1

DESTILACIJADESTILACIJA

DEFINICIJADEFINICIJA• Toplinski separcaijski proces razdvajanja dvo- ili

višekomponentnih smjesa na temelju njihovih različitih hlapivosti

• temelji se na činjenici da će pare vrijuće kapljevine biti bogatije na komponenti koja ima nižu temperaturu vrelišta

• kada se para hladi i kondenzira, kondenzat će se sadržati više lakše hlapive komponente, a originalna će se smjesa obogaćivati teže hlapivom komponentom

• destilacijske se kolone dizajniraju na način da djelotvorno provode proces destilacije

• destilacija je najčešći separacijski proces koji troši velike količine energije i za grijanje i za hlađenje

princip rada

• separacija komponenti kapljevite smjese destilacijom temelji se na njihovim različitim temperaturama vrelišta

• ovisno o koncentracijama prisutnih komponenti kapljevita će smjesa imati različita vrelišta

• destilacija dakle ovisi o karakteristikama tlaka para smjese

• sastav pare koja nastaje vrenjem mora biti različit od sastava kapljevine s kojom je para u ravnoteži

• Najbolji način smanjenja radnih troškova je poboljšanje djelotvornosti procesa optimiranjem i kontrolom i vođenjem

• da bi se to postiglo potrebno je poznavanje principa destilacije i dizajna uređaja– vrste kolona– osnovni uređaji i procesi– unutrašnjost kolona– isparivač/rebojler– principi destilacije– ravnoteža para-kapljevina– dizajn destilacijske kolone– faktori koji utječu na rad kolone

2

RAVNOTEŽA PARA-KAPLJEVINA

ravnoteža para kapljevina

• ravnoteža para kapljevina dvokomponentnih sustava grafički se opisuje pomoću:

• dijagrama tlaka– parcijalni tlakovi obje komponente i ukupni tlak u

ovisnosti o molnom udjelu u kapljevini pri stalnoj temperaturi (p=f(x))

• dijagrama vrenja– krivulje rosišta i krivulje vrelišta u funkciji sastava

kapljevine pri stalnom tlaku (T=f(x))• ravnotežnim dijagramom

– sastav pare u ravnoteži sa kapljevinom (y=f(x))

TLAK PARA I VRELIŠTE

• tlaka para kapljevine pri nekoj temperaturi je ravnotežni tlak koji imaju molekule koje ulaze i izlaze iz kapljevine

• dovođenjem energije tlak para raste• tlak para je povezan sa vrelištem• kapljevina vrije kada se njen tlak para izjednači sa

okolišnim tlakom• lakoća kojom kapljevina vrije ovisi o njenoj hlapivosti• kapljevine sa visokim tlakom para (hlapive) vriju pri

nižim temperaturama• tlak para i vrelište kapljevite smjese ovise o

relativnim količinama prisutnih komponenti• do destilacije dolazi upravo zbog razlika u hlapivosti

komponenti kapljevite smjese

relativna hlapivost• relativna hlapivost je mjera razlike hlapivosti između dvije

komponente, odnosno njihovih temperatura vrelišta• naznačava koliko je lagano ili teško provesti određenu separaciju• relativna se hlapivost komponente i u odnosu na komponentu j

definira na sljedeći način:

• xi – udio komponente i u kapljevini• yi – udio komponente i u pari

• ako je α bliska 1 onda komponente imaju slične karakteristike tlaka para, odnosno bliske temperature vrelišta, pa će ih biti teško separirati destilacijom

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

=

j

j

i

i

ij

xy

xy

α

3

dijagrami vrenja

• dijagrami vrelišta prikazuju kako se ravnotežni sastavi komponenti mijenjaju sa temperaturom pri stalnom tlaku

• ravnotežni je dijagram dvokomponentne smjese prikazan na slici• vrelište komponente A je ono kod kojeg je molni udio A=1, a

vrelište komponente B je ono kod kojeg je wA=0, wB=1• A – lakše hlapiva komponenta i ima niže vrelište od B• gornja krivulja – krivulja rosišta, a donja krivulja vrelišta• ROSIŠTE – zasićena para počinje kondenzirati• VRELIŠTE –počinje vrenje kapljevine• područje iznad krivulje rosišta prikazuje ravnotežne sastave

pregrijane pare, a područje ispod krivulje vrelišta je pothlađena krivulja

• npr. ako se pothlađena kapljevina molnog udjela A 0,4 zagrijava njena koncentracija se ne mijenja sve do postizanja Tv (B) kada počinje vrenje Nastale pare imaju ravnotežni sastav (C) 0.8 molni udio A.

• ta razlika u sastavima pare i kapljevine osnova je za proces destilacije

dijagram vrelišta

krivulja rosištakrivulja vrelišta

pregrijana para

pothlađena kapljevina

A

BC

0.2 0.4 0.6 0.80 1

110

100

90

80

70

xA

T

dvofazno područje

dijagram vrelišta

0.2 0.4 0.6 0.80 1xA

T

0.2 0.4 0.6 0.80 1xA

T

idealne i realne smjese

• ovisno o mješljivosti i rezultata miješanja (volumen, toplina) postoje idealne i realne smjese

• u idealnim se smjesama komponente miješaju u bilo kojem molnom omjeru, a tijekom miješanja ne razvija se toplina

• vrijedi Raoultov zakon•• parcijaniparcijani tlak komponente i (tlak komponente i (ppii) u parnoj fazi u ) u parnoj fazi u

ravnoteži proporcionalan je ravnoteži proporcionalan je molnommolnom udjelu te udjelu te komponente u kapljevini, komponente u kapljevini, xxii

iiii xpppy ⋅==⋅ ,0

4

dijagram tlaka

p01

0.2 0.4 0.6 0.80 1x1

p, p

1, p 2

1

2

p02

p(x1, x2)

p 1(x 1)

p2(x2)

• u relanim smjesama privlačne sile između različitih vrsta molekula su različite

• ako su privlačne sile između različitih vrsta molekula manje od privlačnih sila između sličnih molekula, molekule se u smjesi drži zajedno slabijim silama od onih za čistu kapljevinu, pa tijekom miješanja dolazi do endotermne ekspanzije volumena i povišenja tlaka para pozitivna devijacija od Raoultovog zakona (max tlak para i minimalno vrelište)

• ako su privlačne sile između različitih vrsta molekula veće od privlačnih sila između sličnih molekula, molekule se u smjesi drži zajedno jačim silama od onih za čistu kapljevinu, pa tijekom miješanja dolazi do egzotermne kontrakcije volumena i povišenja temperature vrelišta negativna devijacija od Raoultovogzakona (min tlak i max vrelište)

• kod destilacije je radni tlak 0,05-5 bar, pa se kapljevina promatra kao realna a plin kao idealni

dijagram tlaka

p01

0.2 0.4 0.6 0.80 1x1

p, p

1, p 2

1

2

p02

p(x1, x2)p1(x1)

p2(x2)

p01

0.2 0.4 0.6 0.80 1x1

p, p

1, p 2

1

2p02

p(x1, x2)

p1(x1)

p2(x2)

ravnotežni dijagram – idealne smjese

0.2 0.4 0.6 0.80 1x

0.8

0.6

0.4

0.2

1

0

y

5

ravnotežni dijagram – realnih smjesa

0.2 0.4 0.6 0.80 1x

0.8

0.6

0.4

0.2

1

0

y

0.2 0.4 0.6 0.80 1x

0.8

0.6

0.4

0.2

1

0

y

Henryev zakon, topljivost plinova

• idealno razrijeđenu otopinu (xi 0)

• u idealno razrijeđenoj otopini parcijani tlak plinske komponente proporcionalan je molnom udjelu u otopini

• konstanta proporcionalnosti je Henryeva konstanta (H=f(T, p)) (tabelirana)

• vrijedi za djelomično topljive plinove (mala promjena u sastavu vodi odstupanju od linearnosti) korigira se koeficijentom aktivnosti:

iii xHp ⋅=

iiii xHp ⋅⋅= ∞,γ

• PARCIJALNI TLAK komponente i u smjesi

• PARCIJALNI TLAK ČISTE KOMPONENTE - tlak para čiste komponente pri istoj temperaturi

• tlak para idealnog sustava opisuje se Raoultovimzakonom

• krivulje rosišta i vrelišta mogu se izvesti iz Daltonovogzakona i Raoultovog zakona

∑=i

ipp

pyp ii ⋅=

6

• jednadžba krivulje vrelišta

• jednadžba krivulje rosišta

• ravnotežna krivulja

( ) ( )( ) ( )TpTp

TpppTx

2,01,0

2,01 ,

−

−=

( ) ( ) ( )[ ]( ) ( )[ ]TpTpp

TppTppTy

2,01,0

2,01,01 ,

−⋅

−⋅=

22,011,0

11,01 xpxp

xpy

⋅+⋅

⋅=

2,0

1,02,1 p

p=α ( )11 2,11

12,11 −⋅+

⋅=

ααx

xy

• na proces destilacije utječe radni tlak – sniženjem tlaka za isti sastav kapljevine, udio komponente u pari će se povećati

• znači da će separacija biti djelotvornija ako se radi pri sniženim tlakovima

• za opis fazne ravnoteže realnih sustava koriste se izrazi za parcijalni tlak, koeficijent raspodjele, relativnu hlapivost i parcijalni tlak kritične komponente u plinskoj fazi

Područje primjenljivosti Raoultovog i Henryevog zakona

Raoultov zakon

Henryjev zakon

xi

pi

pi(xi) poi

KHi

realna kapljevinarealni plin

realna kapljevinaidealni plin

idealna kapljevinaidealni plin

smjesekapljevina – para

1,0pxp ii ⋅=iiii xpp ⋅⋅= γ*

,0iiii xpp ⋅⋅= γ,0

pp

K ii

,0= ii

i pp

K γ⋅= ,0i

ii p

pK γ⋅=

*,0

k

iki p

p

,0

,0, =α

kk

iiki p

pγγ

α⋅⋅

=,0

,0,

kk

iiki p

pγγ

α⋅

⋅= *

,0

*,0

,

iii xHp ⋅= iiii xHp γ⋅⋅= iiii xpp ⋅⋅= γ*,0

7

Ravnoteža para-kapljevina

• veličina destilacijskih kolona, promjer i visina, definirane su ravnotežom para – kapljevina smjese koja se separira

• na temelju ravnotežne krivulje odrediti će se broj potrebnih koncentracijskih stupnjeva McCabe-Thiele

• definira se položaj uvođenja pojne smjese• toplina• unutrašnjost kolona

• jednostavna separacija binarne smjese

0.2 0.4 0.6 0.80 1x

0.8

0.6

0.4

0.2

1

0

y

• neidealne smjese

0.2 0.4 0.6 0.80 1x

0.8

0.6

0.4

0.2

1

0

y

0.2 0.4 0.6 0.80 1x

0.8

0.6

0.4

0.2

1

0

y

azeotropi•• azeotropnaazeotropna je točka karakteriziranaje točka karakterizirana:

– ravnotežni je sastav jednaki za parnu i kapljevitu fazux1,az=y1,az x2,az=y2,az

– relativna hlapivost azeotropne smjese je 1, αaz=1

– krivulje promjene parcijalnih tlakova, temperatura sa koncentracijom i ravnotežni dijagram pokazuju postojanje maksimuma ili minimuma

112

21 =⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅⋅

=xyxy

azα

( ) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

2,0

1,0

2

1 lnlnlnpp

azaz γ

γα

8

homogeni azeotropi

0.2 0.4 0.6 0.80 1x

0.8

0.6

0.4

0.2

1

0

y

0.2 0.4 0.6 0.80 1x

0.8

0.6

0.4

0.2

1

0

y

• HOMOGENI AZEOTROPI• jedna kapljevita faza u kontaktu sa parom• separacija:

– vakuum destilacija– azeotropna destilacija

• dodana komponenta prisutna u gornjem produktu– ekstrakcijska destilacija

• dodana komponenta prisutna u donjem produktu

heterogeni azeotrop

0.2 0.4 0.6 0.80 1x

0.8

0.6

0.4

0.2

1

0

y

• HETEROGENI AZEOTROPI• separacija u dvije destilacijske kolone dvije

kapljevite faze znatno različitog sastava• separacija faza u taložnicima u odgovarajućim radnim

uvjetima

9

• azeotropne smjese nije moguće separirati potpuno jednostavnom destilacijom

• mora se prilagoditi položaj azeotropa:– ako je vezana uz određene uvjete (p, T) njihovom

promjenom azeotrop može nestati– dodatkom treće komponente (ekstraktivna

destilacija) koja ne tvori azeotrop sa niti jednom komponentom, mora imati znatno veće vrelište i mora biti mješljiva sa smjesom

