Laboratórium chemickoinžinierskej termodynamiky

Laboratórium chemickoinžinierskej termodynamiky
Fakulta chemickej a potravinárskej technológie

Katedra/ústav:     Ústav chemického a environmentálneho inžinierstva
Kontaktná osoba: doc. Ing. Elena Graczová, PhD.
Kontakt:              02-5932 5760, 0918-674 263
e-mail:                 elena.graczova@stuba.sk
web stránka:        http://kchbi.chtf.stuba.sk/clenovia/detail.aspx?ID=4, http://www.fchpt.stuba.sk/$2787$

 

Charakteristika:

Výskumné laboratórium sa zaoberá meraním fázových rovnováh kvapalina–para a kvapalina–kvapalina dvoj a viaczložkových systémov s použitím rôznych meracích metód a zariadení. Skupina dlhodobo pracuje v oblasti termodynamického spracovania, korelácie ako aj predpovede, rovnovážnych údajov viaczložkových systémov s využitím poznatkov o dvoj a trojzložkovej rovnováhe viaczložkových modelových systémov. Navrhnuté a aplikované sú závislosti aktivitných koeficientov od zloženia roztoku rozšírené o ternárny príspevok. Poznatky v oblasti termodynamického spracovania sú kontinuálne vyhodnocované a prezentované formou elektronickej databázy ternárnych parametrov “TCDB“ (Demo verzia TCDB: http://kchbi.chtf.stuba.sk). Termodynamický prístup je aplikovaný do modelových výpočtov separačných zariadení: extraktory, extrakčné a azeotropické destilačné kolóny.

Oblasti záujmu výskumnej skupiny:

1. Meranie rovnováhy kvapalina–para, kvapalina–kvapalina dvoj a trojzložkových systémov

2. Termodynamický opis rovnováhy kvapalina–kvapalina a kvapalina–para viacfázových viaczložkových systémov

3. Tvorba elektronickej databázy ternárnych parametrov „TCDB“

4. Modelovanie separácie viaczložkových zmesí prostredníctvom extrakcie, extrakčnej a azeotropickej destilácie; modelovanie
    regenerácie rozpúšťadiel.

 

Projekty:

APVV, reg. číslo APVV-0585-12, 2013-2016

Modelovanie separácie azeotropických zmesí prostredníctvom extrakcie/extrakčnej destilácie a simulácia regenerácie rozpúšťadiel

Hlavným cieľom výskumu je štúdium separácie modelových systémov s blízkou teplotou varu zložiek a azeotropických zmesí s použitím vhodných zelených rozpúšťadiel - iónových kvapalín. Kompletizácia experimentálnych podkladov. Aplikácia a overenie nami navrhovaného opisu viaczložkovej viacfázovej rovnováhy pre modelové systémy obsahujúce zelené rozpúšťadlá, a to na báze binárnych a  ternárnych rovnovážnych údajov. Poukázať na možnosti použitia daného termodynamického opisu v modelových výpočtoch separačných zariadení.

 

Predchádzajúce projekty:

APVV, reg. číslo APVV-0353-06, 2006-2011

Názov: Spresnenie termodynamického opisu viaczložkovej rovnováhy kapalina-para a kvapalina-kvapalina pre potreby modelovania separačných zariadení

VEGA, registračné čislo 1-0553-2010, 2010-2012

Názov: Tvorba databázy parametrov ternárnej korekcie rovníc pre výpočet aktivitných koeficientov zložiek v roztoku a jej použitie v modelových výpočtoch separácie viaczložkových viacfázových systémov.

 

Publikácie (po roku 2000):

Graczová E., Surový J.: Vapour-liquid equilibrium for the binary systém dimethylformamide – ethylene glykol. Chem. Papers 55, 386-390 (2001).

Lisý J.M., Graczová E.: Závislosť tlaku nasýtenej pary čistej kvapaliny od teploty. RAU 43, (3-4), (2001).

Šoóš M., Graczová E., Markoš J., Molnár A., Steltenpohl P.: Design and simulation of distillation column for dichloropropane separation from multicomponent mixture. Chemical Eng. and Processing 42 (4) 273-284 (2003).

Graczová E., Steltenpohl P., Bafrncova S., Bálintová L., Kršačková E.: Correlation of Vapour–Liquid Equilibrium Data of  Ternary Systems. Chem. Papers 58, 442-446 (2004).

Graczová E., Steltenpohl P., and Bafrncová S., Extractive Distillation: Prediction of the Vapour – Liquid Equilibrium Data of Multi-Component Systems,  Chemical Engineering Transactions. 7, 339-344 (2005).

Steltenpohl P., Chlebovec M. and Graczová E.: Simulation of Toluene Extractive Distillation from a Mixture with Heptane. Chem. Papers 59, 421-427 (2005).

Steltenpohl P., Graczová E.: Vapor–liquid equilibria of selected components in propylene oxide production J. Chem. Eng. Data, 53, 1579-1582 (2008).

Graczová E., Steltenpohl P.: Phase equilibria of binary systems comprising formic acid, N,N-dimethylformamide, 1-chloro-2-ethylhexane and 2-ethyl-1-hexanol. J. Chem. Eng. Data, 53, 1785-1788 (2008).

