hemické ižiierstvo 2 adaie 2 adaie: Acetó sa z vodého roztoku extrahuje trichlórmetáom pri teplote 25. urovia (2 kg) obsahuje 55 hmot. % acetóu a vodu. Na extrakciu sa používa 5 kg čistého extrakčého rozpúšťadla. Vypočítajte zložeie a hmotosť extraktu a rafiátu, ak máte k dispozícii rovováže údaje Rafiát xtrakt x A x B x y A y B y.9295.8535.86.73.6795.6267.527.47 74.65.37.95 6.388.3575.465.578.589.54.68.79..7.6.375.652.46.4.9.33.29.3.426.89.34.28 78 766.376.4297.482.574.634.8932.7832.7.685.5392.4753.337 626 Riešeie: Nakoľko emáme k dispozícii aalytický tvar rovice, ktorá opisuje rovováhu kvapalia kvapalia, príklad vyriešime pomocou rovovážeho a distribučého diagramu. Oba diagramy zostrojíme a základe rovovážych údajov, ktoré sú k dispozícii..9.8.7.6 x, y.5.4.3. B A..3.4.5.6.7 V rovovážom diagrame je modrou farbou zázoreá rafiátová a ružovou extraktová vetva biodálej krivky. eleé prerušovaé čiary predstavujú koódy.
hemické ižiierstvo 2 adaie 2.7.6.5.4 y.3...3.4.5.6.7 Pri kombiovaom grafickom a umerickom riešeí si v prvom okamihu potrebujeme v rovovážom diagrame zázoriť polohu bodov, ktoré zodpovedajú zložeiu suroviy = [x B, x ] a extrahovadla = [y B, y ]. Potom, a základe materiálovej bilacie dokážeme zázoriť polohu bodu = [x B, x ], ktorý zodpovedá hypotetickej zmesi vzikutej zmiešaím suroviy a extrahovadla. V asledujúcej tabuľke sú zhruté údaje uvedeé v zadaí príkladu. m/kg x A, y A x, y urovia 2.45.55 xtrahovadlo 5 mes Rafiát xtrakt elková materiálová bilacia, bilacia jedotlivých zložiek a väzbová podmieka (súčet hmotostých zlomkov) sú vyjadreé asledujúcimi rovicami: m + m = m = mr + m m x + m y = m y = m x + m y i= A, B, i i i R Ri i x = y = j =, R k =,, ji i= A i= A ki Na základe týchto rovíc dokážeme dopliť údaje v riadku mes v predošlej tabuľke: m = m + m = 2 + 5 = 35kg yb = ( m xb + m yb ) / m = (2.55 + 5 ) / 35 =.34 y = ( m x + m y ) / m = (2 + 5 ) / 35 =.429 y = y y =.34.429 = 57 A B Takže dokážeme v rovovážom diagrame zázoriť polohu bodov = [.55, ], = [, ] a = [.34,.429]
hemické ižiierstvo 2 adaie 2 x, y.9.8.7.6.5.4.3. B A..3.4.5.6.7 Výsledky výpočtov sú zazačeé v tabuľke: m/kg x A, y A x, y urovia 2,45,55 xtrahovadlo 5 mes 35,257,34,429 Rafiát xtrakt Druhý krok riešeia vychádza zo zámej skutočosti, že zložeie hypotetickej zmesi zodpovedá bodu a ploche pravouhlého trojuholíka rovovážeho diagramu, ktorý leží a spojici (t.j. koóde) bodov a R. Tieto body predstavujú zložeiu príslušého extraktu a rafiátu. Preto ám postačuje ájsť koódu, ktorá prechádza bodom a a základe materiálovej bilacie vypočítať hmotosť extraktu a rafiátu s daým (odčítaým) zložeím. Pri hľadaí vhodej koódy budeme potrebovať distribučý diagram. kôr, ako začeme s hľadaím vhodej koódy, je vhodé ohraičiť si oblasť, v ktorej ju budeme hľadať. Pri pohľade a rovovážy diagram je zjavé, že sledovaá koóda leží medzi koódami vyjadreými rovovážym zložeím asledujúcich rafiátov a extraktov x A.86.73 x B.95 6 x.79. y A.33.29 y B 766.376 y.7.685 Odhadom je rovováže zložeie rafiátu vyjadreé hmotostým zlomkom B = 4. V tom prípade, je rovováže zložeie extraktu vyjadreé molovým zlomkom y B =.344
hemické ižiierstvo 2 adaie 2.7.6.5.4 y.3...3.4.5.6.7 Leže, ako vido z rovovážeho diagramu, odhadutá koóda vedie tese vedľa bodu a preto musíme hľadaie zopakovať..9.8.7.6 x, y.5.4.3. B A. R.3.4.5.6.7 Ďalší odhad je B = 42 a y B =.346.
