Rektifikálás modellezése töltött oszlopban „rate based” módszerrel
Rektifikálás modellezése töltött oszlopban „rate based” módszerrel
Készítette: Erdős Máté
Témavezető: Dr. Láng Péter, egyetemi tanár
Konzulens: Dr. Dénes Ferenc, tudományos munkatárs
Hégely László, tudományos segédmunkatárs
BME Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék
Napjainkban számos iparág gyártási folyamataiban nélkülözhetetlen eljárás a többszörös desztilláció, azaz a rektifikálás művelete. A művelet megtalálható többek között a kőolaj és földgáz feldolgozásban, a gyógyszeriparban, illetve a vegyipar további gyártási folyamataiban.
A rektifikálás művelete az anyagátadási műveletek csoportjába sorolható, és számos változata fejlődött ki az évek folyamán a különböző ipari problémák megoldása kapcsán. Megvalósítása oszlopokban történik, amelyek különböző felépítésűek lehetnek. Az oszlop belső kitöltését illetően kétféle típust különböztetünk meg, tányéros illetve töltött oszlopot. A töltött oszlopok esetében pedig töltettípus szerint, rendezett, rendezetlen, illetve rácsos tölteteket különíthetünk el.
Az oszlop típusának kiválasztásánál számos tényezőt figyelembe kell venni. Ilyen tényezők például elválasztandó elegy tulajdonságai, az oszlop tervezett műveleti paraméterei (nyomás, nyomásesés stb.), gazdaságosság és még számos tényező. A dolgozatomban ezekkel a szempontokkal részletesebben foglalkoztam.
A töltött oszlopok modellezése két módszerrel történhet. Az egyik, egyszerűbben bemutatható, az elméleti tányér módszer, amely nem veszi figyelembe a töltött oszlopok működésének sajátosságait (folyamatos fázisérintkeztetés). A másik az átviteli egységek módszere, amely az anyagátbocsátás pontosabb leírását teszi lehetővé („rate based”). Ugyanakkor ez a módszer kevésbé terjedt el bonyolultságából kifolyólag.
A munkám során laboratóriumi körülmények között végeztem kísérleteket egy kétkomponensű elegy (metanol - víz) szétválasztására töltött oszlopon (Sulzer LDX típusú rendezett töltet, D = 30 mm, H = 1,5 m). A kapott eredmények segítségével validáltam az adott laborítóriumi berendezésre és az elválasztási feladatra megvalósított modellt, amelyet a ChemCAD professzionális folyamatszimulátorral készítetem el. Emellett egy ipari többkomponensű elegy (aceton – metanol – THF – n-hexán – etanol – víz – toluol) elválasztására végzett kísérletek (PROPAK típusú rendezetlen töltet, D = 50 mm, H = 1,52 m) eredményei alapján is összehasonlítottam az elméleti tányér illetve a „rate based” módszerek számolási eredményeinek pontosságát az elvégzett kísérletekhez képest.
A kapott eredmények alapján összeállítottam egy számítógépes hallgatói gyakorlatot, amelynek során egy egyszerűbb modellezési feladat megoldásán keresztül elsajátítható a „rate based” módszer alkalmazása.
Irodalom:
- Chemstations, “CHEMCAD User Guide”, Chemstations, (2011)
- D. Green, R. Perry, Perry’s Chemical Engineers Handbook, (2008)
szerző
-
Erdős Máté
vegyészmérnöki
nappali
konzulensek
-
Dr. Láng Péter
Egyetemi tanár, Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék -
Dr. Hégely László
egyetemi docens, Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék -
Dr. Dénes Ferenc
adjunktus, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék
