EENHEIDSOPERATIES Flashcards
(147 cards)
1
Q
PID
A
proces and instrumentation diagram => vaste symbolen en afspraken
2
Q
fysische transportverschijnselen onderverdeeld in 3 types
A
- monentumtransfer
- warmtetransfer
- massatransfer
3
Q
momentumtransfer
A
volledige bulkmatrix van fluida en vaste deeltjes oiv Δp= stroming
de stroming kan op 2 manieren gebeuren:
1. laminaire stroom: alle deeltjes bewegen in evenwijdige stroomlijnen (Re<2000)
2. turbulente stroom: willekeurige wanorde (Re>4000)
Om de stromingswijze te berekenen gebruiken we het Reynalds getal (Re):
Re= ρ.v. L / η met
ρ=dichtheid van de te verplaatsen fluida v=snelheid
L=lengte van de buis (of de diameter) η= viscositeit van de stof
4
Q
warmtetransfer
A
overdracht van warmte van 1 plaats naar een andere oiv. ΔT (wordt later in detail uitgelegd)
5
Q
massatransfer
A
netto beweging van een stof in een mengsel van een eerste naar een tweede locatie, dwz. verplaatsen van een stof binnen een bulkmatrix oiv. Δc
waarbij c1>c2 : als er bv. een druppel inkt is zal deze zich verplaatsen naar de lagere concentratie opdat de concentratie overal gelijk is
1. advectie: volgens stroomrichting
2. moleculaire diffusie: stroom verplaats zich van hoge c naar lage c
3. turbulente diffusie = eddy diffusie: als een pakket moleculen zich verplaatst van hoge c naar lage c
6
Q
fysische transportmiddelen worden uitgedrukt als
A
Flux = ɸ = hoeveelheid massa dat over een tijdseenheid verplaatst wordt doorheen een oppervlak [J/m2s]
= capaciteit/oppervlak
= drijvende kracht/ weerstand
7
Q
het thermodynamisch evenwicht
A
dat als drijvende kracht = 0 er géén ɸ is, en dus geen transportmogelijkheid
8
Q
soorten van een thermodynamisch evenwicht
A
- thermodynamica
- kinetiek
- houd ook rekening met de behoudwetten
9
Q
thermodynamica
A
(DK) wat is de richting en de mate van een fysisch transportverschijnsel? Hierbij moet E0 ≠ E1 opdat er een drijvende kracht aanwezig is met E0= evenwichtstoestand en E1= huidige
10
Q
kinetiek
A
(weerstand) hoe snel verloopt de transfer? Hoe groter de weerstand, hoe trager het verloop. Door toevoeging van een katalysator kan de activeringsenergie verlaagd worden opdat de reactie sneller kan verlopen. Reacties die spontaan plaats vinden hebben een lage activeringsenergie (zoals een bal die van een heuvel rolt, de enige weerstand is die geboden door het oppervlak zelf)
11
Q
steady-state-proces
A
als er bij een proces geen accumulatie is en de ingaande stroom=uitgaande stroom
12
Q
hoe stel je een materiaalbalans op?
dit word in mol gdn tenzij er geen chemische zijn dan in kg
A
- Schematische voorstelling van het proces, dmv een blokschema
- Indien van toepassing, de chemische reactie erbij schrijven
- Zelf een keuze maken van kwantitatieve eenheid voor het uitvoeren van berekeningen
- Stel de balans nu op aan de hand van het schema door een stelsel met 2 onbekenden: totaale materiaalbalans (INtot = UITtot), materiaalbalans voor afzonderlijke componenten= partieelbalans (bv. INvloeistoffen = UITvloeistoffen)
13
Q
fluida
A
gassen+vloeistoffen
14
Q
vloeistofpompen
A
- centrifugaalpomp
- verdringerpomp
- alternerende zuiger=alternerende plunjerpomp
- roterende pomp
- peristalistische pomp
15
Q
centrifugaalpomp
A
de door de motor geleverde energie wordt omgezet in Ekin wat resulteert in hoge snelheden in de pomp. Het voordeel van deze pomp is de uniforme aanlevering (er zijn geen impulsen) en het nadeel dat er geen werking mogelijk is met visceuze stoffen
16
Q
verdringerpomp
A
de door de motor geleverde energie wordt omgezet in Epot wat zorgt voor een hoge p en een lage v in de pomp. Het is een volumetrische methode, omdat er bij elke cyclus een vast volume vloeistof wordt verplaatst (≠continue). Het voordeel hierbij is dat de pompen een veel hogere viscositeit aankunnen. De continuïteit kan bovendien ook worden bevorderd door verschillende modellen:
17
Q
alternerende zuiger (verdringerpomp)
A
bij het aanzuigen vergroot het inwendig volume dat zich vult met de te transporteren vloeistof en bij het persen wordt de vloeistof uit het kleiner wordend pomphuis weggeduwd:
18
Q
roterende pompen (verdringer pomp)
A
verplaatsing van fluida dmv in elkaar passende tandraderen die roteren in een stator. Voordeel van deze pompen is dat ze praktisch pulsvrij zijn én voor
zeer visceuze vloeistoffen gebruikt kunnen worden
19
Q
peristaltische pomp (verdringer pomp)
A
hier wordt gebruik gemaakt van flexibele leidingen die alternerend dichtgeknepen worden over een bepaalde lengte door een aantal
rollers die op een rotor worden geplaats. Wanneer de rollers bewegen drukken zij de leiding samen en zuigen zo vloeistof aan langs 1 kant terwijl ze aan de andere kant vloeistof uit de leiding persen. Het grootste voordeel hier is dat er geen
contact is tussen vloeistof en pompmechaniek (verlaging van
verontreining(skosten), maar het nadeel is weer de pulserende werking.