Graczová E.; Steltenpohl P.: Vapor–liquid equilibria of binary systems comprising 1-chloro-2-ethylhexane and 2-ethyl-1-hexanol. J. Chem. Eng. Data, 53, 2475-2478 (2008)

Pavol Steltenpohl, Elena Graczová, and Matúš Chlebovec, Extractive distillation of C7 hydrocarbon mixture in the presence of furfural. Chemical Engineering Transaction, 18, 201-206 (2009). ISSN 1974-9791

Graczová E., Steltenpohl P., Chlebovec M. and J. Labovský: Improvement of Accuracy of the More Component Vapor–Liquid Equilibria Prediction for the Purpose of Separation Process Modelling. Chemical Engineering Transaction, 18, 207-212 (2009).

Steltenpohl P., Graczová E.: Application of the extended NRTL equation for the ternary liqui – liquid and vapor – liquid – liquid  simulation Chem. Papers 64 (3) 310-317 (2010).

Labovská Z., Steltenpohl P., Graczová E.: Extractive distillation modeling and simulation for the ternary system 2-methoxy-2-methylpropane-methanol-butan-1-ol. Chem. Papers 66 (6) 556-565 (2012). (DOI) 10.2478/s11696-012-0138-2

Graczová E., Steltenpohl P., Šoltés M., Katriňák T.: Design calculations of an extractor for aromatic and aliphatic hydrocarbons separation using ionic liquid. Chem. Papers 67 (12),1548-1559 (2013). DOI) 10.2478/s11696-012-0289-1

 

Spolupráca s priemyslom (po roku 2000)

Výskumná skupina riešila v ostatných rokoch viacero domácich a medzinárodných projektov zameraných na stanovenie fázových rovnováh viaczložkových systémov a ich kompletizáciu pre potreby návrhových výpočtov separačných zariadení. Ďalšou oblasťou spolupráce boli návrhové výpočty separačných zariadení a expertízna činnosť.

 

Spolupráca v oblasti meranie rovnovážnych podkladov pre návrhové výpočty reálnych kolón

• CIBA Spezialitätenchemie AG, Basel, Švajčiarsko, 6 x ZoD v rokoch 2001 - 2008

• Isobaric vapour-liquid equilibrium data. ZoD 47/2003.

• Phase diagram of the binary systém Tinosan VP2197-1 – 4,4-dichloro-2-carboxyl-diphenylether. ZoD 124/2003.

• Isobaric binary equilibrium data of formic acid with selected compounds. ZoD 48/2004.

• Measurement of distillation curves of technical samples. ZoD 129/2005.

• Survey of possibilities to concentrate water solution of amonia. Measurement and evaluation of distillation curves. ZoD 153/2005.

• Saturated vapour pressure of selected bromoanisoles.  ZoD 021/2008.

• Nováky a.s.

• Návrh separácie 1,2-dichlórpropánu z odplynov výroby propylénoxidu. Nováky, SR-2001. Zrealizovaná výstavba destilačnej kolóny pre separáciu 1,2-dichloropropánu z odpadových plynov pri výrobe propylén oxidu podľa návrhu riešiteľov. (Spoluriešiteľ) ZoD 90/01

• VUCHT, a.s., Šaľa

• Delenie viaczložkových zmesí podľa špecifikácie. (Spoluriešiteľ). ZoD 45/13.

 

Spolupráca v oblasti návrhových výpočtov reálnych kolón

• CIBA Spezialitätenchemie AG, Basel, Švajčiarsko, (3x) ZoD v rokoch 2001 - 2005

• Design of batch distillation column for separation of secondary chemicals from reaction mixture. ZoD 130/2001

• Tinosorb production – separation of multicomponent with batch distillation. ZoD 46/2003.

• Modelovanie separácie pyridínu azeotropickou destiláciou. ZoD 165/2005.

 

Spolupráca v oblasti vzdelávania, expertízna činnosť

• EVECO a.s, Brno, Česko

• Nová moderná technológia pre spaľahlivé znižovanie emisií dioxínov a furánov zo spaľovní odpadov pod limit platný v EU. (Organizované v BA)

• Slovnaft VÚRUP, a.s., Vlčie hrdlo, Bratislava

• Odborné konzultácie a súhr najnovších vedeckých poznatkov z oblasti extrakcie aromátov. ZoD 114/2003.

• ProCS, s.r.o., Šaľa

• Súbor prednášok z chemického inžinierstva. Šala. 2007- 2008.

 

Fotografie:

Pohľad na termodynamické laboratórium, statická aparatúra pre stanovenie V-L rovnovážnych údajov prepojená s tlakovými okruhmi.

Pohľad na termodynamické laboratórium, modifikovaný Gillespieho prístroj, cirkulačná metóda pre stanovenie V-L rovnovážnych údajov.

Ukážka skvalitnenia opisu rovnováhy kvapalina – para trojzložkového systému. Zobrazenie formov 3D rovnovážneho V-L diagramu. Experimentálne body, rovnovážne krivky predpovedané použitím závislosti bez a s ternárnou korekciou.

Elektronická databáza parametrov ternárnej korekcie TCDB
(DEMO-verzia elektronickej databázy TCDB: http://kchbi.chtf.stuba.sk/)

Ukážka vplyvu presnosti L-L údajov trojzložkového systému na návrhový výpočet extraktora.. Vzťah medzi počtom teoretických etáží, N, špecifickou spotrebou extrakčného činidla, n_S/n_; počítané s NRTL s originálnou rovnicou, na báze binárnych rovnovážnych údajov (▲), binárnych a ternárnych rovnovážnych údajov (■), na báze ternárnych L-L rovnovážnych údajov (♦).

Členovia výskumnej skupiny