– dodatkom treće komponente koja sa jednom komponentom tvori azeotropnu smjesu nižeg vrelišta (azeotropna destilacija); vrelište dodane komponente blisko vrelištima osnovne smjese

1

y

0

x

0

1

A1

A2

p1>p2

etanol-voda

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

1

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1x, molni udio

y, m

olni u

dio

y=x760 mmHg380 mmHg50 mmHg

etanol-voda

0102030405060708090

100110

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

x, y

T, °

C

760 mmHg

380 mmHg

50 mmHg

10

1

y

0

x

0

1

A

bez pomoćne komponente

dodana pomoćna komponenta

EKSTRAKCIJSKA DESTILACIJA

ACETON–TRIKLOROMETAN+

METIL IZOBUTIL KETON

1

y

0

x

0

1

bez pomoćne komponente

dodana pomoćna komponenta

A

AZEOTROPNA DESTILACIJA

CIKLOHEKSAN – BENZEN+

ETILACETAT

•• Radni uvjetiRadni uvjeti

• DESTILACIJA:– šaržna– kontinuirana

• RADNI TLAK– niski vakuum (105 Pa-100 Pa)– srednji vakuum (10 Pa-0,1 Pa)– visoki vakuum (0,1 Pa- 10-3 Pa)

povećanje djelotvornosti; za toplinski osjetljive materijale

DESTILACIJSKE KOLONE

11

Vrste destilacijskih kolona

• postoji mnogo različitih izvedbi destilacijskih kolona od kojih je svaka projektirana za specifičnu separaciju (različita složenost)

• Jedan od načina podjele kolona je način na koji rade. Tako postoje:– šaržne kolone– kontinuirane kolone

• ŠARŽNE KOLONE• pojenje se unese u kolonu a zatim se provede

destilacija• nakon željene separacije u kolonu se unosi nova

količina pojne smjese

• KONTINUIRANE KOLONE• u kontinuiranim se kolonama razdvaja kontinuirana

struja pojenja bez prekida rada osim ako nema problema u radu kolone

• mogu raditi sa velikim protocima

Kontinuirane kolone

• OBZIROM NA VRSTU POJENJA– dvokomponentne smjese– višekomponentne smjese

• PREMA BROJU PRODUKATA– dva produkta– više od dvije izlazne struje

12

• AKO POSTOJI DODATNO POJENJE KOJE POMAŽE SEPARACIJI– ekstraktivna destilacija

• na dnu kolone– azeotropna destilacija

• na vrhu kolone

• OBZIROM NA IZVEDBU UNUTRAŠNJOSTI KOLONE– kolone s pliticama

• plitice različitih izvedbi služe za zadržavanje kapljevine kako bi se osigurao bolji kontakt između pare i kapljevine, odnosno bolja separacija

–– kolone s punilimakolone s punilima• punila (pakovanja) poboljšavaju međufazni kontakt

– nasipna punila– strukturirana punila

Destilacijske kolone• destilacijske se kolone sastoje od nekoliko dijelova

koje služe za prijenos topline ili poboljšanje procesa prijenosa tvari

• osnovne komponente:–– vertikalno cilindrično tijelovertikalno cilindrično tijelo u kojem se odvija

separacija komponenti–– unutrašnjih dijelovaunutrašnjih dijelova (plitice/tavani ili punila)koji

poboljšavaju proces separacije komponenti–– isparivačisparivač koji osigurava isparavanje kapljevine–– kondenzatorkondenzator za kondenzaciju gornjeg produkta–– posudaposuda u kojoj se zadržava kondenzirana para sa

vrha kolone kako bi se dio mogao vraćati natrag u kolonu kao refluks

13

pojenje pojnapojna smjesasmjesa koju je potrebno separiratiuvodi se u kolonu na mjestu ovisnom o stanjupojne smjese (od pothlađene kapljevine dopregrijane pare)

pojenje koncentracijski stupanjkoncentracijski stupanj

L

V

pojenje sekcija sekcija rektifikacijerektifikacije (pojačavanja)koncentracija lakše hlapive komponenteraste

pojenje sekcija sekcija stripiranjastripiranja (istjerivanja)koncentracija teže hlapive komponenteraste

14

pojenje

parakondenzatorkondenzator

rashladnavoda

pojenjeF

paraV

kondenzator

rashladnavoda

gornjiprodukt

D

refluksL

DLR =

refluksni omjer

pojenjeF

kapljevina

isparivačisparivač

ogrijevnapara

pojenjeF

kapljevina

isparivač

donji produktB

para

ogrijevnapara

15

• ukupna bilanca

• bilanca LHK

Diskontinuirana jednostavna destilacija

WFD −=

F, xF

D, xD

W, xW WFxWxF

x WFD −

⋅−⋅=

• Promjena koncentracije i temperature tijekom jednostavne destilacije

xT

t

xD(t)xF

TD

TW

xW(t)xW

Jednadžba jednostavne destilacije

• Lord Rayleigh

∫ −=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ F

W

x

x xydx

WF

*ln

xydx

WdW

−=

1

y1

0 x0

1

xW x1 xF

y

Grafička integracija

xy −1

xxW x1 xF

11

1xy −

A

16

Zagrijavanje

• uređaj grijan parom preko dvostruke stijenke• unutarnja zavojnica• unutarnji snop cijevi• vanjski isparivač sa pumpom• direktno zagrijavanje

• potrebna toplina( ) DFvedestilacijazagijavanj DhhFQQQ λ⋅+−⋅=+=

Kontinuirana jednostavna destilacija

Q

F, xF, hF, TF D, yD=xD,hD, TD

W, xW, hW, TW

xT

Z

y(Z)

xF

TW

TF

xW

x(Z)

• kapljevita smjesa kontinuirano parcijalno isparava a gornji i donji produkt se kontinuirano odvode

• ako se relativne hlapivosti velike• separacija smjese koja sadrži malu količinu

komponente nižeg vrelišta ili obrnuto• koncentracije su u funkciji površine izmjene topline• ukupna bilanca

• srednji sastav destilata

WFD −=

WFxWxF

x WFD −

⋅−⋅=

• toplinski tok koji se prenese preko površine izmjene dA:

• količina topline potrebna da ispari količina pare V:

TdzdTdAdQ Δ⋅⋅⋅⋅=Δ⋅⋅= παα

λdQdV =

17

Potrebna toplina

• toplinska bilanca

• specifična potrošnja topline

FWD hFhWhDQ ⋅−⋅+⋅=

( ) ( )FWWD hhFhhDQ −⋅+−⋅=

( )FWWF

WDWD hh

xxxy

hhDQq −⋅

−−

+−==

Flash destilacija

• kapljevita smjesa (pod tlakom) na temperaturi vrelišta uvodi se u separator Para-kapljevina ili rektifikacijsku kolonu bez dovođenja ili odvođenja topline

• ako je α>1 para oslobođena zbog tlaka sadrži veće koncentracije komponente nižeg vrelišta od unesene smjese

• dolazi do parcijalne separacije pojenja• separator odgovara 1 teoretskom koncentracijskom

stupnju

WF

FD

xxxx

DW

−−

=

Separator para-kapljevinaflash isparivač

KondenzatorPredgrijačPojenjeF, xF, hF

W, xW, hW

DestilatD, xD, hD

D, yD, hD

RecirkulacijaK

hF,K

xF,K

hV,K

1

yD

0 x0

1

xW xF

y

radni pravac

18

Protustrujna destilacijaREKTIFIKACIJA

• kapljevina (refluks) struji prema dolje, dok para struji prema gore osiguran dobar kontakt između faza

• postoji velik broj razvijenih procesa i prilagođenih određenoj separaciji

• svojstva smjese i toplinsko ponašanje, način rada, potrebni radni uvjeti, ekonomska efikasnost, fleksibilnost, sigurnost

• za dvokomponentnu neazeotropnu smjesu – moguća potpuna separacija u jednoj koloni

Kolona za stripiranje

• mali protok• dobra čistoća donjeg

produkta• male količine gornjeg

produkta• NTU je fiksan pa su radni

parametri: TB, količina ogrijevne pare

FD

B

Kolona za obogaćivanje

• pojenje – zasićena para s malom količinom kapljevine

• dobra čistoća gornjeg produkta uz mali protok

• NTU je fiksan pa je jedini radni parametar refluks

F

D

B

L

Kontinuirana adijabatska rektifikacija

• kapljevita smjesa se kontinuirano uvodi u kolonu a dobiveni se produkti također kontinuirano odvode

• radni uvjeti i dimenzije odabrani tako da osiguravaju željenu kvalitetu i čistoću produkata

• F – pojna smjesa• D – destilat (gornji produkt)• B – donji produkt• xF – molni udio LHK u pojenju• xD – molni udio LHK u destilatu• xB – molni udio LHK u donjem produktu• hF, hD, hB – molarne entalpije pojedinih struja

19

Bilanca tvari

• Ukupna

• za LHK

• količina destilata

• količina donjeg produkta

BDF +=

BDF xBxDxF ⋅+⋅=⋅

( )( )xBx

xxFD

D

BF

−−⋅

=

( )( )BD

FD

xxxxF

B−−⋅

=

• uz poznate protoke pare, V, i kapljevine, L, mogu se izračunati unutrašnji maseni protoci za bilo koji poprečni presjek kolone koja radi adijabatski

V,y

L, x

dLHK

dTHK

V+dV,y+dy

L+dL, x+dx

dz

• ukupna bilanca:

• bilanca LHKVII,yII

I

LII,xII

VI,yI

LI,xI

II

IIIIII LVLV +=+

IIIIIIIIIIII xLyVxLyV ⋅+⋅=⋅+⋅

Potrebna toplina

• potrebnu toplinu osigurava isparivač:

• uz poznati refluksni omjer:

• toplina oslobođena u kondenzatoru:

gubitakaBDkondFisp QhBhDQhFQ +⋅+⋅+=⋅+

gubitakaBBDDFFkondisp QTcBTcDTcFQQ +⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅−=

DLR =

( ) λ⋅+⋅= RDQkond 1

20

Jednadžbe radnih pravaca kolone za rektifikaciju:

gornja sekcija • ukupna bilanca

• za LHK

• jednadžba gornjeg radnog pravca:

DLV nn += −1

L, xV, y

D, xDLn-1, xn-1

Vn, yn Dnnnn xDxLyV ⋅+⋅=⋅ −− 11

11 1 ++⋅

+= − R

xx

RRy D

nn

Dn

nn

nn x

VDx

VL

y ⋅+⋅= −−

11

donja sekcija • ukupna bilanca

• za LHK

• jednadžba donjeg radnog pravca:

Bmmmm xByVxL ⋅+⋅=⋅ ++ 11

B, xB

Lm, xm

Vm+1, ym+1

BVL mm += +1

11 1 −−⋅

−= + R

xx

RRy B

mm

Ušteda energije

• odabir optimalnih radnih uvjeta– p, R, q

• odabir odgovarajućeg unutrašnjeg dizajna kolone– mali Δp

• toplinska pumpa– sa rekompresijom pare– vanjski tok tvari

• prijenos topline pri niskim temperaturama– niski tlak

• transformacija topline

21

Određivanje broja koncentracijskih (separacijskih) stupnjeva i visine kolone

• visina kolone:

Δz – razmak između pliticaε – efikasnost plitice

• kolona sa punilima:

zNTU

zNTUZ teoretskinist Δ⋅=Δ⋅=

εvar

nist

teoretskiteoretski NTU

NTUHTUNTUZ

var=⋅=

• Broj teoretskih jedinica prijenosa može se odrediti:– Grafički

• McCabe-Thieleovom metodom• Ponchon-Savaritovom metodom

– računski• Fenske-Underwood metoda• Gillilandova metoda

McCabeMcCabe--ThileovaThileova metoda odre metoda određđivanja broja ivanja broja koncentracijskih stupnjevakoncentracijskih stupnjeva

grafička metodagrafička metoda

• koristi se za dvokomponentne sustave• PP: omjer protoka kapljevine i pare kroz kolonu je

stalan u obje sekcije kolone slične topline isparavanja obje prisutne komponente (za svaki mol teže hlapive komponente koja se iskondenzira, 1 mol lakše hlapive komponente ispari)

• jednostavan način testiranja različitih procesnih parametara na broj koncentracijskih stupnjeva potrebnih za željenu separaciju

1

y

0

x

0

1

22

1

y

0

x

0

1

xB xF xD 1

y

0

x

0

1

xB xF xD

• uz poznati refluksni omjer (R) izračuna se odsječak na y-osi:

1+RxD

1

y

0

x

0

1

xB xF xD

1+RxD

23

1

y

0

x

0

1

xB xF xD

1+RxD

1

y

0

x

0

1

xB xF xD

1+RxD

1

y

0

x

0

1

xB xF xD

1+RxD

1

y

0

x

0

1

xB xF xD

R=Rmin MINIMALNI REFLUKS NTU ∞

24

1

y

0

x

0

1

xB xF xD

R=Rmax TOTALNI REFLUKS NTU NTUmin

1

y

0

x

0

1

xB xF xD

R1NTU1=7

1

y

0

x

0

1

xB xF xD

1+RxD

R2NTU2=4,8

1

y

0

x

0

1

xB xF xD

1+RxD

R3NTU3=4

25

1

y

0

x

0

1

xB xF xD

R=RmaxNTUmin=3,8

• ukoliko je poznat odnos minimalnog i stvarnog refluksnog omjera

R = n·Rmin

1

y

0

x

0

1

xB xF xD

1min +RxD

• iz očitanog odsječka izračuna se minimalni refluksniomjer (Rmin), a iz poznatog odnosa refluksnih omjera stvarni refluksni omjer te crta novi gornji radni pravac i na opisani način određuje broj koncentracijskih stupnjeva

26

Ovisnost broja koncentracijskih stupnjeva o refluksnom omjeru

N

Nmin

RRmin

• ako ravnotežna krivulja ima točku infleksije

1

y

0

x

0

1

xB xF xD

1min +RxD

q - linija

• koliko je topline potrebno da se ispari 1 kmol pojnesmjese

• definirana je stanjem pojne smjese:

1. kapljevina na TF<Tv q > 1q > 12. kapljevina na TF=Tv q = 1q = 13. smjesa pare i kapljevine na TF=Tv 0 < q < 10 < q < 14. para na TF=Tv q = 0q = 05. pregrijana para TF>Tv q < 1q < 1

27

pojna smjesa je kapljevina na temperaturi manjoj od vrelišta

1

y

0 x0

1

xB xF xD

F

TF<Tv

q>1

pojna smjesa je kapljevina na temperaturi vrelišta

1

y

0 x0

1

xB xF xD

F

TF=Tv

q=1

pojna smjesa je smjesa kapljevine i pare na temperaturi vrelišta

1

y

0 x0

1

xB xF xD

F

TF=Tv

0<q<1

pojna smjesa je para na temperaturi vrelišta

1

y

0 x0

1

xB xF xD

F

TF=Tv

q=0

28

pojna smjesa je para na temperaturi većoj od vrelišta (pregrijana para)

1

y

0 x0

1

xB xF xD

F

TF>Tv

q<0

• ako je pojna smjesa kapljevina na TV sa pojnog tavana silazi kapljevina (F+Ln)

• TF<TV: dio pare se kondenzira da TF naraste do TV

• F(hF,V-hF): količina topline potrebna za porast T do vrenja

• jednadžba q-linije

( )λ

FVFnm

hhFFLL

−⋅++= ,

qFLL nm ⋅+=

11 −−⋅

−=

qx

xq

qy Fqq

količina pare kojase mora kondenzirati

Ponchon-Savaritova metoda

• grafička metoda određivanja broja teoretskih separacijskih stupnjeva u protustrujnim kolonama

• poznavanjem entalpija-koncentracija dijagrama (Ponchon-Merkel)

• molarne entalpije isparavanja nisu jednake a entalpija miješanja se ne zanemaruje L

V

enta

lpija

x

y

A

B

C

CA

A hmQh =+

• miješanjem A i B dobiva se C• mA+mB=mC

• mA·xA+mB·xB=mC·xC

• mA·hA+mB·hB=hC·xC

• ako se masi mA dovede količina topline Q, porast entalpije dan je sa:

CACB

mm

B

A =

29

• N – pol• QC – toplina oslobođena

u kondenzatoru• Qisp – toplina dovedena u

isparivač • Kroz veznu liniju pojenja

provlači se pravac koji prolazi kroz sastave donjeg i gornjeg produkta

L

V

enta

lpija

xF

FB hD,L

hD

QC/D

N

xDxB

hB

hB,L

Qisp/B

V1

L

V

enta

lpija

xF

FB hD,L

hD

QC/D

N

xDxB

hB

hB,L

Qisp/BL1

V1

Iz točke V1 vuče se vezna linijai dobiva se sastav kapljevine L1

L

V

enta

lpija

xF

FB hD,L

hD

QC/D

N

xDxB

hB

hB,L

Qisp/BL1

V1V2

kroz točku L1 crta se pravacKoji prolazi kroz pol Ni dobiva se sastav pare V2

L

V

enta

lpija

xF

FB hD,L

hD

QC/D

N

xDxB

hB

hB,L

Qisp/BL1L2

V1V2

30

• N – pol• QC – toplina oslobođena

u kondenzatoru• Qisp – toplina dovedena u

isparivač

L

V

enta

lpija

xF

FB hD,L

hD

QC/D

N

xDxB

hB

hB,L

Qisp/BL1L2

L3L4

L5L6

L7

V1V2

V3V4

V5V6

V7

Nmin

Fenske - Underwood

• PP: • stalni protoci• stalna relativna hlapivost• refluksni omjer, Rmax ∞• minimalni broj koncentracijskih stupnjeva:

( )( )( ) 1

log11

log

2,1min −

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⋅−⋅

=α

DB

BD

xxxx

NTU

Gillilandova metoda

(N-N

)/(N+2)

min

(R-R )/(R+1)min

Minimalni refluksni omjer, ekonomski optimalan refluksni omjer

• refluksni omjer, R:

• minimalni refluksni omjer:

• radni refluksni omjer:

DLR =

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−−

⋅−⋅−

=F

D

F

D

xx

xx

R11

11

2,12,1

min αα

( ) min205.1 RR ⋅=

31

ukupni troškovi

investicijskitroškovi

radni troškovi

Rmin Ropt

Određivanje promjera i visine kolone

• poprečni presjek kolone:

• VV,max – max vol. protok pare• vV – max dozvoljena brzina• Gmax – max molni protok pare

• promjer kolone:

• visina kolone: Z=NTU.HTU

VV

V

V

VQ v

MGv

VdA⋅⋅

==⋅

=ρ

π maxmax,2

4

VvpTG

d⋅⋅

⋅= max00542.0

Unutrašnjost kolona

Izvedba unutrašnjosti kolone

• Plitice• Punila

– nasipna– strukturirana

• Nosači• Raspodjelnik kapljevine i pare• Ostranjivač kapljica

32

odstranjivač sitnih kapljica

raspodjelnik kapljevine

nasipna punila

nosač punila

plitica za uklanjanje kapljevine

strukturirana punila

nosač strukturiranih punila

plitica

raspodjelnik plinske faze

Unutrašnjost destilacijskih kolonakolone sa pliticama

nasipna punila rotacijska kolona

33

strukturirana punila odabir unutrašnjosti kolone

• djeltovrnost, separacijski efekt (HTU, NTU)• mogućnost opterećenja, interval opterećenja (najveća

i najmanja dozvoljena brzina pare, gustoća refluksa)• pad tlaka, ekvivalentni pad tlaka za teoretski stupanj• fleksibilnost prema protocima• osjetljivost na naslage• mogućnost proizvodnje od materijala otpornih na

različite smjese• prihvatljiva cijena kolone

Kada odabrati plitice

• kada veliki protoci zahtjevaju velik promjer kolone• kada postoje varijacije u protocima što zahtjeva

određenu fleksibilnost• veći pad tlaka je toleriran• mogućnost nečistoća i nastajanja taloga

PLITICE• horizontalne ravne ploče određene geometrije

postavljene na definiranoj udaljenosti jedna od druge unutar kolone

• sastoje se od dva dijela– mjesto dodira faza– mjesto separacije faza

• klasifikacija se osniva na• vrsti plitica• vrsti i broju mjesta separacije faza• smjer i put strujanja kapljevine u dodirnoj zoni• smjer strujanja pare preko plitice• prisustvo razbijača, punila i ostalih dijelova koji

poboljšavaju kontakt između faza a time i separaciju faza

34

plitice

• način strujanja je kontroliran• kapljevina struji preko plitice prema dolje a para se diže, tako da

struje u suprotnim smjerovima

• plitice sa otvorima ili razrezima– sitaste, rešetkaste

• plitice kod kojih para struji kroz cilindrične otvore sa zvonima, poklopcima zaronjenim u kapljevinu– s poklopcima, s poprečnim tokom, Thormannm Streuber

• plitice s razrezanim otvorima prekrivenim prilagodljivim ventilima– Glitsch, Stahl, Koch

• posebno dizajnirane plitice– s perforiranim ventilima, Kittel, s mlaznicama

1. Plitice s poklopcima

• na svaku je rupicu postavljen cilindar sa poklopcem koji dozvoljava prolazak pare

• para struji kroz cilindar prema gore a poklopac ju usmjerava prema dolje, te prolazi kroz pukotine na poklopcu i u mjehurićima prolazi kroz kapljevinu na plitici

Para

Para

Kapljevina

Thormann tunelnis poprečnim

tokom2. Plitice s ventilima

• perforacije su prekrivene pomičnim poklopcima

• protok pare podiže poklopce i time si otvara put strujanja

• poklopci usmjeravaju paru tako da horizontalno nastrujiu kapljevinu čime je osigurano dobro miješanje

• fiksni ventili pokretni ventili

35

3. Sitaste plitice

• metalne perforirane ploče• para prolazi ravno prema gore kroz kapljevinu na

plitici• položaj, broj i veličina rupica su parametri koji se

dizajniraju• velika im je djelotvornost, pa su zajedno sa pliticama

sa ventilima mnogo češće u upotrebi od bubble

rešetkaste

4. Plitice s mlaznicama tokovi pare i kapljevine kroz pliticu i kolonu

• svaka plitica ima dva prolaza• kapljevina silaznicama pod

utjecajem gravitacije struji prema dolje s jedne plitice na drugu

• brana osigurava da je uvijek nešto kapljevine na plitici i dizajnirana je tako da su npr. poklopci prekriveni kapljevinom

• obzirom da je lakša para struji prema gore i prisilno prolazi kroz kapljevinu kroz rupice na pliticama

aktivnapovršinaplitice

parakapljevina

36

• kako vruća para prolazi kroz kapljevinu na plitici ona kapljevini predaje toplinu pri čemu se dio pare kondenzira. Kondenzat je bogatiji na manje hlapivoj komponenti nego što je u pari. Zbog dovedene topline kapljevina na plitici vrije i proizvodi paru koja se podiže prema sljedećoj plitici i ona je bogatija na lakše hlapivoj komponenti

• takav kontinuirani kontakt pare i kapljevine odvija se na svakojplitici, a rezultira separacijom komponenti različitih temperatura vrelišta

Dizajn plitica

• svaka se plitica ponaša kao mala kolona u kojoj se odvija jedan dio separacije

• dakle što je više plitica bolji je stupanj separacije a ukupna djelotvornost će ovisiti o dizajnu plitica

• plitice su izvedene tako da poboljšaju kontakt pare i kapljevine uzimajući u obzir raspodjelu kapljevine i pare na plitici

• što je bolji međusobni kontakt pare i kapljevine, bolja je separacija na svakoj plitici i ukupnoj koloni

• to znači da će biti potrebno manje plitica za isti stupanj separacije (manja potrošnja energije i troškovi)

radni interval kolone s pliticama• ograničen vrstom i geometrijom plitica i svojstvima

faza u kontaktu• veliki protoci, i fleksibilnost• ograničenja

– minimalni protok pare (nestabilnost raspodjele, L se cijedi)

– minimalni protok kapljevine (pretok, raspodjela)– maksimalni protok pare (kapi L su odnesene;

potapanje)– maksimalni protok kapljevine (prekratko vrijeme

zadržavanja za separaciju)

• veći razmak između plitica veći protok pare

• parametri značajni za dizajn i rad kolone s pliticama– efikasnost plitice u radnom području– maksimalni protok pare– minimalni protok pare– pad tlaka

•

• smanjenje potrebne energije pad tlaka na plitici i minimalni protok pare moraju biti što manji

37

efikasnost plitica

• definira se obzirom na paru jer se u njoj nalaze glavni otpori prijenosu tvari

• lokalna efikasnost

• Murphree

• Colburn

1*

1

)( −

−

−−

=n

nV yxy

yyE

1*

1, )( −

−

−−

=nn

nnMV yxy

yyE

mV

mVmV

ELDE

E,

,*,

1 ⋅+=

• najznačajniji parametar stupanj separacije• krivulja efikasnosti plitice ovisno o protoku pare

definira rad kolone

efik

asno

st, %

protok pare

radno područje

Pad tlaka• pad tlaka kroz kolonu:

• Np – broj plitica

• pad tlaka plitice

• zbog trenja (suhi)