20
Q
soorten gassentransport
A
- ventilatoren
2. copressoren
21
Q
ventilatoren (gastransport)
A
de werking hiervan berust op de Fcentr die door propellers en schoepen wordt uitgevoerd. De invoer gebeurt axiaal en de afvoer radiaal
22
Q
compressoren (gastransport)
A
hierbij wordt een hogere drukopbouw toegepast, en lijkt qua werking en uitrusting sterk op de vloeistofpompen
- centrifugaalcompressoren: kleine afstanden tussen schoepen en pomphuis, zeer groot toerental voor debiet
- verdringingscompressoren: idem aan verdringingspompen
23
Q
opslag vaste stoffen
A
Deze gebeurt in de buitenlucht of in silo’s. Silo’s kunnen uit verschillende materialen vervaardigd zijn, maar belangrijk is steeds de hellingshoek= taludhoek waaronder het op te slaan materiaal komt te staan
24
Q
transport vaste stoffen (mechanisch)
A
- bandtransport
- triltransport
- schroeftransport
25
transport vaste stoffen (pneumatisch)
verplaatsing van de vaste bulkstof dmv. een gas (meestal gewoon lucht) In principe kan elk materiaal op deze manier worden verplaatst, op voorwaarde dat het maar kan stromen (redelijk droog en niet te kleverig
+ flexibel, weinig ondergrond
- beschadiging door botsing, wrijving pijpen
26
transport vaste stoffen (hydrolisch)
verplaatsing dmv een vloeistof (meestal water). De bezinkingssnelheid in het water is relatief gering ivgm lucht waardoor er transport over grotere afstanden mogelijk is
27
warmte overdrachtprocessen
1. conductieve warmteoverdracht
2. connectieve warmteoverdracht
- vrije convectie
- gedwongen convectie
3. elektromagnetische straling
28
conductieve warmte overdracht
gebeurt er inwendige energieoverdracht door uitwisseling van Ekin door de moleculen. De energiestroom gaat van h oog energetisch naar laag energetisch.
29
convectie warmteoverdracht
veroorzaakt door beweging = verplaatsing van fluidumpakketten. Kernwoorden: convectie, turbulentie, menging
30
vrije convectie (warmteoverdracht)
veroorzaakt door dichtheidsverschillen (als gevolg van temperatuurverschillen) in het medium
bv: in een radiator: dichtheid van warme lucht daalt en gaat stijgen oiv dichtheidsverschillen warbij hij energie afgeeft, afkoelt, en weer in de radiator valt
31
gedwongen convectie (warmteoverdracht)
turbulentie wordt veroorzaakt door een externe kracht
| bv: op je soep blazen om hem af te koelen
32
elektromagnetische straling (warmteoverdracht)
De hoeveelheid energie die hierbij wordt uitgestraald is afhankelijk van de temperatuur en aard van het oppervlak van het lichaam. Aangezien het enige verschil met convectie overdracht de stralings-
oppervlaktewarmteoverdrachtscoëfficient (hs) is, spreken we soms over h= hc + hs Bij vacuüm komt alleen het stralingscomponent voor, bij vloeistoffen alleen de convectiecomponent en bij gassen zijn allebei mogelijk.
In vele warmtebehandelingen en koelingsoperaties wordt echter van conductieve en convectieve warmteoverdracht gelijktijdig gebruik gemaakt en spreken we van een globale warmteoverdrachtscoëfficient
33
soorten warmte wisselaars (warmte overdracht apparatuur)
1. turbulaire (buisvormige) warmtewisselaar
2. platenwisselaar
3. multitubulaire warmtewisselaar=shell-and-tube
34
turbulaire (buisvormige) warmtewisselaar
een buis die concentrisch geplaatst is in een grotere buis. Een fluidum stroomt door de binnenste buis en 1 fluidum stroomt door de ruimte tussenin de buizen. De buizen kunnen gegolfd zijn of met tussenschotten waardoor dode volumes vermeden worden en de turbulentie toeneemt.
35
platenwisselaar
Bestaat uit parallelle stalen platen die bijeengepakt worden in een raamwerk. Deze platen zijn zo geconstrueerd en doorboord dat elke plaat telkens een scheidingswand vormt tussen 2 fluida. Hier worden ook vaak speciale patronen in gedrukt om de turbulentie te verhogen en aldus een betere warmteoverdracht te bekomen. Voordelen:
- compactheid
- makkelijk demonteerbaar voor reining en onderhoud
- capaciteit van de warmtestroom kan eenvoudig verhoogd worden door een toename van het aantal platen omdat zo het warmteuitwisselingsoppervlak vergroot
Nadelen: beperkt volume + grote oppervlakte nodig
36
Multitubulaire warmtewisselaar = shell-and-tube
= meerdere kleinere tubulaire buizen omgeven door 1 grotere buis. De buizen kunnen gegolfd zijn en/of er kunnen tussenschotten geplaatst zijn, die voor extra turbulentie zorgen. Hierdoor worden bovendien ook dode volumes vermeden. Voordelen:
• groter oppervlak
• grotere turbulentie
• dode volumes worden vermeden
37
Koelmachine of warmtepomp
waarbij warmte onttrokken wordt vanuit een plaats op lagere temperatuur. Hierbij moet dan een input van arbeid aanwezig zijn
38
4 hoofdonderdelen van warmtepomp/koelmachine
1. verdamper: koelvloeistof omgezet naar gasfase en onttrekt warmte uit de koelkamer
2. compressor: gas wordt samengedrukt waardoor T stijgt tot T die hoger is dan deze vd omgeving
3. condensor: opgewarmde gas wordt in deze 2e warmtewisselaar omgezet naar vloeistoffase waarbij warmte aan de omgeving wordt afgestaan
4. expansievat: via een expansieventiel ondergaat de vloeistof tenslotte een expansie waardoor druk en temperatuur afnemen en de kringloop zich kan herhalen
39
mengen
= samenvoegen en zo gelijkmatig mogelijk in elkaar verdelen van deeltjes van 2 of meer
verschillende stoffen of fasen om een zo hoog mogelijke mate of benadering van homogeniteit te bekomen.
40
mengen
= samenvoegen en zo gelijkmatig mogelijk in elkaar verdelen van deeltjes van 2 of meer
verschillende stoffen of fasen om een zo hoog mogelijke mate of benadering van homogeniteit te bekomen.
41
homogeen mengsel
spontaan wordt gevormd maar waarbij extra convectie het proces kan versnellen
o v/vl: bv water en suiker
o g/g: bv lucht
o v/v : bv brons
42
heterogeen mengsel
heeft de spontane neiging om te ontmengen
o v/g: rook
o v/vl: emulsie (mayonnaise)
o v/vl: suspensie (verf, siroop, fruitsap)
43
waarom mengen we
1. bevorderen van een chemische reactie of het versnellen vd. massa en/of warmteoverdracht tussen fasen/stoffen tijdens en door het mengen
2. bekomen van een zo homogeen mogelijk eindproduct
44
hoe mengen we
Door de verschillende stoffen tov elkaar te laten beweging dmv vrij of gedwongen convectie. Hoe gemakkelijk dit verloopt is afhankelijk van de onderlinge samenhang van de materiedeeltjes (zie
intermoleculaire krachten)
45
gas/gas (mengen)
verloopt gemakkelijk
46
gas/vloeistof
```
dit mengproces is zelden een doel op zich, maar een hulpmiddel bij het verwezenlijken van bewerkingen of chemische reacties die een groot vloeistof/gas
contactoppervlak vereisen (grote uitzondering: voedingsindustrie die deze vorm van mengen gebruikt voor roomijs en slagroom)
```
47
vloeistof in gas dispersie (gas/vloeistof mengen)
- doel: groot vloeistofoppervlak te creëren dmv verstuiven of verneveling van bij voorkeur kleine vloeistofdruppels in een groter gasvolume
- toep:
1. verstuiven van water in
lucht (insecticiden/pesticiden)
2. verstuiven van een vloeistof in een vacuüm (snelle verdamping)
3. verstuiven van water in stoom (afkoelen van oververhitte stoom)
48
gas in vloeistof dispersie
a. roeren
b. bellenkolom: gas wordt via een gesinterde plaat in de vloeistof gestuurd
- doel: zo klein mogelijke gasbellen te vormen die zo goed mogelijk verspreid (gedispergeerd) zijn in het vloeistofvolume
- toep:
1. dispergeren van lucht in vloeistof (beluchting van afvalwaterzuivering)
2. dispergeren van stoom in een vloeistof (verwarmen van de vl)
3. dispergeren van procesgassen in een vloeistof waarbij een specifieke chemische reactie wordt beoogd (hydrogeneren van eetbare oliën en vetten)
49
gas/vast (mengen)
Deze menging staat centraal bij 2 belangrijke eenheidsoperaties: fluïdizatie en pneumatisch transport
50
fluïdizatie
Dit principe berust op het in opwaartste richting laten stromen van een gas doorheen een kolom (bed) van vast granulair materiaal.
51
drukval (fluïdizatie)
opwaartse gasdruk bovenaan in het bed is kleiner dan de opwaartse gasdruk onderaan het bed. In deze stap blijft de hoogte van het bed nog constant
52
vloeistof/ vloeistof (mengen)
Deze menging kan verwezenlijkt worden door convectiestromingen van natuurlijke of kunstmatige aard. Hierbij belangrijk is de onderlinge oplosbaarheid (oplossing vs emulsie) en de viscositeit van de vloeistoffen. Wanneer de viscositeit niet te groot is kan gebruik worden gemaakt van roerders. viscositeit van de vloeistoffen. Wanneer de viscositeit niet te groot is kan gebruik worden. Het anker- en schaproer wordt meer gebruikt bij hoogviskeuze vloeistoffen waarbij er lagere snelheden zijn maar grotere oppervlaktes
53
viskeuze vloeistof/ vaste stof (mengen)
Deze menging wordt in grote mate bepaald door de verhouding waarin componenten samengebracht worden en door de oplosbaarheid van de vaste stof in de vloeistof en de stromingseigenschappen (viscositeit).
- veel vaste stof met weinig vloeistof: goede mengsel wordt bekomen door de vloeistof te verstuiven (over een voorbijschuivende dunne laag vaste stof of in een fluidized bed van vaste stof)
- weinig vast stof met veel vloeistof: dmv de vloeistof/vloeistof apparatuur op waarde dat de vaste deeltjes niet te groot zijn en de vleoistof niet te viskeus
- tussenin (bv. pasta en deeg): zware mengers en kneedmachines
54
vast/vast (mengen) eigenschappen:
```
Belangrijke eigenschappen voor het verloop van het mengproces:
• deeltjesgroote
• deeltjesgrooteverdeling
• dichtheid
• vorm en aard vh oppervlak
• vochtgehalte
• stromingseigenschappen
```
55
vasst/vast (mengen) manieren
Er zijn meerdere mogelijke manieren om vast/vast te mengen:
• samenvloeien van verschillende pneumatische transportleidingen
• simultaan ledigen van silo’s op eenzelfde transportband
• toediening van meerdere stoffen aan een gefluïdizeerd bed
• gebruik van mengtromels
• verticale/horizontale schroef- of lintmengers
56
scheidingsprocessen
= voedingsstromen op splitsen in meerdere afzonderlijke gewenste deelstromen en/of eindproducten
DOEL: opzuiveren, waardevolle deeltjes Gebeurt niet altijd spontaan:
ESA: enery seperating agent (homogene mengels)
MSA: mass separating agent (selectieve massatransfer)
57
mechanisch-fysische scheidingsprocessen (bij deeltjesgrootte)
Zeven is een eenvoudige en goedkope methode. Wanneer het gaat om het scheiden van grote deeltjes wordt gesproken over triëren.
- Hoe? Zeefopeningen hebben uniforme afmetingen en laten oiv gravitaire krachten transfer toe van kleine vaste deeltjes (= doorval) terwijl grotere vaste deeltjes worden weerhouden op de zeef (rest).
Het zeefoppervlak kan bestaan uit staven op enige afstand van elkaar gemonteerd, geperforeerde platen, geweven metaaldraad of roterende rollen voorzien van ribben die tegen elkaar met verschillende snelheden indraaien.
58
apparatuur bij zeven
1. vaststaande/statische zeven (zeefproces wordt bevorderd door het zeefoppervlak te bewegen en/of onder een bepaalde helling te monteren)
a. trommelzeef
b. horizontaal bewegende vlakke zeef
c. verticaal bewegende vlakke zeef
2. bevochtbaarheid: flodatie
59
mechanisch-fysische scheidingprocessen bij bevochtbaarheid
flotatie, de te scheiden vaste stofdeeltjes worden in een waterige slurry (waaraan ook chemicaliën worden toegdiend) gebracht waarna luchtbellen doorheen deze slurry geblazen worden. Vaste stofdeeltjes met een grote affiniteit voor water (=hydrofiele deeltjes) zullen in de waterfase blijven Hydrofobe deeltjes gaan zich bij voorkeur in de opstijgende luchtbellen positioneren en bovenaan de vloeistof een schuim vormen die afgescheiden kan worden
Toep: recyclage inkt en papier
60
scheidingsproces bij elektro-magnetische eigenschappen
Deeltjes worden allemaal positief en blijven aan de cillinder plakken. De geleidende deeltjes zijn neutraal geworden en worden door conductief materiaal
aangetrokken. De niet-geleidende blijven aan de band plakken en worden afgeschrapt door de schraper
61
scheidingsproces bij vast/fluïda
dispersie
62
dispersies
1. filtratie
2. bezinking= sedimentatie
3. centrifugeratie en cyclonen
63
filtratie (uitleg)
= gebaseerd op verschillen in deeltjesgrootte door ze door een poreus permeabel medium te geleiden. In tegenstelling tot zeven wordt filtratie niet gebruikt om een poeder- of korrelvormig materiaal in verschillende fracties van deeltjesgrootte te scheiden maar wordt het partikelig materiaal uit het fluidum gescheiden. Het filtermedium weerhoudt hierbij het merendeel van de vaste deeltjes, terwijl het fluidum door de filter kunnen lopen oiv drukverschil tussen de ruimte voor en na het filtermedium. het fluidum dat door de filter loopt wordt het filtraat genoemd = het gewenste eindproduct of het retentaat = de filterkoek
64
de weerstand van het filtermedium is afhankelijk van
- maaswijdte filtermedium=aantal gaten per oppl-eenheid
- aard en grootte van de te filteren stoffen
- dikte van de filterkoek
- viscositeit van het filtraat
65
afhankelijk van de diameter van de te weerhouden deeltjes kunnen er verschillende soorten filtratie worden onderscheid
- conventionele filtratie: grof, fijn partikelig materiaal (10μm-1mm)
- microfiltratie (0,1-10 μm)
- ultra filtratie (10-100 μm)
- nanofiltratie (10-100nm)
- hyperfiltratie = reversed osmosis (0,1-1nm Onderscheid naargelang procesvoering)
66
zeefmethodes naargelang procesuitvoering
1. zeeffiltratie
2. dieptefiltratie
3. koekfiltratie
67
zeeffiltratie
- filtermedium = semi-permeabel vlak of buisvormig membraan met hele kleine openingen voor het afschiden van kleine deeltjes (hyper tm microfiltratie)
- membraan werkt als een zeef zodat alle deeltjes kleiner dan de poriëndiameter oiv de dk: Δp doorgelaten worden en de grote deeltjes tegen worden gehouden
68
dieptefiltratie
- filtermedium: grofkorrelig los gestapeld materiaal over een diepte van 0,3-1,5m
- deeltjes worden weerhouden aan de vaste oppervlakken in de kanalen en capillairen van het filterbed wanneer het fluidum er doorheen stroomt
- vaak toegepast bij klaren van verdunde disperies (zoals water of dranken)
- ook wel een klaringsfilter genoemd
69
koekfiltratie
- werking van het filtermedium wordt hierbij overgenomen door de filterkoek
- deeltjes worden weerhouden aan het oppervlak boven het filtermedium
- structuur en porositeit van de filterkoek wordt bepaald door grootte, vorm, concentratie, samendrukbaarheid van de deeltjes, filtratiedruk, -duur, -snelheid
- bijvoorbeeld wanneer er zich teveel vuiligheid opstapelt in de filter zal de filterkoek ook zelf dienen als extra filter
70
industrieel filtreerapparatuur
1. filtreren met gravitaire druk
2. filtreren met overdruk
A. platenfilters
B. filterpersen
C. zakkenfilters
3. filters met onderdruk
4. filtreren met centrifugale druk
71
filtreren met gravitaire druk
het meest bekend voorbeeld hier is de zandfilter, bestaande uit een cilindrische tank voorzien van een zeefbodem waarop respectievelijk lagen grof grind en zand worden aangebracht. Toep: water
Na verloop van tijd wordt de bovenlaag helemaal ondoordringbaar, waardoor het drukverschil verdwijnt (en dus de drijvende kracht) waarna de filter gereinigd moet worden door het zuiver water in tegengestelde richting te laten stromen (back-washing)
72
platenfilters (filtreren met overdruk)
bevatten een reeks geperforeerde holle platen afgedekt met een filterdoek. De platen zijn op een gemeenschappelijke as gemonteerd en zijn volledig ingesloten in een drukbestendige behuizing
73
filterpersen (filtreren met overdruk)
=kamerfilters: bestaat uit opeenvolgende platen en kaders die van elkaar gescheiden zijn door een filterdoek. Door deze filterdoek worden kamers gevormd waarin de filterkoek zich steeds opstapelt. Toep: filtreren van geconcentreerde dispersies waarbij grote hoeveelheden filterkoek geproduceerd. Hij is makkelijk te reinigen omwille van het gemak waarmee het apparaat open kan en de doeken gereinigd kunnen worden
74
zakkenfilters (filtreren met overdruk)
gebruikt voor het verwijderen van vaste deeltjes uit een gas. Het gas wordt hierbij onderaan toegevoegd en de vaste stof wordt vastgehouden aan de binnenzijde van de zakken. Stof wordt periodiek mechanisch verwijderd door (bv) lucht in tegenstroom te blazen
75
filtreren met onderdruk
= vacuümfilters: deze filters werken continu en bij gering en nagenoeg constante drukverschillen. Ze zijn bijzonder geschikt om sterk samendrukbare vaste stoffen te filtreren omdat deze bij lage druk moeten worden gefiltreerd. Een bekend voorbeeld hiervan is de trommelfilter: deze is cilindervormig en heeft een diameter en breedte van
enkele meters, waarbij het oppervlak bestaat uit een gaas met doek bekleed die langzaam roteert in een trog waarin de te filtreren suspensie zich bevindt De aanzuigfase staat onder onderdruk waardoor het water naar de binnenkant van de cilinder wordt gezogen en vast deeltjes aan de buitenkant van het textiel blijven.
76
de keuze naar welk type apparaat er wordt gebruikt wordt bepaald door:
- eigenschappen van het te filtreren mengsel
- het te verwerken volume
- de economische waar van de vaste fractie of van het filtraat
- nood aan filterreiniging
- kostprijs voor apparatuur en werkingskosten
77
bezinking (=sedimentatie)
= scheidingstechniek gebaseerd op verschillen in deeltjesgrootte en dichtheid. Het grote verschil tussen sedimentatie en filtratie is dus dat er bij sedimentatie een dichtheidsverschil moet zijn tussen de deeltjes en de vloeistof. De drijvende kracht bij bezinking is het verschil tussen de neerwaartse zwaartekracht van het deeltje en de opwaartse archimedeskracht +formule
78
De bezinkingssnelheid en de manier/apparatuur die waarmee het bezinkingsproces wordt uitgevoerd is afhankelijk van
- deeltjesgrootte
- verschil in dichtheid van de vaste deeltjes
- viscositeit van de vloeistof
- gewenste graad van sedimentatie
=>hoe kleiner de deeltjes en hoe visceuser de vloeistof, hoe langer het bezinkingsproces zal verlopen.
