Pattantyús-Ábrahám Géza Gépészeti Tudományok Doktori Iskola

 

Témavezető: Dr. Láng Péter és Dr. Vincent Gerbaud

BME Gépészmérnöki Kar, Épületgépészeti és Gépészeti EljárástechnikaTanszék

Azeotop elegyek szakaszos desztillációs szétválasztásának tökéletesítése

A kutatási téma néhány soros bemutatása

Doktori tanulmányaim során különböző szakaszos desztillációs eljárásokat vizsgálok. A desztilláció a vegyiparban az egyik leggyakrabban alkalmazott szétválasztó művelet, amely a komponensek eltérő illékonyságán alapul.

Számos komponens egymással azeotropot képez. Az azeotrop összetételű folyadékelegy és a vele egyensúlyban lévő gőz összetétele megegyezik, ezért ezeket az elegyeket – hagyományos desztillációs eljárásokkal – nem lehet szétválasztani. A nyomás megváltoztatásával (nyomásváltó desztilláció), vagy egy harmadik komponens (szolvens) hozzáadásával (extraktív desztilláció) a szétválasztás lehetségessé válhat.

Doktori munkám során az azeotrop elegyek hagyományos és speciális szakaszos desztillációs szétválasztását vizsgálom. A hagyományos szakaszos desztillációhoz kapcsolódóan algoritmust és programot készítettem az elérhető párlatok sorrendjének kiszámítására, mely tetszőleges számú komponensre használható, és csak a forráspontok ismeretét követeli meg. Egy valós, gyógyszergyári hulladék-oldószerelegy szakaszos desztillációs regenerációján megvizsgáltam az elő- és utópárlatok visszaforgatásának hatását a gyártásra, részletes számítógépi modellezéssel.

Számítógépes modellezéssel megvizsgáltam a zárt (folyamatos termékelvétel nélküli) két- három, illetve négytartályos szakaszos desztillációs konfigurációkat. A konfigurációk különböző üzemeltetési módjaival elért kinyeréseket összehasonlítottam egymással, és a nyílt üzemeltetési módéval.

Két gyógyszeripari hulladék-oldószerelegyre is megvizsgáltam a szakaszos extraktív desztilláció alkalmazhatóságát. A szakaszos extraktív desztilláció több üzemeltetési módjára laboratóriumi kísérleteket végeztem és értékeltem ki, továbbá elvégeztem a kísérletek utólagos szimulációját is.

Kiterjesztettem a szakaszos heteroazeotrop desztilláció irodalmi modelljeit. Az új modellben bármelyik folyadékfázis bármekkora hányadát vissza lehet vezetni az oszlopba, vagy el lehet venni, és az egyes fázisok hold-upja is változhat. Megvalósíthatósági vizsgálatokkal 16 különböző üzemeltetési politikát különböztettem meg, és mindegyikre meghatároztam az üst koncentrációváltozásának irányát. Megállapítottam, hogy a paraméterek megfelelő megválasztásával az üst koncentrációja tetszőleges irányba megváltoztatható, ami lehetővé teszi, hogy a művelet végén az üstben tiszta terméket kapjunk. Három új üzemeltetési politikára részletes modellező számításokkal is igazoltam eredményeimet.