Appunti fondamenti delle operazioni di separazione - parte 1

Operazioni di separazione

Tipologie di operazioni di separazione

Chimiche

Fisiche

Chimico-fisiche

Definizioni di sistema e volume continuo

Sistema: porzione di spazio caratterizzato da variabili che lo descrivono.

Volume continuo: porzione di sistema che ne particolarizza caratteristiche e le confine hanno caratteristiche di semplificazione di stazionarietà e uniformità.

Le variabili intensive costanti nel tempo.

Le variabili intensive costanti nello spazio.

Tipologie di sistemi

• Isolati
• Aperti
• Chiusi

Miscelamento e separazione

Miscelamento:

• F1
• F2
• F3 (A+B)

Separazione: Mi serve un terzo componente per separare gli altri.

Energia libera di Gibbs

ΔG = ΔH - TΔS

Contributo energetico e contributo configurazionale.

Il contributo dei ΔH è molto maggiore di quello dei ΔS che viene trascurato.

Operazioni di separazione

Permettono di separare i componenti di:

• Chimico
• Fisico
• Chimico-fisico

Sistema e volume continuo

Sistema: porzione di spazio caratterizzato da variabili che lo descrivono.

Volume continuo: porzione di sistema che ne particolari caratteristiche le confine hanno caratteristiche di semplificazione stazionarietà e uniformità.

Le variabili intensive costanti nel tempo.

Le variabili intensive costanti nello spazio.

Tipologie di sistemi

• Isolati
• Aperti
• Chiusi

Miscelamento e separazione

Separazione: mi serve un terzo componente per separare gli altri.

Energia libera di Gibbs

ΔG = ΔH - TΔS

È alla base di miscelamenti e separazione.

Contributo energetico e contributo configurazionale.

Il contributo dei ΔH è molto maggiore di quello dei ΔS che viene trascurato.

Stadio di separazione

Se F₂ e F₃ sono in equilibrio si parla di stadio di equilibrio o stadio teorico. È valido anche il contrario.

Stadio di equilibrio

Partenze uscenti in equilibrio.

È possibile che la composizione attraverso le stesse uscite, non cambia posso fare un bilancio.

Su V per essere in un equilibrio fisico e anche un equilibrio energetico (calore).

Frazioni e bilancio di massa

Frazione in massa: w_ij = M_ij / M_tot(i)

Frazione molare: x_j = N_ij / N_tot(i) - moli consumate nella corrente j

Frazione volumetrica: y_ij = V_ij / V_tot(i)

Equazione di congruenza: Z w_i - Z x_i - Z y_i = 1 nella corrente j-esima

Bilancio di massa: è il calcolo di tutte le portate e le composizioni di un processo, sia quelle in entrata che quelle in uscita che quelle intermedie.

System boundary: superficie di controllo.

Se processo è scomposto in operazioni unitarie descritte dagli schemi a blocchi.

Bilancio per la massa

Accumulazione = ciò che entra - ciò che esce + ciò che si genera.

Se si stazionario: IN - OUT + GEN = 0

N^o di eq di bilancio di massa = C tutti gli elementi i componenti.

Nel nodo partitore entra una sola corrente che viene separata in modo che la composizione rimane costante.

1 ha una portiera e una composizione. 2 e 3 hanno portiere diverse che sommate danno la stessa composizione di 1.

Per ogni portiera conosci (c-1) equazioni.

Variabili e equazioni

F₁ = 250

X_A = 0.15

X_A3 = 0.7 -> corrente di testa

X_A5 = 0.42 -> corrente intermedia

X_A7 = 0.3 -> corrente di fondo

F₇ = F₃ + X_A7

F₃ = 0.25

Nuove variabili e varianza

Varianza: N^o di incognite - N^o equazioni indipendenti

Ho 8 incognite di partenza -> per ogni variabile ho C-1.

N^o incognite = numero entrante +(1 + C-1)numero entrante = variabile complessiva = numero corrente - C = 16

N^o equazioni = C di blocchi notevoli numerati sottosistemi 2 - 3 - 6 (6 comp + 2 add)

N^o equazioni esecutive dei modi possibili = N^o modi entranti . (C-1) = 2 . 1 = 2

Tot 8 equazioni

Variabili: = 16 - 8

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