• zbog nastajanja mjehurića:

• hidrostatski

pNpppp phgvrhdno Δ⋅+=Δ+=

stt pppp Δ+Δ+Δ=Δ σ

2

2VV

wtv

cpρ⋅

⋅=Δ

b

L

dp σσ

⋅=Δ4

LLsLVst ghhgp ρρ ⋅⋅=⋅⋅=Δ

Punila (pakovanja)

• omogućavaju bolji kontakt između faza• nasipna punila su različitih oblika• ne izazivaju velik pad tlaka što bi značilo velik utrošak

energije potrebne za strujanje pare u koloni

• metalna, keramička, plastična

38

Punila

• nasipna i strukturirana povećanje međufazne površine• zbog gravitacije L struji prema dolje i na pakovanju

tvori tanki film preko kojeg struji plin

• vakuum, čišćenje plinova, apsorpcija, isparavanje, ekstrakcija

• mali pad tlaka po jedinici visine pakovanja (ili ekvstupanj), manje vrijeme zadržavanja

• geometrijski jednostavna pakovanja od različitih materijala (čelik, bakar, ugljen, porculan, staklo, plastika)

• kapljevina mora biti ravnomjerno raspodijeljena• poroznost sloja je veća uz rub nego u središtu pa teži

strujati uz stijenku• potpuno mokra punila (na početku procesa) potapljanjem

kolone

odabir punila

• visoki separacijski efekt• mali pad tlaka• sposobnost kompenziranja neravnomjerne raspodjele

faza• dobro močenje• mehanička čvrstoća• lagano čišćenje• niska proizvodna cijena

nasipna punila

• kolone manjeg promjera• veliki specifično opterećenje• dobra djelotvornost separacije• mali specifični pad tlaka• niska cijena

Prstenovi• Bialecki Lessing Rallu

• Pall Raschig

39

Sedlasta strukturirana punila

• pogodni za rad pod vakuumom• veća opterećenja• manji pad tlaka• veća djelotvornost• veća cijena

strukturirana punila-metalna strukturirana punila-plastična

40

Strukturirana punila Radni uvjeti

• vrsta i geometrija punila te svojstva faza i protoci• gornja granica protoka (potapanje; fluidizacija)• donja granica protoka (djelomično suha punila)

Separacijski efekt

• definiran visinom jedinice prijenosa koja odgovara teoretskom separacijskom stupnju ili plitici

• ovisi o vrsti, dimenzijama punila• svojstvima faza (gustoća, viskoznost, površinska

napetost)• radni tlak, protoci

• Z=HTU·NTU

usporedba plitice - pakovanja

• punila osiguravaju dodatnu međufaznu površinu tako da je djelotvornost kolone istog promjera veća

• kolone sa punilima su niže

• obzirom na načina na koji para i kapljevina dolaze u kontakt:– kolone sa punilima nazivaju se kolone sa kontinuiranim

kontaktom– kolone sa pliticama nazivaju se kolone sa stupnjevitim

kontaktom

41

Odabir, optimiranje i kontrola rektifikacijskejedinice

• početni odabir protok pare i radni tlak• nasipna (mali protok, mali promjer)• strukturirana (ako je djelotvornost mala)• plitice (veliki protoci, veliki pad tlaka, veliki promjer)• konačni odabir ponašanje smjese, radni uvjeti,

cijena, pad tlaka, protoci, efikasnost separacije,

Nosač nasipnih punila

• visoka propusnost za paru i kapljevinu• velika stabilnost (mala težina nosača)• različiti materijali (otporni na koroziju)• jednostavna instalacija u kolonu•

perforirane i naborane plitice nedostatak– slobodna površina mala– velika težina

• različite ovisno da li nose strukturirana ili nasipnapunila

nosači strukturiranih punila Plitica za zadržavanje nasipnih punila

• na vrhu kolone• spriječavanje nasipnog punila da bude odnešeno iz

kolone pomoću pare

42

Raspodijelnik kapljevine• djelotvornost punila ovisi o jednolikoj raspodjeli kapljevine• kriterij za odabir:• protok i svojstva kapljevine

– Fouling– nastajanje pjene– gustoća– viskoznost– površinska napetost

• minimalni i maksimalni protok kapljevine• točke distribucije jednoliko raspodjeljene po poprečnom

presjeku• ne smije pružati velik otpor strujanju• različiti materijali (2-6 mm)• ako su plastični (sastav kapljevine; temperatura)• ako pojenje sadrži čestice male rupice se mogu zatvoriti

Raspodjelnik plinske faze• za djelotvoran proces prijenosa tvari neophodna je

jednolika raspodjela plina po poprečnom prsjekukolone

• za male i velike protoke plina i velike promjere kolone• jednolika raspodjela uz mali pad tlaka• jednolika rspodjela smanjuje opasnost od potapanja

kolone i odnošenja kapljica• moraju biti postavljeni na definiranoj udaljenosti od

punila• D=1 m 400 mm • 1 m < D < 2 m 700 mm • veliki promjeri 1000 mm

Separator faza para-kapljevina• pojna smjesa je često smjesa plina i kapljevine• ako se separacija ne odvija izvan kolone potrebni su

unutar kolone separatori

• zbog isparavanja dijela kapljevine zbog redukcije tlaka na ulazu u kolonu raste volumni protok (i brzina) pojenja na ulaznoj cijevi

• uređaji moraju zadovoljiti djelotvornu separaciju faza i pri velikim brzinama

43

Sakupljač kapljevine

• ako je potrebno miješanje kapljevine sa gornje plitice (stupnja) sa pojnom smjesom

• ako se mora spriječiti pad u efikasnosti procesa prijenosa tvari potrebno je redistribuirati kapljevinu nakon određene visine punjenja

• pri velikim brzinama strujanja plina mora se spriječiti odnošenje kapi

odstranjivači kapljica

Kombinirani element

• sakuplja kapljevinu i nosač punila

isparivači

• postoji velik broj različitih vrsta isparivača koji se koriste

• isparivači se mogu promatrati kao izmjenjivači topline koji moraju dovesti dovoljnu količinu topline da bi kapljevina na dnu kolone dosegla temperaturu vrelišta

• najčešće se koriste:– isparivač sa dvostrukom stijenkom– kotao– unutrašnji isparivač– termo-sifon

44

isparivač s duplom stijenkom

OPB

K

unutrašnji

OP

B

K

kotao

OP

B K

termo-sifon

OP

BK

• prvi korak u projektiranju kolone određivanje potrebnog broja separacijskih stupnjeva i odabir mjesta pojenja

