Lepárlás

Tartalom

Előszó (dr. Nyul Gyula) 3
Bevezetés (dr. Nyul Gyula) 5
A lepárlási számítások alapjai (László Antal) 9
I. rész
Gőz—folyadék egyensúlyi viszonyok (dr. Nyul Gyula, Steingaszner Pál, Székely András)
Jelölések
A) Fázisegyensúlyok 21
B) Az egyensúlyi viszonyok jellemzése 23
1. Egykomponensű rendszerek gőznyomásgörbéje 23
2. Az egyensúlyi viszonyok ábrázolási módjai 30
3. Az egyensúlyi viszonyok számszerű jellemzése 34
a) Egyensúlyi arány 34
b) Relatív illékonyság 36
c) Gőz—folyadék egyensúlyi rendszerek 39
1. Folyadékelegyek erőviszonyai 39
2. Folyadékelegyek általános rendszerezése 41
a) Nem elegyedő folyadékrendszerek 41
b) Korlátoltan elegyedő folyadékrendszerek 44
c) Korlátlanul elegyedő folyadékrendszerek 45
- Ideális folyadékelegyek 45
- Nem-ideális folyadékelegyek 52
3. A nyomás hatása az egyensúlyi viszonyokra 57
a) Gőz—folyadék egyensúlyok atmoszférikustól eltérő nyomáson 57
b) Elegyek sajátságai a kritikus tartományban 58
c) Retrográd jelenségek 58
d) Gőz—folyadék egyensúlyi viszonyok nagy nyomáson 59
4. Oldott anyagok hatása a gőz—folyadék egyensúlyra 61
D) A gőz—folyadék egyensúly kísérleti megállapítása 62
E) Biner elegyek egyensúlya 68
1. A valódi elegyek rendszerezése az ideális állapottól való eltérések figyelembevételével 68
2. Nem-ideális rendszerek egyensúlya 69
a) Tökéletes gáz, ideális gőzelegy, nem-ideális folyadékelegy 69
b) Reális gáz, ideális gőz- és folyadékelegy 70
c) Reális gáz, ideális gőz- és nem-ideális folyadékelegy 73
3. Az aktivitási együttható szerepe biner elegyekben 78
a) Az aktivitási együttható függése az állapotjelzőktől 78
- A hőmérséklet befolyása 78
- A nyomás hatása 80
- A koncentráció hatása 80
b) Kísérleti adatokból szerkesztett aktivitási együtthatógörbék ellenőrzése 80
c.) Az aktivitási egvüttható és az összetétel közti összefüggést leíró egyenletek 89
d) Egyszerű módszerek a van Laar —(Margules) állandók kiszámítására 94
4. Az elegyedési hő 98
F) Terner és kvaterner rendszerek egyensúlya 100
1. Ideális terner rendszerek egyensúlya 100
2. Nem-ideális terner rendszerek egyensúlya 102
3. Kvaterner rendszerek egyensúlya 108
G) Multikomponens rendszerek egyensúlya 111
1. Ideális multikomponens elegyek 111
2. Nem-ideális multikomponens elegyek 111
3. A konvergencia-nyomás 114
4. Az egyensúlyi arány és a nyomás közti összefüggés számítása 118
H) Komplex rendszerek egyensúlya 120
1. Komplex rendszerek jellemzése 120
2. Az atmoszférikus lepárlási görbék meghatározása 120
3. Összefüggések a különböző forrásgörbék között 122
4. Az atmoszférikus egyensúlyi forrásgörbe átszámítása más nyomásra 129
Irodalom
II. rész
Lepárlási műveletek számítása
(Gyökhegyi László, dr. Nyul Gyula, Steingaszner Pál)
Jelölések
A rektifikáló oszlopok elvének fejlődése 138
A) A Lepárlás reflux nélkül 140
1. Szakaszos lepárlás reflux nélkül 140
2. Folytonos lepárlás reflux nélkül I43
B) A folytonos üzemű lepárló oszlop szerkezete és működési elvei 148
1. A lepárló torony anyagforgalma 151
2. A lepárló torony hőforgalma 153
C) Biner elegyek folyamatos üzemű rektifikálása 154
1. Az elméleti tányérszám megállapítása hő- és anyagforgalom, valamint gőz —folyadék egyensúlyi adatok alapján végzett számítással 154
2. Az elméleti tányérszám megállapítása a hő- és anyagforgalom figyelembevételével, grafikus szerkesztéssel 157
3. A betáplálás hőállapotának befolyása 161
4. A lepárlási számítások egyszerűsítő feltevései 162
5. A refluxarány 163
