = 1, C y i = 1 C x i C y i = 0 C K i z i C z i = 0 i=1 i=1 i=1 i=1 i=1 1 + K i 1 V F i=1 1 + K i 1 V F f V F C = i=1 (K i 1)z i 1 + K i 1 V F = 0 Εξίσωση Rachford-Rice

Αλγόριθμος Επίλυσης Απόσταξης- Πολυσυστατικό σύστημα Εξισώσεις: C i=1 C i=1 z i = 1 1 (K i 1)z i 1 + K i 1 V F = 0 (2) x i = z i 1 + K i 1 V F (3) y i = K i x i (4) F = L + V (5) Q = VH v + Lh L Fh F (6)

Προσδιορισμός V/F (1) 1 0,5 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1-0,5-1 c i=1 y i c i=1 x i = 0

Διαστασιολόγηση κάθετου εξοπλισμού (1) 1. Προσδιορισμός μέγιστης επιτρεπόμενης ταχύτητας ατμού u perm = K drum ρ L ρ v ρ v, 0.1 K drum 0.35 2. Προσδιορισμός εμπειρικής σταθεράς, K drum K drum = Const. exp A + BlnF lv + C(lnF lv ) 2 +D(lnF lv ) 3 +E(lnF lv ) 4 F lv = W L W v ρ v ρ L, Const. = 1.0 ft/s όπου W L, W V : ρυθμός υγρής και ατμώδους φάσης 3. Προσδιορισμός ρυθμού ροής ατμού V lbmol u perm ( ft s )(36000s h = h )A c (ft 2 )ρ v ( lbm ft 3 ) MW vapor ( lbm lbmol ) 4. Εμβαδόν, Διάμετρος και Ύψος θαλάμου κάθετου θαλάμου απόσταξης ισορροπίας A c = V(MW v ) u perm (3600)ρ v D = 4A c π 0.1 h total /D 0.35

Διαστασιολόγηση οριζόντιου εξοπλισμού (2) Εμβαδόν και Διάμετρος οριζόντιου θαλάμου απόσταξης ισορροπίας A T = VMW v u perm 3600 ρ v D = VMW v u perm 3600 ρ v C D = VRT, ιδανικά αέρια u perm 3600 C P όπου u perm = K drum ρ L ρ v ρ v, K horizontal = 1.25K vertical