79
hoe versnel je het sedimentatie proces
er kunnen chemische stoffen worden toegediend, waardoor deeltjes zich in een losse structuur aan elkaar kunnen hechten via flocculatie (vlokvorming): floculant=stof dat wordt toegediend om de deeltjes aan elkaar te laten hechten
80
bezinking in een decentatiecilinder (gebruikt bij de meest eenvoudige vorm van sedimentatie
- het bezinksel discontinu wordt verwijderd zonder de vloeistoflaag te verwijderen. In een continu systeem wordt bezinking uitgevoerd in een vrij ondiepe, ronde tank met een relatief groot oppervlak waarvan de bodem een trechtervormige geometrie heeft. Een traag ronddraiende arm voorzien van 1 of meerdere schrapbladen verzamelt dan het bezinkende vaste materiaal naar de centrale afvoer onderaan de trechter, terwijl het heldere vloeistof overgestort wordt via de rand van de tank
- Het kan ook toegepast worden voor het scheiden van 2 niet-mengbare vloeistoffen dmv separatoren. Om vaste deeltjes onderling van elkaar te scheiden via bezinking moeten deze een verschillende dichtheid of verschillende deeltjesgrote hebben, waarbij een stroomgoot kan worden gebruikt (een serie van na elkaar geplaatste bezinkingstanks met een steeds groter wordend oppervlak en volume)
81
centrifugatie en cyclonen
= gebruik maken van centrifugal kracht om vaste stofdeeltjes te scheiden van vloeistoffen of gassen, of om niet-mengbare vloeistoffen onderling te scheiden. Het te scheiden mengsel wordt in een roterend vat (centrifuge) omgebracht, waar het met een omtreksnelheid vc om een as wordt geroteerd en vliegt op een afstand r van die as: formule
82
G-kracht
de verhouding tussen versnelling en de centrifugale kracht
83
Principieel kunnen 2 soorten centrifuges worden onderscheiden: (+uitleg)
1. dichtewand centrifuges (=hoe groter de massa, hoe groter Fc => de zwaarste deeltjes vliegen naar buiten)
2. filtreercentrifuges (= een verbeterde vorm van filtratie waarbij een geperforeerde wand bekleed met zeefgaas of een filterdoek waarop de vaste deeltjes vliegen, weerhoudt terwijl de vloeistof door het filterdoek beweegt.)
84
een cycloon
wordt gebruikt bij het afscheiden van vaste stofdeeltjes uit een gas (zoals een stofzuiger). Het principe berust ook op een centrifugaal krachtveld maar deze wordt
opgewekt door de beweging van de gasstroom zelf. Het gas kan worden toegevoegd via een ventilator die het gas aanzuigt (onderdruk) of het gas in de cycloon perst (overdruk). Hoe groter en dichter de deeltjes, hoe beter de cycloon werkt. Om vloeistofdeeltjes uit een gas te verwijderen kan ook een cycloon worden gebruikt, hier een druppelvanger genoemd. Een hydrocycloon scheidt vaste deeltjes uit een vloeistof.
Toep: lucht reinigen
85
fysisch-chemische scheidingsprocessen (uitleg)
Deze kennen een hele ruime toepassing binnen de industrie, voornamelijk voor het scheiden van homogene mengsels. Deze wordt vooral bekomen door het creëren van een tweede fase dmv. input van arbeid of energie.
86
fysisch-chemische scheidingsprocessen (soorten)
1. drogen
2. indamping en kristalisatie
3. destillatie
4. absorptie en stripping
5. extractie
6. adsorptie en desorptie, ionenwisseling en chromatografie
7. membraanscheiding
87
drogen (uitleg + soorten)
= verwijderen van relatief kleine hoeveelheden water uit het een product met de doelstellingen: het product onder meer gewenste condities te brengen met het oog op verdere bewerkingstabiliteit en/of houdbaarheid te verlengen (geneesmiddelen, microbiële activiteit lam leggen) Drogen is gebaseerd op het verdampen en sublimeren van water, 2 endotherme activiteiten.
Deze aanvoer van warmte kan dmv:
- convectie (warme, turbulente luchtstromen)
- conductie (warmte metalen platen)
- straling
- vriesdrogen: water in het product wordt eerst bevroren en afgekoeld tot een temperatuur onder het vriespunt, waarna het ijs door verlagen van de druk wordt gesublimeerd tot waterdamp.
De methode die het meest wordt toegepast is convectie: verdampen van water in een warme, onverzadigde luchtstroom .
- soorten:
1. onverzadigd
2. warme lucht
88
onverzadigd drogen
= niet verzadigd aan H2O-damp, De lucht heeft een absolute concentratie van H2O-damp dat hij aan kan, namelijk :m/V (mol H2O-damp/m3 lucht) Wanneer we dit omzetten naar een drukgradiënt mbv de ideale gaswet verkrijgen we:
p= (n/V). rT en dit noemen we de partiële dampdruk van lucht. Dit is dus een maat voor hoeveel H2O moleculen maximaal in een volume kunnen. In een flesje water bijvoorbeeld zullen enkele H2O moleculen verdampen en de druk die zij dan uit oefenen op te wanden is de partiële dampdruk. Op een bepaald moment komt het volume in thermodynamisch evenwicht waarbij op een gegeven T, het volume een maximum hoeveelheid H2O damp bevat. Op dit moment is het verzadigingspunt bereikt, waarbij elke molecule die van vloeistof overgaat naar gas, er een molecule overgaat van gas naar vloeistof 🡪 verzadigde dampdruk ps
De verhouding van actuele dampdruk en verzadigde dampdruk kan dan uitwijzen of de lucht (on)verzadigd is:
actuele dampdruk = p = relatief vochtgehalte van de luchtstroom verzadigde dampdruk ps
als p=ps is er 100% vochtheid en is de lucht verzadigd
als p
89
warme lucht (drogen)
- De lucht moet warm zijn want: als Tstijgt, stijgt ook ps (hoe warmer de lucht, hoe meer vochtigheid hij kan bevatten). DWZ: als bij een gegeven druk de T stijgt, zal de relatieve concentratie aan vochtigheid dalen: T stijgt, ps stijgt, p/ps daalt => relatieve vochtigheid daalt
- Het drogen kan dus versneld worden door de drijvende kracht te vergroten, dit zijnde de warme lucht op te drijven (ΔT > ) of de
onverzadigdheid (Δc >). Daarboven op kan de weerstand nog worden verlaagd dmv veel
- convectie en turbulentie. bv: was drogen als het warm is, droog en veel wind. De eerste voorwaarde wordt steeds samen vervult, aangezien wanneer de T stijgt, de relatieve vochtigheid automatisch ook daalt
90
indamping en kristalisatie (drogen)
= concentreren van een oplossing door het wegkoken van het oplosmiddel. Dit gaat dus om het wegkoken van grote hoeveelheden. Het kookpunt wordt hier bereikt bij de temperatuur waarbij: de verzadigde dampdruk van de vloeistof = totaaldruk boven de vloeistof (ps = patm (meestal))
Belangrijk is dat er maar 1 vluchtige stof is, en dat de andere stof dus niet-vluchtig is.
91
doelstellingen (indamping en kristalisatie)
- vaste stof terugwinnen uit een oplossing via indamping gevolgd door kristallisatie
- vormen van een zeer zuivere vloeistof, vrij van deeltjes of opgeloste stoffen. Het damp wordt hierbij dus na indamping gecondenseerd voor verder gebruik
- bekomen van een meer geconcentreerde oplossing, wat nodig kan zijn voor een volgende bewerkingsstap (dus indamping als tussenstap)
92
dampsnelheid wordt bepaald door:
- snelheid van de warmteoverdracht
- snelheid van het massatransport van damp uit de vloeistof. Dit kan dmv het creëren van een onderdruk (vacuüm) boven de kokende vloeistof
93
meertrapsindamping
nog een mogelijkheid, waarbij meerdere indampers in serie aan elkaar worden geschakeld. In deze apparatuur kan de uitgangsdamp van een eerste indamper gebruikt worden als warmte bron in een tweede indamper, op voorwaarde dat de
kooktemperatuur van de vloeistof in de tweede indamper laag genoeg is om een voldoende groot temperatuursverschil te behouden voor warmteoverdracht. Dit kan wanneer een tweede indamper werkt bij een lagere druk, waardoor ook het kookpunt lager is aangezien deze zorgt voor een partiële vacuüm.
(Kristallisatie en indamping gebeuren heel vaak te samen. Kristallisatie is namelijk het proces waarbij vaste kristallijne deeltjes gevormd worden uit een homogene fase.)
94
destillatie (uitleg+doel)
= verschillende verbindingen in een vloeibare oplossing scheiden op basis van verschil in vluchtigheid. Hier gebeurt scheiden dus op basis van het kookpunt, hoe lager het kookpunt, hoe vluchtiger de stof. Bij ideale vloeistoffen is geldig dat de verzadigde dampdruk boven het mengsel gelijk is aan de som van de partiële verzadigde dampdrukken van de afzonderlijk verbindingen in het mengsel.
doel:
- zuiveren van grondstoffen, tussenproducten of eindproducten
- isoleren van gewenste eindproducten uit reactiemengsels
95
soorten destillatie
1. enkelvoudige destillaite
- evenwichts/flash destillatie
- enkelvoudige batch= differentïele destillatie
2. fractionele destillatie
- fractionele destillatie = refricatie
(multicomponent destillatie)
- vacuumdestillatie
96
enkelvoudige destillatie
= verdeling van de verbinden tussen de vloeistoffase en damp in 1 stap. Deze damp wordt dan afgevoerd en gecondenseerd en er is geen terugvloei van het gevormde condensaat naar de kolf.
97
evenwichts/flash destillaite (enkelv. dest.)
=een vloeistof wordt opgewarmd en onder druk gebracht. Hierna wordt het verhitte vloeistof via een drukverlagende klep naar een kamer gebracht waar het gedeeltelijk verdampt wordt met aanrijking van de meest vluchtige verbinding en de dampfase. Tenslotte worden ze van elkaar gescheiden
98
enkelvoudige batch= differentiële dest. (enkelv. dest.) (uitleg)
enkelvoudige batch = differentiële destillatie: volledige vloeistofmengsel wordt in een verwarmde kolf gebracht. Van zodra er dampvorming is, wordt deze onttrokken naar een condensor, waar het destillaat wordt opgevangen.
99
probleem met enkelv. dest.
Het grootste probleem met enkelvoudige destillatie is: zodra er 1 druppel is opgevangen er een andere samenstelling is (eentje die steeds meer links ligt van het 1e punt op de diagram). Het aandeel van de meest vluchtige verbinding neemt steeds af, waardoor het netto resultaat gering is. Er mag daarom maar alleen gebruik worden gemaakt van enkelvoudige destillatie indien de kookpunten minstens met 50° van elkaar verschillen.
100
fractionele destillatie
We kunnen de scheidingsefficiëntie aanzienlijk verhogen wanneer we gebruik maken van meerstraps of een casacde proces, waarbij het gevormde destillaat steeds opnieuw verdampt wordt. Deze vorm van efficiëntere scheiding is noodzakelijk wanneer de kookpunten van de te onderscheiden stoffen niet hard van elkaar verschillen.
101
fractionele destillatie= rectificatie (fract. dest.)
Buis is gevuld met glazen bolletjes of staven, wat we pakking noemen, of horizontale
geperforeerde platen. De opstijgende damp wordt nu verplicht om door deze pakking te gaan. Op elke plaat in de fractioneerkolom is er een innig contact tussen opstijgende gasstroom en neerdalende vloeistofstroom, waarbij moleculen tussen deze 2 kunnen worden uitgewisseld. Enkel moleculen van de stof met het laagste kookpunt kunnen in deze tegenstroom hogerop komen => hoe hoger, hoe rijker de damp aan de vluchtigste component. Elke plaat treedt hier op als een horizontale stap van a -> a’ b->b’ (enzovoort) in het diagram. Deze stap wordt een theoretische schotel genoemd. De efficiëntie van deze techniek is afhankelijk van het aantal theoretische schotels dat het vloeistofmengsel op weg naar boven tegenkomt. Hoe groter het aantal theoretische schotels, hoe efficiënter de scheiding.
102
multicomponent destillatie
In serie geplaatste destillatiekolommen
103
vacuumdest. (fract. dest.)
laat toe om het destillatieproces uit te voeren bij temperaturen beneden het normale kookpunt van het vloeistofmengsel. Lage T, lage p. Wanneer het proces onder
volledig vacüum wordt uitgevoerd noemen we het moleculaire destillatie.
104
absorptie
=scrubbing=wassing=een gasmengsel wordt in contact gebracht met een vloeistof waarin selectief één of meerder verbindingen oplossen via gas/ vloeistof massatransfer
105
solute (uitleg + toepassingen)
= absorbaat=de verbindingen die worden overgebracht naar de vloeistoffase Afscheiden van waardevolle componenten uit een gasmengsel of het verwijderen van onzuiverheden of schadelijke verbindingen uit gassen. Mogelijke toepassingen zijn:
- deodorizeren van consumentproducten
- reproduceren van waardevolle gasvormige bindingen voor de productie van cons. goederen
- produceren van specifieke chemische verbindingen
106
chemisorptie (uitleg + voordelen)
```
absorptie die gepaard gaat met en chemische reactie in de vloeistoffase. (geen
evenwicht, kan blijven doorgaan)
Voordelen:
- Schadelijke stoffen weg reageren
- Extra selectiviteit
- Hogere absorptiemogelijkheid
- Flux is groter
```
107
stripping
= desorptie, vloeistofmengsels bevat verbindingen die via massatransfer selectief naar een gasfase worden overgebracht Absorptie en stripping worden, voor industriële toepassingen, uitgevoerd in kolommen. Er zijn verschillende configuraties van deze kolommen mogelijk
108
soorten kolommen bij stripping/desorptie
```
1. platenkolom
A. zeefplaten
B. ventielplaten
C. borrelplaten
2. gepakte kolom
A. random packin/dumped packing
B. gestructureerde pakking
3. sproeitoren
4. bubbel of bellenkolom
5. centrifugale contractor
```
109
platenkolom (stripping)
er wordt een serie boven elkaar geplaatste, geperforeerde platen aangebracht op regelmatige hoogtes in de kolom. Er zijn 3 types platen
110
zeefplaat (platenkolom)
de opstijgende damp passeert de gaatjes en belemmert de vloeistof om via dezelfde gaatjes omlaag te stromen. De vloeistof stroomt omlaag via overlooppijpen of schotten.
