• poskytují informaci o procesních aparátech a jejich vzájemném propojení

• více druhů schémat dle určení a podrobnosti

• blokové schéma – každý procesní aparát (jednotková operace) je

zakreslena jako blok (obdélník) a propojena s dalšími bloky

prostřednictvím čar znázorňujících proudy (potrubí, dopravníky)

• PDF (process flow diagram) – podrobné technologické schema rozlišující

typy procesních aparátů. Jednotlivé aparáty jsou propojeny proudy

zahrnujícími armatury a pohonné systémy.

• PID (piping and instrumentation diagram) – PFD rozšířené o schéma

měření a regulace procesních veličin

• izometrické schéma – technologické schéma zejména potrubní sítě

zakreslené s ohledem na prostorové uspořádání – používá se k výpočtu

potrubních linek

• 3D technologické schéma – detailní 3D výkres aparátů a potrubí. Stále

častěji využívané pro účely rozšiřování a renovace výrob.

Technologická schémata

• nejjednodušší technologické schéma

• poskytuje základní informace o vstupech, výstupech a návaznosti jednotkových

operací

Bloková schémata

• rozšířené blokové schéma

• poskytuje základní informace o typech aparátů a zařízení

• k tvorbě se používají standardizované značky

• standardy se postupně vyvíjí, stále lze často narazit na schéma dle dřívějších

norem

• existují mutace mezi blokovým schématem a PFD

PFD – process flow diagram

• PFD rozšířené o pohony, dopravníky, schéma měření a regulace procesních

veličin

• charakterizace potrubí a zařízení (rozměr, tlak, materiál)

• k tvorbě se používají standardizované značky

• mimo procesních proudů obsahuje i proudy informační (datové, řídící)

PID – piping and instrumentation diagram

• poskytuje informace především o prostorovém uspořádání potrubí

• používá se k identifikaci problematických (a potenciálně problematických)

míst v potrubní síti

Izometrické schéma

• poskytuje informaci výhradně o prostorovém uspořádání technologie

• v současnosti je důležité pro plánování nových aparátů, či údržbu a

modernizaci stávajících

• zařízení jsou navrhována tak, aby „zapadla“ do stávající infrastruktury výroby

3D technologické schéma

• standardizované značky pro aparáty a armatury

• jednotlivé značky řazeny do skupin

• definovaná pravidla pro značení

• nádob

• potrubních linek

• armatur

• měřících prvků

• řídících prvků

• potrubní linky označovány silnou plnou čarou

• schematické značky a měřicí místa označována tenkou plnou čarou

• datové (řídící) linky označovány tenkou přerušovanou čarou

• standardy značek dány normami ČSN EN ISO 10628-1 a ČSN EN ISO 10628-

2

PFD a PID značky

obecná cisterna, obecná nádrž

Nádoby

nádrž s klenutým vrchem

určená pro skladování kapalin a plynů, vrch odolný proti

zvýšenému tlaku, spodek nádoby obvykle pod zemí

nádrž s klenutým dnem a vrchem

určená pro skladování kapalin a plynů při vyšších tlacích

nádrž s kónickým (kuželovým) dnem, nádrž s

kónickým dnem a klenutým vrchem

určená pro skladování kapalin sypkých hmot

Separátory

obecný usazovák, gravitační usazovák

rozsazování vícefázových systémů na základě odlišné hustoty

• dělení suspenzí (pevné částice v kapalině)