hemické ižiierstvo 2 adaie 2.7.6.5.4 y.3...3.4.5.6.7 Teto odhad je správy, ako vido aj z rovovážeho diagramu.9.8.7.6 x, y.5.4.3. B A. R.3.4.5.6.7 Obsah zložiek A a v extrakte a rafiáte dokážeme odčítať (hoci ie ajpresejšie) z rovovážeho diagramu. Prípade ich môžeme vypočítať a základe lieárej iterpolácie. Hmotosť extraktu a rafiátu dopočítame a základe materiálovej bilacie a všetky údaje doplíme do tabuľky
hemické ižiierstvo 2 adaie 2 m y = ( m m ) x + m y B RB B m = m ( y x ) /( y x ) = 35(.34 42) /(.346 42) = 242.7 kg B RB B RB m = m m = 35 242.7 = 7.3kg R m/kg x A, y A x, y urovia 2.45.55 xtrahovadlo 5 mes 35 57.34.429 Rafiát 7.3.749 42.9 xtrakt 242.7.9.346.635
hemické ižiierstvo 2 adaie 3 adaie: kg vodého roztoku obsahuje 3 hmot. % kyseliy mliečej. Kyselia mlieča sa z tejto zmesi extrahuje izoamylalkoholom. xtrakčé rozpúšťadlo obsahuje 2 hmot. % kyseliy mliečej. xtrakcia sa uskutočňuje v troch stupňoch s prídavkom 75 kg extrahovadla v každom stupi. Vypočítajte zložeie a hmotosť koečého rafiátu a sumáreho extraktu za predpokladu ustáleia rovováhy v každom stupi. Aký je výťažok extrahovaej látky v sumárom extrakte? Riešeie: Na základe údajov z tabuliek zostrojíme rovovážy a distribučý diagram pre trojzložkový systém voda-kyselia mlieča izoamylalkohol..9.8.7.6 x, y.5.4.3. B A..3.4.5.6.7.8.9.35.3 5 y.5..5.5..5 5.3.35 Je zjavé, že ebudeme potrebovať celý pravouhlý trojuholík (rovovážy diagram), ale le jeho časť, ktorá zobrazuje oblasť obmedzeej miešateľosti pôvodého a extrakčého rozpúšťadla.
hemické ižiierstvo 2 adaie 3 Nakoľko pozáme rovováže údaje, zložeie a možstvo suroviy, ako aj zložeie a možstvo extrahovadla použité v jedotlivých stupňoch extrakcie, môžeme začať s riešeím. V rovovážom diagrame zázoríme polohu bodov, ktoré zodpovedajú zložeiu suroviy = [x B, x ] a extrahovadla = [y B, y ]. Potom, a základe materiálovej bilacie dokážeme zázoriť polohu bodu = [x B, x ], ktorý zodpovedá hypotetickej zmesi vzikutej zmiešaím suroviy a extrahovadla. = x, y.9.8.7.6.5.4.3. A.5..5 5.3.35 V asledujúcej tabuľke sú zhruté údaje, ktoré sa týkajú riešeia prvého stupňa extrakcie.. stupeň m/kg x A, y A x, y urovia.7.3 xtrahovadlo 75.2.98 mes 75.4.8.42 Rafiát 727.7.74 22.37 xtrakt 22.3.58.5.692 Údaje vo štvrtom riadku tabuľky (mes) sme získali riešeím materiálovej bilacie v tvare m = m + m = + 75 = 75kg yb = ( m xb + myb ) / m = (.3+ 75.2) /75 =.8 y = ( m x + my) / m = ( + 75.98) /75 =.42 y = y y =.8.42 =.4 A B V ďalšom kroku sme v trojuholíkovom diagrame zázorili polohu bodu = [.8,.42] a ašli koódu, ktorá prechádza cez teto bod. úradice bodov zodpovedajúcich rovovážemu zložeiu extraktu a rafiátu po prvom stupi extrakcie sú = [.5,.692] a R = [22,.37]. pôsob odčítaia týchto hodôt je zázoreý v distribučom diagrame.