111
ventielplaat (platenkolom) (geef voordeel)
op de plaatopeningen zit een soort ventiel. Voordeel: het doorlaatoppervlak is variabel en wordt gestuurd door het gasdebiet dat voldoende moet zijn om te verhinderen dat de vloeistof via het ventiel naar beneden stroomt
112
borrelplaten (platenkolom)
er zijn enkele ronde openingen met opstaande randen in de plaat gemaakt. Over deze randen zijn ‘klokjes’ geplaatst, die aan de onderkant getand zijn of voorzien van openingen(‘slots’). De openingen zitten onder het vloeistofniveau, dus de opstijgende damp passeert de op de platen aanwezige vloeistof. De vloeistof kan alleen via de overlooppijpen of schotten naar de eronder liggende plaat.
bv. Vezels reinigen met aceton
113
gepakte kolom (stripping)
de vloeistof loopt langs het oppervlak van het pakkingmateriaal door de zwaartekracht, van het ene naar het andere pakkingelement, naar beneden. Hierbij passeert het de opstijgende gasfase als vloeistoffilm of in de vorm van druppels. Onderaan zit een raster waarop de pakking steunt(support). Als er kanaalvorming(channeling) voorkomt, kan een vloeistofherverdeler geplaatst worden. Er zijn verschillende commerciële pakkingsmaterialen:
- Random pakking/dumped packing
- Gestructureerde pakking (=De selectie gebeurt op basis van drukval, massatransfer, materiaaleigenschappen en kostprijs.)
114
sproeitoren (stripping)
wanneer solute zeer makkelijk oplost in het solvent, of er slechts een beperkte drukval is toegelaten. Kenmerken: hoog gasdebiet, korte verblijftijd
115
bubbel of bellenkolom (stripping)
hoge drukval, beperkt gasdebiet. Voor moeilijk oplosbare stoffen of als er chemische reacties plaatsvinden die lange verblijftijd vergen. (Bij lage K-waarde)
116
centrifugale contractor (stripping)
werkt met onderdruk
117
extractie
Componenten worden uitvoedingsmateriaal via selectieve massatransfer
overgebracht naar een vloeistoffase (= solvent), Als het voedingsmateriaal een solvent is (vloeistof-vloeistofextractie) dan mag het solvent niet homogeen mengbaar zijn met het voedingsmateriaal.
118
vast- vloeistof extractie: leaching: (uitleg +doel)
er wordt een vaste matrix in contact gebracht met een geschikt solvent, waarna diffusie plaatsvindt van de af te scheiden verbinding vanuit de vaste matrix naar het solvent waarin deze verbindingen oplossen.
Doel: isoleren van het een aardevol product of het verwijderen van een ongewenst product.
119
wanneer heeft extractie de voorkeur?
1. Door het verwijderen van hoogkokende verbindingen die in lage concentraties aanwezig zijn.
2. Voor de recovery van hitte-gevoelige materialen, waar extractie economischer is dan vacuümdestillatie.
3. Voor het scheiden van stoffen die weinig verschillende kookpunten/vluchtigheden hebben, maar wel een groot verschil in oplosbaarheid.
4. Voor het verwijderen van anorganische stoffen die opgelost of in complexvorm voorkomen in organische of waterige oplossingen.
120
keuze geschikt solvent
1. Grote affiniteit met de te extraheren stof (selectiviteit)
2. Overige bestanddelen van de voeding mogen niet oplosbaar zijn in de solvent
3. Niet toxisch en goedkoop
4. Niet corrosief en veilig
5. Geen chemische activiteit met af te scheiden stof
6. Verschillende dichtheid dan de voeding (recuperatie)
121
enkelvoudige extractie
Het te extraheren mengsel (bepaald volume) wordt met het oplosmiddel in contact gebracht tot het evenwicht, waarbij de fasen van elkaar gescheiden worden.
Grootste nadeel: zeer laag rendement. Te vinden: compromis: grote hoeveelheden oplosmiddel en achterblijven van solute in raffinaat.
122
meervoudige extractie
Gelijkstroom: niet zoveel nut
Dwarsstroom: de efficiëntie neemt toe
Tegenstroom: goede stijging
123
vloeistof-vloeistof extractie (uitleg + 2 types apparatuur)
ternair systeem: voeding bestaat uit twee homogeen mengbare stoffen.
Hoge graad van turbulentie en een groot contact oppervlak resulteren in een sneller massatransfer. Na de evenwichtsinstelling moeten de vloeistoffen van elkaar gescheiden worden. Scheiding van twee vloeistoffasen verloopt moeilijk en traag.
Twee types solventextractie apparatuur:
1. mechanische agitatie met behulp van roerders
2. mening door stromingsprofiel van beide
124
vloei-vloei extractie (apparatuur)
1. mixed settlers
2. sproeikolommen
3. gepakte kolommen
4. platenkolom
5. kolommen met mechanische agitatie
125
mixed settler (vl/vl extractie)
vloeistoffen worden gemengd en vervolgens gescheiden door bezinking
126
sproeikolommen (vl/vl extractie)
mengen en scheiden gebeurt doorlopend en gelijktijdig
1e kolom: de lichte fase laten opstijgen als druppeltjes (hoe
kleiner deze zijn, hoe meer contact er is) en de zware fase van boven naar beneden.
2e kolom: zware vloeistof als druppeltjes naar beneden en de lichte fase als bulk naar boven.
Zeer lage kostprijs
nadeel: back washing, exiale opmenging => reduceert effect
127
gepakte kolommen (vl/vl extractie)
door pakkingen aan te brengen wordt axiale dispersie gereduceerd
de pakking bevordert de massatransfer ook door de grotere druppels te breken. (gelijkaardig pakkingsmateriaal als bij absorptie en destillatie)
128
platenkolom (vl/vl extractie)
plaatsen van zeefplaten in de kolom reduceert axiale dispersie
129
kolommen met mechanische agitatie (vl/vl extractie)
axiaal roterende as
Als de oppervlakte en/of de viscositeit hoog is en/of het
dichtheidsverschil beperkt is, dan is zwaartekracht niet genoeg voor een goede dispersie (verstrooiing) en menging te bekomen. Hier wordt er een agitatie (opwinding) met meestal behulp van een axiaal roterende as. De mengzones zijn afgewisseld van bezinkingszones in de kolom + extra menging: bevorderen massatransfer.