• dělení nemísitelných kapalin, nestabilních emulzí

• uspořádání protiproudé, nebo s křížovým tokem

• kritická vlastnost pro návrh je usazovací rychlost částice vu

• základní návrhový parametr je plocha usazováku Su

𝑆𝑢 = 𝐾 ∙ Τ𝑄 𝑣𝑢

K = 0,7-0,8: protiproudé (vertikální) uspořádání

0,4-0,6: horizontální uspořádání

• pro horizontální nádrže doporučeno d:š ≥ 3:1; š:h ≈ 1-2:1

• mohou sloužit k třídění částic dle hustoty či velikosti

např. pro třídění kovových rud

Usazováky

cyklón

oddělování suspenzí a prachů na základě rozdílné hustoty částice a

tekutiny

• suspenze je přivedena tangenciálně do válcové nádoby

• částice mají vyšší hmotnost – odstředivá síla je nese na stěny

• třením částic o stěny se částice zpomalí a padají ke dnu

Separátory

odstředivka, vysokorychlostní odstředivka

dělení systémů kpalina-tuhá fáze a kapalina-kapalina na základě

rozdílných hustot

• pro systémy kapalina-kapalina s nízkým rozdílem hustot

• pro suspenze s nízkou usazovací rychlostí: 𝑣𝑢 ∝ 𝑎𝑜0.5−1

• hybnou silou není gravitační síla ale odstředivá

• odstředivé zrychlení může být mnohonásobně vyšší, než

gravitační

• 𝑎𝑜 = 𝑅 ∙ 𝜔2 = 𝑅 ∙ 2𝜋𝑓 2

• příkladem je pračka s průměrem bubnu

40 cm

f = 900 min-1 ao = 181g

f = 1200 min-1 ao = 322g

f = 1500 min-1 ao = 503g

Separátory

obecná sušárna

odstranění vlhkosti z materiálu do sušicího vzduchu

Separátory

• vsádkové i kontinuální uspořádání

lísková (skříňová) sušárna

• vsádková sušárna – materiál je umístěn na lískách v komoře

profukované teplým vzduchem

pásová sušárna, bubnová sušárna

• kontinuální sušárna – materiál je na pohyblivém pásu (v

nakloněném otáčejícím se bubnu), proti směru pohybu

materiálu je přiváděn sušící vzduch

• součástí sušárny je předehřev sušicího vzduchu – kalorifer

• pás (buben) může být vyhřívaný

Separátory

rozprašovací sušárna

Separátory

• suspenze je rozstřikována do prostoru sušárny prostřednictvím

rotační trysky

• v závislosti na rychlosti proudění vzduchu je materiál buď

sbírán na dně sušárny, nebo je unášen ze sušárny do cyklónu

obecný filtr, kapalinový filtr

odstranění pevných částic z tekutiny na základě jejich velikosti

Separátory

• běžné součásti potrubních linek – např. česle, sací koš, sítka

• slouží k ochraně procesních aparátů – čerpadel, armatur,

reaktorů

plynový filtr

odstranění pevných částic z plynu na základě jejich velikosti

filtr s pevným ložem, pískový filtr, filtrační nuč

kalolis

Separátory

• velkokapacitní filtr

• umožňuje filtraci za zvýšeného tlaku

• vsádkový provoz – filtrace je následována rozebráním, čištěním

a sestavením kalolisu

bubnový filtr

Separátory

• kontinuální filtr

• umožňuje vakuovou filtraci a promývání koláče

obecná kolona

zařízení k dvoufázovému (třífázovému) sdílení hmoty

Separátory

• nejběžnější aparát chemického průmyslu

• dosahují výšek až 100 m a průměrů až 20 m

• absorpční kolony – sdílení hmoty mezi kapalinou (přiváděnou

shora) a plynem (přiváděným buď shora – souproudé

uspořádání, nebo zdola – protiproudé uspořádání)

• destilační kolony (rektifikační kolony) – sdílení hmoty mezi

kapalinou (shora) a párou (zdola)

• běžnými součástmi kolon jsou vařák – vývoj páry – a

kondenzátor – vznik kapalné fáze kolony

• extrakční kolony – sdílení hmoty mezi dvěmi nemístitelnými

(omezeně mísitelnými) kapalinami

• součástí bývá systém regenerace extrakčního činidla –

destilace, další extrakce

patrová kolona

Separátory

• uvnitř kolony jsou vestavby v podobě pater

• sítových - děrovaný plech

• kloboučkových

• ventilových

• na každém patře je pomocí přepadu udržována hladina kapaliny

• prostřednictvím děr, kloboučků a ventilů je plyn (pára, lehčí

kapalina) nucena procházet vrstvou kapaliny na příslušném

patře

• na mezifázové ploše kapalina-plyn dochází k přenosu hmoty

• vlivem probublávání kapaliny dochází k promíchávání

• na povrchu kapaliny obvykle vzniká pěna

• pro každé patro je plyn nucen procházet vrstvou kapaliny o

výšce h a překonat tak hydrostatický tlak p = hρg

• běžné kolony mají až stovky pater

Patrové kolony

plněná kolona

Separátory

• u patrových kolon je potřeba překonávat značný odpor (á 1

kPa/patro)

• alternativní možnosti je sdílet hmotu mezi kapalným filmem

stékajícím po vhodné výplni a plynem

• výplně sypané – jednotlivá tělíska jsou náhodně sypána do

kolony, kapalina stéká v podobě filmu a kapek po jednotlivých

tělískách

• výplně strukturované – tvořeny profilovanými plechy, kapalina

stéká v podobě tenkého filmu po povrchu plechu

• nedochází k probublávání → nižší tlakový rozdíl u plněných

kolon v porovnání s patrovými

Plněné kolony

Plněné kolony

Rektifikační kolona

fluidní kolona pro systémy tekutina – pevná fáze

Separátory

• fungují často jako reaktory s pevným katalyzátorem

• pevné částice jsou udržovány ve vznosu tekutinou proudící

vzhůru

• rychlost tekutiny musí být vyšší, než tzv. prahová rychlost a

nižší, než usazovací rychlost částic

• všechny částice musí mít podobnou hmotnost, velikost i tvar

Fluidní sušení

Plněná absorpční kolona

drtič

určen k hrubému rozmělnění pevného materiálu

• materiál je rozmělněn do zrn

• zrna jsou ve velkém rozmezí velikostí

Drcení a mletí

mlýn

určen k jemnému rozmělnění pevného materiálu

• zrna materiálu jsou rozmělněna na prach

• částice mají úzkou distribuci velikostí

obecný tepelný výměník

slouží k výměně tepla mezi dvěma tekutinami

Výměníky tepla

obecný chladič

slouží k ochlazení proudu

není určeno chladicí médium

obecný ohřev

slouží k ohřátí proudu (případně vypaření)

není určeno topné médium

obecný tepelný výměník - vestavěný

teplosměnná plocha je součástí nádoby či reaktoru

deskový výměník

• tekutiny odděleny teplosměnnými deskami

• mezi deskami střídavě protékají obě tekutiny

• uspořádání buďto souproudé – intenzivní přenos tepla na jedné

straně výměníku, nebo protiproudé – ekonomičtější provoz

Výměníky tepla

svazkový (trubkový) výměník

• jedna z tekutin protéká uvnitř svazku trubek

• druhá tekutina protéká mezitrubkovým prostorem

• souproudé, protiproudé uspořádání

• výměníky s křížovým tokem

výměník se žebrovanou trubkou

• pro ohřev plynů (potřeba velké teplosměnné plochy) kapalinou,

či topnou parou

• pro chlazení kapalin vzduchem (chladiče automobilů, ledniček)

Výměníky tepla

Výměníky tepla

Výměníky tepla

Komíny, chladicí věže

obecný komín

odvod spalin přirozeným, či nuceným tahem

chladicí věž, suchá chladicí věž

chlazení teplonosného média přirozeně, či nuceně proudícím

vzduchem

mokrá chladicí věž

chlazení vody odparem

• přirozené, či nucené proudění vzduchu

• běžná součást elektráren