hemické ižiierstvo 2 adaie 3.35.3 5 y.5..5.5..5 5.3.35 =.9.8.7 x, y.6.5.4.3. 2 = R A.5..5 5.3.35 Údaje v piatom a šiestom riadku tabuľky doplíme a základe výpočtov, ktoré vyplývajú z materiálových bilacií, alebo a základe pákového pravidla. myb = ( m m) xrb + myb m = m( yb xrb) /( yb xrb ) = 75(.8 22) /(.5 22) = 22.3kg m = m R /R m = m m = 75 22.3 = 727.7 kg R
hemické ižiierstvo 2 adaie 3 V druhom stupi sa suroviou stáva rafiát z prvého stupňa extrakcie. Nakoľko sme jeho hmotosť a zložeie zistili predošlým výpočtom, stačí postup opakovať s ovými údajmi. Výsledky kombiovaého riešeia je zhruté v asledujúcej tabuľke a zázoreé v rovovážom a distribučom diagrame. Výpočty sa uskutočňovali aalogicky, ako v prípade. stupňa extrakcie. = = 2.9.8.7.6 x, y.5.4 2.3. 3 = R 2 2 = R A.5..5 5.3.35.35.3 5 y.5..5.5..5 5.3.35 2. stupeň m/kg x A, y A x, y urovia 727.672.74658 22.37342 xtrahovadlo 75.2.98 mes 477.7.365.9.56 Rafiát 523.2.8.59.3 xtrakt 954.5 9.98.773
hemické ižiierstvo 2 adaie 3 Podobe sme postupovali aj v treťom extrakčom stupi, keď sa suroviou stal rafiát z predchádzajúceho stupňa, t.j. R 2. = = 2 = 3.9.8.7.6 3 x, y.5.4 2.3. 3 = R 2 2 = R B A.5. R.5 5.3.35.35.3 5 y.5..5.5..5 5.3.35 3. stupeň m/kg x A, y A x, y urovia 523.2.8.59.3 xtrahovadlo 75.2.98 mes 273.2.333.77.59 Rafiát 376.8.862..28 xtrakt 896.4.5.63.822
hemické ižiierstvo 2 adaie 3 Rafiát po treťom stupi extrakcie je koečý. Jeho hmotosť a zložeie je uvedeé v predchádzajúcej tabuľke. ložeie extraktu a jeho hmotosť zistíme tak, že sčítame hmotosti extraktov po každom extrakčom stupi a hmotosti jedotlivých zložiek v týchto extraktoch. m = m+ m2 + m3 = 22.3+ 828.2 + 72 = 2873.2kg y = ( m y + m y + m y ) / m = (23.3.5 + 954.5.98 + 896.4.63) / 2873.2 =.6 B B 2 B2 3 B3 Výsledky sú zosumarizovaé v asledujúcej tabuľke. m/kg x A, y A x, y xtrakt 22.3.58.5.692 xtrakt 2 954.5 9.98.773 xtrakt 2 896.4.5.63.822 xtrakt Σ 2873.2.35.6.759 Výťažok extrahovaej látky (kyseliy mliečej) v extrakte môžeme vypočítať dvoma spôsobmi: YB = ( m yb Σ m yb ) / m xb = (2873.2.6 3 75.2) /(.3) =.862 = 86.2 % Y = ( m x m x ) / m x = (.3 376.8.) /(.3) =.862 = 86.2 % B B R3 RB3 B
hemické ižiierstvo 2 adaie 4 adaie: kg h - roztoku, ktorý obsahuje 5 hmot. % heptáu a bezé, sa pri 4 bezé extrahuje dimetylsulfoxidom (DMO) tak, aby koečý extrakt obsahoval 25 hmot. % a rafiát 5 hmot. % bezéu. xtrakcia sa uskutočňuje v protiprúdovom extraktore typu miešač-usadzovač. Predpokladáme, že v každom stupi extraktora sa dosiahe rovováha. Vypočítajte spotrebu extrakčého rozpúšťadla, ktoré obsahuje 98 hmot. % DMO a 2 hmot. % bezéu, počet teoretických kotaktov potrebých a dosiahutie žiadaého rozdeleia suroviy, miimálu spotrebu extrakčého rozpúšťadla a zložeie koečého extraktu pri miimálej spotrebe extrakčého rozpúšťadla. Rafiát xtrakt x A x B x y A y B y.994.99.827.749.673.6.56.446 67.7.83.6 33 99.348.384.446.47.439.6.8.3.8.28.4.55.8 63.39.8.22.27.34.44.56.66.89.55..66 2 6 92.343.389.982.923.863.8.736.683.642.568.499 Riešeie: Na základe rovovážych údajov zostrojíme rovovážy a distribučý diagram pre trojzložkový systém heptá bezé DMO. Pri riešeí využijeme opäť le tú časť trojuholíkového rovovážeho diagramu, v ktorej sa achádza biodála krivka. Nesmieme tiež zabudúť, že hypotetický bod O sa achádza mimo diagramu. Preto si zhruba potrebujeme zakresliť polohu bodov,, R a, aby sme určili, či bod O sa bude achádzať ad, alebo pod rovovážym diagramom..9.8.7.6 x, y.5.4.3. R B A..3.4.5.6.7.8.9 o smeríc priamok R a vidíme, že ich priesečík, t.j. bod O, bude ležať v tomto prípade ad rovovážym diagramom.
hemické ižiierstvo 2 adaie 4 y.5.45.4.35.3 5.5..5.5..5 5.3.35.4.45.5 o zámych údajov o zložeí suroviy, extrahovadla, koečého rafiátu a koečého extraktu, dokážeme zistiť polohu zmesi, ktorá by vzikla zmiešaím suroviy a extrahovadla. Okrem toho pozáme hmotostý prietok suroviy a tak, a základe materiálovej bilacie (pákového pravidla) dokážeme vypočítať hmotosté prietoky použitého extrahovadla, koečého extraktu a koečého rafiátu..8.6 x, y.4 A..3.4.5 R x B, y B V skutočosti sa jedá o riešeie sústavy rovíc v tvare m + m = m = m + m R m x + m y = m y = m y + m x i = A, B, i i i i R R i
hemické ižiierstvo 2 adaie 4 K dispozícii máme teda štyri rovice (celková materiálová bilacia + materiálové bilacie 3 zložiek), pomocou ktorých dokážeme vypočítať všetky ezáme, t.j. hmotosté prietoky extrahovadla, hypotetickej zmesi, koečého rafiátu a koečého extraktu. pôsoby riešeia: a) sústava troch rovíc o troch ezámych (m, m R a m ) b) aalytické riešeie zložeia zmesi, ako priesečík priamok a R c) grafické riešeie, t.j. pákové pravidlo a) V sústave materiálových bilacií, ktorá je uvedeá a predošlej strae, sú le tri rovice lieáre ezávislé. Na druhej strae však môžeme z riešeia predbeže vypustiť jedu ezámu m. ískame tak sústavu troch rovíc o troch ezámych (m, m R a m ). m + m = m + m R mxb + myb = m y B + mr x R B m x + m y = m y + m x B R R Riešeie takéhoto problému spočíva buď v postupej elimiácii premeých, alebo maticovým počtom. Použime apr. prvý postup. V tom prípade m = m + m R m mxb + ( m + m ) R m yb = m y B + mr x R B m x + ( m + m m ) y = m y + m x R R R a získame dve rovice o dvoch ezámych m( xb yb) = m ( y ) ( ) B yb + mr x R B yb m( x y) = m ( y ) ( ) y + mr x R y z ktorých ďalšou elimiáciou dostaeme rovicu s jediou ezámou, apr. m = [ m ( ) ( )]/( ) xb yb mr x R B yb y B yb m ( x y ) = ( y y )[ m ( x y ) m ( x y )]/( y y ) + m ( x y ) odkiaľ m m R R B B R R B B ( y y ) ( ) xb yb ( x y ) ( yb y ) B = m ( y y ) ( ) xr B yb ( xr+ y ) ( yb y ) B (.6972.98) (.5.2) (.98) (5.2) = = 46. 5 kg h (.6972.98) (.5.2) (.72.98) (5.2) m = [(.5.2) 46.5(.5.2)]/(5.2) = 232.6 kg h m = m + m 232.6 46.5 449. R m = + = kg h Ako vido, postup je pomere áročý a ľahko sa pri ňom pomýlime. B B R R b) Pri tomto spôsobe riešeia budeme ajskôr hľadať bod. Polohu bodu = [y B, y ] určíme ako priesečík priamok a R. V rovie je priamka defiovaá rovicou y = kx + q. Hodotu smerice a úseku určíme apr. zo zámych súradíc dvoch bodov tejto priamky, ktoré v oboch prípadoch máme k dispozícii. Priamka (treba si uvedomiť, že súradice týchto bodov sú = [x B, x ] a = [y B, y ]) x = k x + q y = k y + q B B
hemické ižiierstvo 2 adaie 4 mericu a úsek, ktorý vytía priamka a osi y, zistíme elimiáciou a to tak, že rovice odčítame x y = k x k y B B k = ( x y ) /( xb yb ) = (.98) /(.5.2) = 2.42 q = x k x = ( 2.42).5 =.2 B Podobe, pre priamku R (pre súradice bodov R =[B, ] a =[y B, y ]) platí x y = k x k y R R RB R B kr = ( xr ) /( ) (.72.6972) /(.5 5) 3.45 y xr B y B = = q = x k x =.72 3.45.5 =.653 R R R RB Pričom polohu bodov R = [.5,.72] a = [5,.6972] bolo potrebé odčítať v rovovážom diagrame. Nakoiec polohu bodu = [y B, y ] určíme riešeím sústavy rovíc y = k y + q y = k y + q B RN B RN Pretože teto bod je spoločý pre obe priamky. Rovice opäť odčítame a vypočítame x-ovú súradicu bodu (y B ) = k yb + q ( krn yb + qrn ) y = ( q q ) /( k k ) = (.2 (.653)) /(3.45 ( 2.42)) =. 26 B potom RN RN y = 2.42 6 +.2 =.58 Ďalej použijeme materiálovú bilaciu m + m = m = m + m R m x + m y = m y = m y + m x B Bi B B R RB ktorej použijeme ajskôr prvú časť m + m = m mxb + myb = ( m + m) yb m = m( xb yb) /( yb yb) = (.5 6) /(6.2) = 449. = + = + 449. = 2449. m m m kg h Podobe môžeme vypočítať hmotosté prietoky koečého rafiátu a extraktu m = m mr m y = ( m m ) y + m x m m B R B R R B R kgh = m ( y y ) /( x y ) = 2449(6 5) /(.5. 25) = 46.3 kg h B B R B = 2449 46.3 = 232.7 kg h B c) Aj predošlý postup je pomere komplikovaý a preto sa ajčastejšie používa grafický spôsob riešeia (pákové pravidlo). V tomto prípade zakreslíme do rovovážeho diagramu spojice a R a zmeriame, apr., vzdialeosti a a tiež R a. Platí m = m / = 6.5 cm/ 4.5 cm = 444.4 kg h m m R = m + m = + 444.4 = 2444.4 kgh = m / R = 2444.4.95 cm/ 5.7 cm = 47.4 kg h m = m m = 2444.4 47.4 = 37. kg h R