6. Az elméleti tányérszám megállapítása az állandó moláris anyagforgalom feltételezésével 165
7. Az elméleti tányérszám megállapítása grafikus szerkesztéssel 168
8. Minimális refluxarány, minimális tányérszám 172
a1) A minimális tányérszám megállapítása tányérról tányérra végzett számítással 173
a2) A minimális refluxarány megállapítása tányérról tányérra végzett számítással 174
b1) A minimális tányérszám megállapítása az entalpiadiagramon végzett szerkesztéssel 175
b2) A minimális refluxarány megállapítása az entalpiadiagramon végzett szerkesztéssel 176
c) A minimális tányérszám és minimális refluxarány megállapítása algebrai módszerekkel 176
d1) A minimális tányérszám megállapítása az xy-diagramon végzett szerkesztéssel 178
d2) A minimális refluxarány megállapítása az ary-diagramon végzett szerkesztéssel 178
9. Részleges cseppfolyósítás (parciális kondenzáció) 179
10. Biner elegy elválasztási körülményeinek megállapítása a Faasen-féle diagrammal 181
D) Multikomponens rendszerek rektifikálása 181
1. A változók száma desztillációs számításoknál 184
2. A minimális tányérszám meghatározása 184
3. A minimális refluxarány megállapítása 186
a) Külső anyagforgalom 187
b) Toronyhőmérséklet 188
c) A minimális tányérszám megállapítása 189
d) A minimális refluxarány számítása 196
4. A tányérszám megállapítása tányérról tányérra végzett számítással 197
5. A tányérszám megállapítása grafikus módszerrel a kulcskomponensek alapján 210
6. A tányérszám megállapítása az abszorpciós tényezők módszerével 215
7. Terner elegyek elválasztásának számítása grafikus módszerrel 218
8. Az elméleti tányérszám megállapítása közelítő összefüggésekből 222
E) Komplex elegyek folyamatos üzemű lepárlása 227
1. Ásványolajlepárlási módszerek 228
2. A reflux és a tányérszám az ásványolajlepárlásban 232
a) A reflux fajai az ásványolaj lepárlásban 232
b) Az ásványolaj desztillációsához szükséges tányérszám megallapítása 233
3. Ásványolajlepárló torony tervezése 235
a) A betáplálás! hőmérséklet megállapítása 237
b) 'A termékek elvételi hőmérsékletének kiszámítasa 238
4. Könnyű ásványolajpárlatok szétválasztása 243
F) Szakaszos rektifikálás 246
1. A minimális refluxarány és az elméleti tányérszám meghatározása 246
2. Szakaszos rektifikálás állandó refluxaránnyal 246
3. Szakaszos rektifikálás változó refluxaránnyal 251
G) A lepárlás termodinamikai és termikus hatásfoka 253
Irodalom
III. rész
Különleges lepárlási műveletek (dr. Hesp Vilmos, dr. Nyúl Gyula, Steingaszner Pál)
Jelölések
A) Vízgőzdesztilláció 262
1. Egyszerű vízgőzdesztilláció 262
2. Kigőzölő tornyok 264
3. Heterogén azeotróp elegyek szétválasztása 267
B) Azeotróp desztilláció 268
1. Azeotróp adatok közötti empirikus összefüggések 268
2. Azeotrópképző anyagok hatása a gőz —folyadék egyensúlyi viszonyokra 273
3. Azeotrópképző anyagok kiválasztásának szempontjai 275
4. Az azeotróp desztilláció alkalmazásai 278
5. Azeotróp lepárló oszlop tányérszámának megállapítása 280
C) Oldószeres desztilláció 285
1. Oldószer hatása a gőz —folyadék egyensúlyi viszonyokra 285
2. Az oldószer kiválasztásának szempontjai 286
3. Az oldószeres desztilláció ipari alkalmazásai 294
4. Az oldószeres lepárló torony tervezése 295
D) A cseppfolyós levegő frakcionálása (Háy József) 307
EJ Nemesgázok előállítása (Magos László) 315
F) A nehézvíz gyártás lepárlási feladatai 320
G) Laboratóriumi lepárlás 324
H) Molekuláris desztilláció 358
I) Reakciós desztilláció 363
Irodalom
IV. rész
Lepárló berendezések (Gyökhegyi László, Steingaszner Pál)
