Teplosměnná plocha

- Na jedné straně tepelně vodivé přepážky dochází ke kondenzaci topné páry, na druhé k varu roztoku

- Prostup tepla … odkud lze spočítat teplosměnnou plochu vařáku A, k tomu potřebujeme znát součinitel prostupu tepla K

Stupňový kontakt fází: konstrukce patrových kolon, rovnovážný stupeň, účinnost stupně, celková účinnost. Na zvoleném příkladu (destilace, rektifikace, nebo kapalinová extrakce) napište materiálovou bilanci stupně a příslušnou rovnováhu mezi fázemi.

Stupňový kontakt fází je realizován v zařízeních s oddíly – stupni – ve kterých se obě fáze nejprve dispergují, po určitou dobu zůstávají v těsném kontaktu a pak se oddělí a odvedou jako produkty, nebo se celý proces opakuje v následujícím stupni

Běžnou technickou realizací stupně je patro

- Sítové patro – přepadem shora do něj přitéká kapalina a perforovaným dnem patra zdola proudí plyn nebo pára, která ve vrstvě kapaliny na patře vytváří bubliny nebo pěnu a tím se vytváří velký mezifázový povrch, vrstva kapaliny je udržována jezem, přes který přetéká a proudí na nižší patro

- Kloboučková patra s kapalinovým uzávěrem – ten zamezuje nežádoucímu průchodu kapaliny perforovaným dnem sítového patra

- Ventilová patra – jsou podobná sítovým, ale otvory jsou opatřeny svisle se pohybujícími ventily, které v závislosti na průtoku plynné fáze vhodně regulují svým zdvihem průtok kapaliny

Soustava pater – kolona, věž

Patrové kolony se používají hlavně pro rektifikaci, absorpci a desorpci

Rovnovážný stupeň– teoretický stupeň, vystupující fáze jsou v rovnováze a dokonale odděleny

Ve skutečném stupni však rovnováhy dosaženo není

Účinnost ve fázi = účinnost je tedy mírou dosažení rovnováhy a její hodnota může být v rozmezí 0 – 1

Celková účinnost se vztahuje k celému vícestupňovému zařízení kde N je počet rovnovážných stupňů a N_skut je počet skutečných stupňů potřebných k dosažení stejného rozdělení složek

Kapalinová extrakce v systémech s nemísitelnými rozpouštědly. Vyjádření fázové rovnováhy, představa rovnovážného stupně, účinnost nerovnovážného extrakčního stupně. Grafické a numerické řešení jednostupňové a opakované extrakce. Princip protiproudé extrakce. Typy extraktorů.

Extrakce – separační metoda, při které se jedna či více kapalných nebo pevných složek rozpouští v kapalině, která se s původní směsí nemísí, nebo se s ní mísí pouze omezeně

U třísložkové extrakce chceme oddělit složku A (extrahovaná složka) od složky C (původní rozpouštědlo), které jsou vzájemně rozpustné a které přicházejí jako surovina (F) do extrakčního zařízení. K surovině přidáváme extrakční činidlo (S), ve kterém převládá složka B (přidávané rozpouštědlo). Extrakční činidlo může také obsahovat malé množství látky A. Původní rozpouštědlo C a přidávané rozpouštědlo B jsou vzájemně nemísitelné, popř. omezeně mísitelné, složka A je rozpustní v obou rozpouštědlech. Po smíchání obou roztoků se vytvoří dvoufázová směs a dochází k transportu složky A mezi oběma fázemi. Po ustavení fázové rovnováhy oddělíme obě fáze tak, že je necháme rozdělit sedimentací díky jejich rozdílné hustotě. Fáze tvořená převážně rozpouštědlem B – extrakt (E) a druhá fáze, kde převládá C – rafinát (R). Oddělení složek není 100%-ní.

Pro vyjádření koncentrací složek A, B, C v jednotlivých proudech se využívá hmotnostních zlomků. Používají se také relativní hmotnostní zlomky W – u proudů (surovina a rafinát) obsahující hlavně C, a relativní hmotnostní zlomky U u proudů extrakčního činidla a extraktu (tedy obsahující hlavně složku B).

Proces může být vsádkový nebo kontinuální. Kontakt obou fází je buď stupňový nebo spojitý. Ve všech extraktorů se tvoří co největší mezifázová plocha pro intenzifikaci přestupu hmoty.

Pro zlepšení výtěžku používáme opakovanou extrakci.

Pro více stupňů se užívají kolonové extraktory, které mají protiproudý tok fází a to buď stupňový nebo spojitý. Dále je můžeme rozdělit na ty s přívodem energie nebo bez přívodu energie.

Mísič-usazovák – pomocí rotačního činidla dochází k dispergaci fází, v usazováku se obě fáze rozdělí, hlavní nevýhodou je nutnost velkých rozměrů, množství extrakčního činidla, velké energetické nároky – čerpání, míchání

Extraktor Scheibel – má oblast s míchadlem a oblast uklidňovací, mezi míchanými zónami jsou uklidňovací oblasti tvořené vrstvami kovové síťky – zde dochází k dělení fází a zároveň síťky slouží k potlačení axiálního (podélného) promíchávání obou fází a narušování protiproudého režimu

V kolonových pulsačních extraktorech je energie dodávána prostřednictvím pulsující kapaliny, pulsy jsou vytvářeny ve spodní části kolony speciálními pístovými čerpadly.