hemické ižiierstvo 2 adaie 4 Ako vido, v porovaí s predošlými spôsobmi výpočtu je teto podstate rýchlejší, ale tiež oveľa meej presý. Naviac chyby pri odčítaí vzdialeostí sa môžu kumulovať, čo môže spôsobiť veľmi veľké rozdiely vypočítaých hodôt (.3 % pre m, 2. % pre m R pri pomere pozorom odčítaí vzdialeostí). Ďalej potrebujeme zistiť počet teoretických stupňov protiprúdového extraktora. Riešeie je grafické. Najskôr zostrojíme bod O, priesečík priamok R a, podľa upraveej celkovej materiálovej bilacie extraktora m + m = m + m / R m m m m = m = m m O R.4 O.2 x, y.8.6.4 A R..3.4.5.5.4.3 y y...3.4.5
hemické ižiierstvo 2 adaie 4 a predpokladu, že v každom stupi extrakčého zariadeia sa ustáli rovováha, v distribučom diagrame vieme odčítať rovováže zložeie rafiátu, ktorý opúšťa prvý stupeň extraktora, R (koóda R )..4 O.2 x, y.8.6.4 A R..3 R.4.5 ároveň vieme upraviť materiálovú bilaciu prvého stupňa extraktora m + m = m + m / m m R 2 2 m m = m = m m O R 2 Takže bod O leží aj a priamke 2 R a bod 2 je jedým z bodov extraktovej časti biodálej krivky..4 O.2 2 x, y.8.6.4 A R..3 R.4.5
hemické ižiierstvo 2 adaie 4 Ďalší postup riešeia kopíruje grafické riešeie zložeia prúdov vstupujúcich do a vystupujúcich z prvého stupňa extrakčého zariadeia. Najskôr ájdeme koódu, ktorá spojí body zodpovedajúce rovovážemu zložeiu rafiátu a extraktu v druhom (treťom,..., -tom) stupi extraktora. Potom zostrojíme spojicu bodu, ktorý zodpovedá zložeiu rafiátu s bodom O. Kde táto čiara prete extraktovú časť biodálej krivky, tam odčítame zložeie príslušého extraktu (vyplýva to z materiálovej bilacie príslušého extrakčého stupňa). Postup sa opakuje dovtedy, kým zložeie rafiátu ezodpovedá zadaému zložeiu koečého rafiátu, alebo je obsah zložky B v tomto prúde prvýkrát ižší ež je požadovaá hodota v koečom rafiáte. Nasledujúce obrázky a tabuľka zázorňujú výsledky riešeia.4 O.2 4 2 x, y.8.6.4 A R R R R. R.3 R.4.5 3.5.4.3 y...3.4.5 Ako vido, a dosiahutie požadovaej čistoty rafiátu je potrebých päť rovovážych extrakčých stupňov. Pre úplosť sú všetky iformácie o zložeí jedotlivých prúdov zhruté v asledujúcej tabuľke. Všetky uvedeé hodoty boli počítaé aalyticky, ie odčítaé z grafu a počítaé použitím pákového pravidla.