130
vast-vloeistof extractie
= leaching: er wordt een vaste matrix in contact gebracht met een geschikt solvent, waarna diffusie plaatsvindt van de af te scheiden verbinding vanuit de vaste matrix naar het solvent waarin deze verbindingen oplossen. (toep: suiker extrageren uit suikerbieten)
wassen: wanneer het gaat om het afzonderen van onzuiverheden of ongewenste verbinding uit de vaste stof.
Om het massatransfer sneller te laten verlopen kan men een aantal voorbereidingsstappen doorlopen (snijden, pletten, drogen,..)
131
belangrijke parameters bij vast-vloeistof extractie
- keuze solvent
- temperatuur
- grootte van de deeltjes
- graad van mechanische agitatie
132
verschillende uitvoeringsmogelijkheden bij vast/vloeistof extractie
- doorlaatbare massa: solvent door een vast bed van de massa gepercoleerd
- meerdere extractie stappen: extractiebatterij: waarbij meerdere extractoren in serie geschakeld worden, en meestal in een soort tegenstroomconfiguratie
133
adsorptie en desortpie
sorptie operaties: waarbij componenten (solutes) vanuit een fluïdum (gas/vloei) selectief overgebracht worden naar een onoplosbaar (vast) medium vb. adsorptie, ionenuitwisseling, chromatografie
Adsorptie: atomen, moleculen of ionen in een gas of vloeistof diffunderen naar het oppervlak van een vast materiaal, waar zij gebonden worden of vast gehouden worden door zwakke fysische intermoleculaire krachten ( via selectieve massatransfer bepaalde stoffen o.i.v. intermoleculaire krachten laten plakken aan het oppervlak van een vaste stof ( adsorbens) ↔ de plakkend stof (adsorbaat)
Begunstigen van de adsorptie kan door:
- Lage temperatuur en hogedruk
- Poreuze partikels met kleine
diameter Toepassing:
1. Onzuiverheden verwijderen van gassen en vloeistoffen (bv. geuren en kleuren)
2. Drogen van gassen en vloeistoffen
⬄ desorptie : het omgekeerde proces
134
ionenuitwisseling
ionen met positieve en negatieve lading gaat in een meestal waterige
vloeistofoplossing gelijkaardige ionen met dezelfde lading verdringen van het vast oppervlak van een ionenuitwisselaar. ( kan hergebruikt worden)
135
wat bepaalt de competitie bij ionenwisseling
1. lading
2. grootte ionen
3. chemische samestelling
136
chromatografie
algemene term voor scheidingstechnieken die steunen op de verdeling van te scheiden verbindingen tussen twee niet mengbare fasen , namelijk een mobiele ( bewegende) fase die een gas of vloeistof kan zijn en een stationaire( niet bewegende) sorbent fase. De sorbent fase kan een vaste stof, en zeer viskeuze vloeistof of een ionenuitwisselaar zijn.
Als er in een chromatografisch systeem een oplossing wordt gebracht die verschillende verbindingen bevat, zullen die mee met de mobiele fase door het systeem bewegen. De verbindingen komen ook in contact met de stationaire fase waarmee ze kunnen inargeren; tijdens de interactie
137
sorbentie moet voldoen aan:
1. lage kostprijs
2. Hoge selectiviteit en hoge capaciteit
3. Eigenschappen die een snelle sorptie toelaten
4. Hoge chemische, thermische en mechanische stabiliteit
5. Hoge weerstand tegen fouling
6. Goede mogelijkheden om geregenereerd te worden
138
3 klassen van sorbentia
1. organische koolstofsorbentia
2. anorganische sorbentia
3. synthetische organische polimeren
139
organische sorbentia
belangrijkste sorbens hierbij is actief kool.
140
anorganische sorbentia
aantal veelgebruikte sorbentia zijn: silicagel(SiO2; uit silicaten bereid en heeft een grote affiniteit voor water en andere eerder basische polaire verbindingen), aluminium oxide(Al2O3, bauxiet; voornamelijk voor het afscheiden van zure polaire verbindingen en het drogen van gassen), moleculaire zeef zeolieten(vertonen een anorganische kristallijne polymeerstructuur van aluminiumsilicaten met alkali of aardalkali elementen(Na, K, Mg, Ca) met de algemene vorm Mx/m[(AlO2)x(SiO2)y]-zH2O; deze worden geactiveerd door water te verwijderen en door te verwarmen/vacuümbehandeling toe te passen).
141
synthetische organische polymeren
komen meestal als parels(d= 0,5mm) voor, bestaande uit microsferen(d= ongeveer 10 -4mm). Voorbeeld: polymerisatieproducten van styreen en divinylbenzeen, die gebruikt worden om apolaire verbindingen uit water te halen. Ook ionenuitwisselaars bestaan meestal uit deze producten maar hier worden functionele groepen aangebracht die een lading bevatten.
142
adsorptie apparatuur
1. slurry contactor/ contactfiltratie
2. clyclische batch operatie
3. moving bed operatie
143
slurry contactor/ contactfiltratie
het sorbens wordt als poeder toegediend in de vloeistof en vormt een slurry. Na de behandeling wordt het sorbens gescheiden door sedimentatie of filtratie. Het wordt niet geregenereerd omdat het vaak gebruikt wordt om hoogmoleculaire verbindingen te weerhouden die moeilijk te desorberen zijn.
144
cyclische batch operatie
kan met een vast bed(fixed bed) of een wervel bed(fluidized bed). als de voeding een vloeistof is wordt het ook wel percolatie genoemd.De grootte van de partikels bepaalt
de drukval;
kleine contactoren: adsorbent kan er na adsorptie worden uitgehaald en thermisch gereactiveerd
andere gevallen: regeneratie gebeurt in situ. Kan door het bed op te warmen(met warmtewisselaars in het bed of warm gas) of door een lagere druk te hanteren tijdens de desorptiestap.
Nadeel: niet continu
145
moving bed operatie
de druk en temperatuur binnen 1 contactor veranderen niet; het is een adsorber of een regenerator, niet beiden. Het sorbens moet alterneder doorschuiven van adsorber naar regenerator. Technisch is dit een moeilijk systeem, een betere uitvoering is de simultated moving bed operatie(het bed beweegt niet, maar wel de toe- en afvoer stromen).
146
OERVORMEN
certrekken van een niet gedefinieerde vorm naar een primaire vormgeving
147
omvormen
verder vormgeven van een primaire vormgeving (secundaire vormgeving)