Jelölések
A) Buborékoló sapkás tornyok 373
1. A buborékoló sapkás tányérok szerkezeti elemei i 373
2. A buborékoló sapkás tányér működése 375
3. A buborékoló sapkás lepárló oszlopok átmérőjének megállapítása 376
4. A buborékoló sapkás tányér tervezése 333
5. A tányér helyes működésének követelményei 400
6. A buborékoló sapkás tányérszerkezetek hatásfoka 403
B) Lyuggatott tányéros tornyok 405
1. A lyuggatott tányérok típusai 405
2. A lyuggatott tányérok működése 406
3. A lyuggatott tányérok szerkesztése 406
4. A lyuggatott tányérok előnyei 409
C) Újabb tányértípusok 409
D) Töltelékes lepárló oszlopok 412
1. Szerkezetük és működési elveik 412
2. Az oszlop átmérőjének meghatározása 414
3. A töltelék magasságának megállapítása, az egy elméleti tányérral egyenértékű töltelékmagasság (ETM) segítségévei 417
4. A töltelék magasságának megállapítása az átviteli egységnek megfelelő magasság (ÁEM) segítségével 419
5. Az átviteli egységnek megfelelő töltelékmagasság megállapítása 421
6. A torony ellenállásának (a nyomáscsökkenésnek) meghatározása 424
7. Egyéb szerkezeti elemek ismertetése 427
8. A töltelékes kolonnák előnyei és hátrányai 428
E) A lepárló oszlopok üzeme 438
1. Lepárló oszlopok segédberendezései 438
2. Lepárló oszlopok szabályozása 440
3. A lepárlás végrehajtása (Hága László) 446
Irodalom
V. rész
Gőz—folyadék egyensúlyi számítások elméleti alapjai (Székely András)
Jelölések
A) Termodinamikai alapfogalmak 454
1. Termodinamikai függvények 454
a) Energiaátalakulások 455
b) Entalpia 455
c) Fajhő 456
d) Entrópia 456
e) Szabad entalpia 457
f) A termodinamikus tulajdonságok függésé az állapotjelzőktől 458
g) A termodinamikus tulajdonságok extenzív és intenzív jellege 459
2. Folyadékok és gázok térfogatának függése a hőmérséklettől és a nyomástól 459
a) Reális gázok állapotegyenletei 460
b) A kompresszibilitási faktor 462
c) Folyadékok térfogatának függése a hőmérséklettől és a nyomástól 463
d) PVT-adatok a kritikus ponton 404
3. Fugacitás 465
a) Tiszta gázok fugacitása 466
b) Tiszta folyadékok fugacitása 468
c) Fugacitás ideális elegyekben 470
4. Parciális moláris mennyiségek 471
5. Az aktivitás és az aktivitási koefficiens 474
B) Egykomponensű rendszerek 477
1. Erőviszonyok a folyékony halmazállapotban 477
a) A folyadékállapot különleges helyzete 477
b) A folyadékmolekulák között ható erők 478
c) A folyadékok energiája és a belső nyomás 481
d) A belső nyomás és a párolgáshő 483
e) A belső nyomás kiszámításának módszerei 486
2. Gőz —folyadék fázisegyensúly 492
a) A párolgás és a forrás 492
b) A tenzió változása a hőmérséklettel 494
c) A párolgáshő 508
1) Két- és háromkomponensű rendszerek 517
1. Nem-ideális elegyek gőz — folyadék egyensúlyával kapcsolatos számítások elméleti alapjai 517
a) A Gibbs —Duhem-egyenletek 518
b) A Gibbs —Duhem-egyenletek alkalmazási területei 519
c) Nem-ideális elegyek szabadentalpia-többlete 522
2. Az aktivitási koefficiens kiszámítására szolgáló egyenletek biner elegyekben 523
a) A Margules-egyenlet 524
b) A van Laar-egyenlet 525
c) A Scatchard-egyenletek 528
d) Garlson és Colburn módosításai 530
3. A biner elegyekre vonatkozó egyenletek általánosítása. Az aktivitási koefficiens kiszámítása kettőnél több komponenst tartalmazó elegyekben 532
a) A Wohl-féle egyenletek 532
b) A Margules-, van Laar- és Scatchard —Hamer-egyenletek közös, három jelzőszámos g-törtes egyenlete 536
c) Redlich és Kistér egyenlete 541
d) Egyenletek Terner elegyekre 545-558
Irodalom

Témakörök