hemické ižiierstvo 2 adaie 4 Prúd R O R 2 R 2 3 R 3 4 R 4 5 R 5.5.2 6.5 5.8.335.4.99.74.9.4.6.25.37 x, y.98.58.7.697.372.38.828.6.93..939.7.956.7 Na záver máme určiť miimálu spotrebu extrahovadla. Toto možstvo predstavuje limitú hodotu, pri ktorej by sme dokázali dosiahuť požadovaý obsah extrahovaej zložky v koečom rafiáte ( ). Na dosiahutie uvedeého cieľa by sme však potrebovali zariadeie s ekoeče veľkým počtom extrakčých stupňov. praktického hľadiska hľadaie miimálej spotreby extrahovadla zameá ájsť taký extrakt, ktorý obsahuje maximále možstvo extrahovaej látky max (použijeme málo extrahovadla a preto bude obsah extrahovaej látky v extrakte vyšší). Poloha tohto bodu v rovovážom diagrame ie je ľubovoľá, ale musí spĺňať podmieku, že leží a koóde, ktorej predĺžeie prechádza cez bod. Poloha bodu max a súradice príslušej koódy sú zázoreé v asledujúcom rovovážom a distribučom diagrame..8.6 m x, y.4 mi R m A R..3.4.5.5.4 y max.3 y. x..3.4 Rmax.5
hemické ižiierstvo 2 adaie 4 A áslede môžeme pre určeé podmieky vypočítať miimálu spotrebu extrahovadla. Prúd R max.5.2.5.357 x, y.98.7.547 m m m R R max mi = m ( y y ) ( ) xb yb ( x y ) ( yb y ) B ( y y ) ( ) xr B yb ( xr+ y ) ( y y ) B (.547.98) (.5.2) (. 98) (.357.2) = = 3888. kg h (.547.98) (.5.2) (.72.98) (.357.2) B = [(.5.2) 388.8(.5.2)]/(.357.2) = 389.7 kg h m = m + mr m = 389.7 + 388. 8 = 778.5 kg h max
hemické ižiierstvo 2 adaie 4 adaie: Kyselia octová sa z vodého roztoku extrahuje izopropyléterom v protiprúdovom extrakčom zariadeí typu miešač usadzovač. Na extrakciu 5 kg h - zmesi s obsahom 4 hmot. % kyseliy octovej sa používa extrahovadlo, ktoré obsahuje 3 hmot. % extrahovaej zložky. V koečom rafiáte esmie obsah extrahovaej zložky presahovať hmot. %. Na extrakciu sa spotrebuje trojásobok miimáleho možstva extrahovadla, ktoré je potrebé a dosiahutie predpísaého obsahu kyseliy octovej v koečom rafiáte. istite zložeie koečého extraktu pri miimálej spotrebe extrahovadla, počet skutočých kotaktov, ak priemerá účiosť jedotlivých kotaktov je 5 %, a tiež možstvo a zložeie zmesí, ktoré pripravíme oddestilovaím extrakčého rozpúšťadla z koečého extraktu a rafiátu. x A x B y A y B.98.97.955.97.844.7.589.45.37.7.4.29.64.33 55.367.443.464.5.7.8..9.39.69.8.5.2.4.8.9.48.4 6.3.362 Riešeie: Na základe rovovážych údajov zostrojíme rovovážy a distribučý diagram pre trojzložkový systém voda kyselia octová izopropyléter. kôr ako začeme s grafickým riešeím počtu rovovážych kotaktov, musíme zistiť spotrebu extrahovadla. Vieme, že má byť trojásobkom miimálej spotreby. Pri extrakcii je miimále spotreba extrahovadla defiovaá ako miimále možstvo, ktoré zabezpečí vytvoreie dvoch fáz. V prípade protiprúdovej extrakcie, však musíme prihliadať aj a požiadavku maximáleho obsahu extrahovaej zložky v koečom rafiáte. Porovaie týchto dvoch spôsobov určeia miimálej spotreby (bez a tiež s obmedzeím obsahu extrahovaej zložky v koečom rafiáte) je zázoreé v asledujúcich obrázkoch a v tabuľke. V prvom prípade, keď eberieme do úvahy požiadavku a obsah zložky B v koečom rafiáte, je miimála spotreba extrahovadla určeá podmiekou, aby po zmiešaí suroviy a extrahovadla vzikla dvojzložková zmes. Teoreticky sa tak bod, predstavujúci zložeie hypotetickej zmesi, môže po spojici dostať až a rafiátovú vetvu biodálej krivky mi. V tom prípade by sme získali veľké možstvo rafiátu s veľkým obsahom extrahovaej zložky (R max = mi ) a miimále možstvo (limite sa blížiace k ule) extraktu s veľkým obsahom extrahovaej látky ( max )..8.6 max mi max x, y.4 R max = mi A R..3.4.5 R max Ak berieme do úvahy zložeie koečého extraktu pri protiprúdovej extrakcii, tak miimála spotreba extrahovadla, potrebá a dosiahutie tohto cieľa závisí od polohy bodu max, t.j. od zložeia koečého