• razmak između plitica• promjer kolone• izvedba unutrašnjosti kolone• količina topline u kondenzatoru i isparivaču

Utjecaj broja koncentracijskih stupnjeva

broj koncetracijskih stupnjeva

xxx

N

xD

xB

x

45

Utjecaj položaja pojenja

broj koncentracijskih stupnjeva

x x x

Faktori koji utječu na rad kolone

• pojenje– stanje pojenja– sastav pojenja– elementi u tragovima (utjecaj na ravnotežu)

• uvjeti strujanja kapljevite i parne faze• unutrašnjost kolone• vanjski uvjeti

• mogu izazvati loš rad kolone• promjena radnih uvjeta i protoka• promjena za zahtjevima separacije• kontrola procesa

Pojna smjesa

• stanje i sastav pojne smjese utječu na položaj radnih linija i broja potrebnih koncentracijskih stupnjeva

• utječu na položaj uvođenja pojne smjese u kolonu• ako se tijekom rada znatno mijenjaju uvjeti kolona ne

zadovoljava separaciju• kolone sa mogućnošću promjene mjesta pojenja

46

Refluks

• povećanjem refluksa nagib gornjeg radnog pravca raste

• sve se više kapljevine bogate LHK vraća u kolonu separacija je bolja potreban je manji broj koncentracijskih stupnjeva za željeni stupanj separacije

• smanjenjem refluksa radni se pravac približava ravnotežnoj krivulji te je potrebno sve veći broj koncentracijskih stupnjeva

• ograničavajući uvjet Rmin ∞ NTU• R=(1,2-1,5)·Rmin

Strujanje pare

• nepovoljni uvjeti strujanja pare mogu prouzročiti:– nastajanje pjene– odnošenje– potapanje kolone– istjecanje kapljevine

Nastajanje pjene

– ekspanzija kapljevine kada kroz nju prostruji plin ili para

– osigurava veliku površinu izmjene– preintenzivno pjenjenje rezultira zadržavanjem

kapljevine na pliticama– može doći do miješanja sa kapljevinom na gornjem

stupnju

– da li će doći do pjenjenja ovisi o fizikalnim svojstvima kapljevine, dizajnu plitica i radnim uvjetima

– smanjuje djelotvornost separacije

Odnošenje kapljevine

– odnošenje kapljevine parom na gornji stupanj zbog prevelikog protoka pare

– smanjuje djelotvornost plitice– manje hlapiva komponenta se odnosi na pliticu iznad

i zadržava lakše hglapivu komponentu– kontaminira destilat velike čistoće– može dovesti do potapanja kolone

47

Istjecanje kapljevine

– mali protok pare– tlak pare nije dovoljan da zadrži kapljevinu na

plitici– kapljevina počinje istjecati sa plitica– rezultira naglim padom tlaka– smanjenje djelotvornosti procesa

Potapanje kolone

– prevelik protok pare– kapljevina biva odnešena na vrhu kolone– povećano zadržavanje kapljevine na pliticama– ovisno o stupnju potapanja kapacitet kolone se

smanjuje

Promjer kolone

• brzina strujanja pare ovisi o promjeru kolone• istjecanje definira minimalni protok pare• potapanje kolone definira maksimalni protok pare• ako promjer kolone nije odgovarajući kolona neće

raditi ispravno

Stanje plitica i punila

• stvarni broj separacijskih stupnjeva definiran je efikasnošću plitice odnosno punila

• sve što utječe na smenjenje efikasnosti plitica utječe i na rad kolone

• na djelotvornost plitica utječu naslage, otpori, korozija i brzine navedenih procesa, što ovisi o vrsti kapljevine

• odgovarajući konstrukcijski materijali

48

Vanjski uvjeti

• većina kolona je otvorena u atmosferu• iako su izolirane promjena vanjskih uvjeta utječe na

rad• isparivač mora biti dobro dizajniran da osigura

nastajanje dovoljno pare tijekom hladnih vjetrovitih dana

Šaržna adijabatska destilacija

• kapljevina se unese u kotao, zagrije do vrenja te dolazi do rektifikacije u koloni za obogaćivanje

• nastala para kondenzira u kondenzatoru• nakon završetka donji produkt se uklanja iz uređaja• jeftinija od kontinuirane (investicijski)• nedostatak punjenje, pražnjenje, zagrijavanje• koristi se za destilaciju malih količina

– stalan refluksni omjer • višekomponentne smjese

– refluks se prilagiđava za stalan sastav destilata• dvokomponentne smjese

Q

kondenzator

hladilo

spremnik

kotao

kolona

F, xFB, xW, xW

D, xD

Količina destilata

• tijekom destilacije nakon vremena t, smjesa F sastava xF se separira u gornji produkt D, xD, i donji produkt W, xW

• ako kolona radi sa stalnim refluksnim omjerom iz bilance tvari dobiva se:

• ukupna količina gornjeg produkta:

∫ −=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ F

W

x

x D xxdx

WFln

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

−−−⋅=−= ∫

F

W

x

x D xxdxFWFD exp1

49

• srednji sastav destilata:

• ako se R prilagodi da se dobiva D stalnog sastava, ukupna količina destilata:

WFxWxF

x WFD −

⋅−⋅=

WD

WF

xxxx

FWFD−−

⋅=−=

Potrebna toplina

• za stalni sastav destilata, ukupna potrebna toplina je:

• ako se zanemari sastav kapljevine u koloni količina gornjeg produkta je:

( )∫ ⋅+⋅+⋅=D

DhDdDRQ0

1λ

xxxxFD

D

F

−−

⋅=

• ako se R drži stalnim, ukupna potrebna toplina:

• količina gornjeg produkta:

• srednji sastav destilata:

( ) ( )∫ ∫ ⋅+⋅⋅+=D D

D dDhdDDRQ0 0

1 λ

xxxx

FDD

F

−−

⋅=

BFxBxFx F

D −⋅−⋅

=

• količina smjese u kotlu:

• za zagrijavanje kolone nakon punjenja kotla do vrelišta:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

−−⋅= ∫

Fx

x D xxdxFB exp

( )FVVW hhFQ −⋅=

50

stalni refluksni omjer

1

y

0x

0

1

xW xF xDxD2

stalni sastav destilata

1

y

0x

0

1

xW xF xD

• minimalni refluksniomjer

BB

BD

xyyx

R−−

=min