hemické ižiierstvo 2 adaie 4 extraktu, ktorý obsahuje maximále možstvo extrahovaej látky za uvedeých podmieok. Teto bod leží a koóde, ktorej predĺžeie prechádza cez bod. V tom prípade, by sme požadovaé rozdeleie suroviy dosiahli v zariadeí s ekoečým počtom rovovážych kotaktov. Miimálu spotrebu extrahovadla by sme vypočítali a základe materiálovej bilacie (pákového pravidla) pretože priesečík spojíc a R max max ám poskyte zložeie hypotetickej zmesi pri miimálej spotrebe extrahovadla ( mi )..5.4.3 y y m y ma. max ma..3.4.5 ložeie koečého rafiátu eobmedzeé obmedzeé B =. m/(kg h - ) m/(kg h - ) 5.4 5.4 mi 25.57.3 572.73.3 mi 525.57.382 72.73 2 R 525.57.382 27.48. max 3 82.25 37 Ďalší postup riešeia vychádza z iformácie o tom, že skutočá spotreba extrahovadla predstavuje trojásobok miimálej spotreby, ktorá je uvedeá v zadaí príkladu. Keby sme v tomto prípade brali do úvahy miimálu spotrebu extrahovadla určeú prvým spôsobom (t.j. jediou podmiekou je vzik dvoch fáz pri zmiešaí suroviy a extrahovadla), príklad by sme edokázali vyriešiť. právy postup je taký, keď za skutočú spotrebu extrahovadla považujeme trojásobok miimálej spotreby vypočítaej druhým spôsobom (t.j. berúc do úvahy požadovaé zložeie koečého rafiátu). V tom prípade, a základe materiálovej bilacie (pákového pravidla) môžeme vypočítať asledujúce údaje. m/(kg h - ) m/(kg h - ) 5.6.4 78.2.3.97 228.2.35.3.75 R 236.5.879..2 98.7.47.5.838
hemické ižiierstvo 2 adaie 4.2 O x, y.8.6.4 A..3.4.5 R R V rovovážom diagrame je zázoreý aj bod O. Jeho poloha je, a základe materiálovej bilacie celého extrakčého zariadeia, určeá priesečíkom priamok R a. Okrem toho je v trojuholíkovom diagrame zakresleá poloha koódy R, ktorú dokážeme odčítať v distribučom diagrame (pre záme zložeie koečého extraktu y odčítame zložeie rovovážeho rafiátu ). Táto koóda spája body zodpovedajúce zložeiu rovovážeho rafiátu a extraktu, ktoré získame v prvom stupi protiprúdového extraktora..5.4.3 y y...3.4.5 Ak budeme bilacovať le teto prvý miešač-usadzovač, zistíme, že priamka R 2 tiež prechádza cez bod O. ameá to, že ak zostrojíme priamku R O, jej priesečík s extraktovou vetvou biodálej krivky predstavuje bod zodpovedajúci zložeiu rovovážeho extraktu z druhého stupňa uvažovaého extrakčého zariadeia 2. Pre teto bod y 2 môžeme v distribučom diagrame odčítať zložeie rovovážeho rafiátu 2, a potom rovakým spôsobom pokračovať v riešeí.
hemické ižiierstvo 2 adaie 4.2 O 2.8 x, y.6.4 R 2 R A..3.4.5 R.5.4.3 y...3.4.5 Postup, hľadaie extraktu i+ z asledujúceho stupňa extrakčého zariadeia ako priesečík spojice R i O a extraktovej vetvy biodálej krivky, a ásledé odčítaie zložeia rovovážeho rafiátu R i+ v distribučom diagrame, opakujeme dovtedy, kým i. V asledujúcej tabuľke a obrázkoch je zázoreé riešeie tohoto príkladu. Postup jedotlivých výpočtov zodpovedá spôsobu použitému pri riešeí adaia 4. Prúd R O R 2 R 2 3 R 3 4 R 4 5 R 5.4.3.3..5.9 57.65.74.45 6.37.6.34.99 x, y..97.75.2.838.2.34.9.25.937.23.948.2.952.2
hemické ižiierstvo 2 adaie 4.2 O 5 4 3 2 x, y.8.6.4 R 5 R3 R 4 R 2 A. R.3.4.5 R.5.4.3 y...3.4.5