Zobecněný model hydrodynamiky toku a jeho identifikace. Homogenizační účinky rotačních míchadel

aktuální informace z chemického průmyslu a laboratorní praxe – www.chemagazin.cz

2

ROČNÍK XXIII (2013)

TÉMA ČÍSLA

KAPALINY

Zobecněný model hydrodynamiky toku a jeho identifikace

Nemrznoucí směsi v nepřímých systémech chlazení a topení

Homogenizační účinky rotačních míchadel Zpracování odpadní vody z myček automobilů tlakovými membránovými procesy

Skladování laboratorní čisté vody Nový způsob oxidace v analýze TOC Hodnocení účinností výměníků tepla

Čerpadla ■ Armatury ■ Servis

Etanorm – normalizované vodní čerpadlo podle EN 733 a také podle směrnice 2009/125/EG

Etanorm s PumpMeter, PumpDrive a motorem IE2

Oblasti použití: ■ Zásobování vodou ■ Chladicí a bazénová voda ■ Hasicí systémy ■ Solanka ■ Odmašťování ■ Povrchové úpravy ■ Teplá a horká voda ■ Čisticí prostředky ■ Pitná voda ■ Pivovarnictví ■ Odvodňování ■ Kondenzát ■ Vytápění, klimatizace ■ Oleje Další informace: [email protected] www.ksbpumpy.cz

Fpage_2-2013.indd 1

22.3.2013 14:19:22

NABÍZÍ ŘEŠENÍ

PRO ANALÝZY VOD • automatizované měření parametrů AOX, EOX, POX • TOC a TN spalovací metodou – automatické měření kapalných i pevných vzorků • TOC pro ultračisté, pitné i odpadní vody – aplikace pro farmacii, průmysl polovodičů i energetiku • kontinuální průtoková a diskrétní automatická analýza • monitorování ropných skvrn na vodách • náhrada freonu pro analýzu NEL ve vodách rozpouštědlem S – 316

Diskretní automatický analyzátor Smartchem 200

Automatický analyzátor AOX 200

PRO ANALÝZY KAPALNÝCH VZORKŮ • • • • • •

CHNS analyzátory s automatickým dávkováním kapalin i pevných vzorků spalovací analyzátory stopového množství S, N měření povrchového napětí a kontaktního úhlu měření distribuce velikosti částic v kapalinách měření zeta potenciálu refraktometry a polarimetry

Řada spalovacích CHNS a TOC analyzátorů VarioCUBE Kováků 26, 150 00 Praha 5 [email protected] tel. 257 328 175 fax 257 323 278 www.anamet.cz

Anamet_řešení.indd 2

22.3.2013 14:18:39

Rigaku Supermini200 WDXRF • Stolní sekvenční vlnově – disperzní fluorescenční spektrometr o vysokém výkonu • Možnost analýzy na úrovní jednotlivých prvků od fosforu (F) až po uran (U) na téměř každém materiálu • Nízká pořizovací cena a provozní náklady • Vysoké rozlišení a nízké detekční úrovně (LLD) • Bez kapalinového chlazení – žádný externí kapalinový chladič, bez nutnosti instalace spaciálního chaldícího okruhu

Rigaku MiniFlex XRD • Nový přístroj páte generace • Víceúčelový RTG difraktometr • Kvalitatívní a kvantitatívní analýza polykrystalických látek • Integrovaná, 600-ti W rentgenová lampa poskytuje dvounásobný výkon oproti ostatním stolním spektrometrům a umožnuje tak rychlejší analýzu a celkově zvýšení výkonu výrobního/testovacího procesu • Na přání zákazníka je možné integrovat měnič vzorků

Rigaku Innovative Technologies Europe s.r.o. Novodvorska 994 | 142 21 Prague 4 Czech Republic Tel: +420 239 043 333 | email: [email protected]

Bez názvu-2 1

25.11.2012 18:28:17

inzerat-chromservis_chromservis-chemagazin_11-12 14.3.2013 13:12 Stránka 4

PROCESNÍ MĚŘENÍ FYZIKÁLNÍCH VELIČIN NA PROFESIONÁLNÍ ÚROVNI ®

SYSTÉMOVÁ ŘEŠENÍ VČETNĚ BEZDRÁTOVÉHO PŘENOSU DAT

pH

ORP

DO

vodivost

TDS

C H RO M S E RV I S s . r. o . J a ko b i h o 3 27 • 10 9 0 0 P r a h a 10 - Pe t r o v i c e T e l e f o n : ( + 4 2 0 ) 2 74 0 2 1 2 2 2 • F a x : 2 74 0 2 1 2 2 0 E-mail: [email protected] C H RO M S E RV I S S K s . r. o . Nobelova 34 (areál VUCHT) • 831 02 Bratislava T e l e f o n : ( + 4 2 1 ) 9 11 17 9 14 6 , 9 11 1 8 1 0 9 8 E-mail: [email protected]

Navštivte naše webové stránky: www.chromservis.eu

obsah

Zobecněný model hydrodynamiky toku a jeho identifikace . . . . . . 8 Bártová, D., Kukal, J.

Číslo 2, ročník XXIII (2013) Vol. XXIII (2013), 2 ISSN 1210 – 7409 Registrováno MK ČR E 11499 © CHEMAGAZÍN s.r.o., 1991–2013 Dvouměsíčník přinášející pravidelné informace o chemických výrobcích, technologiích, výsledcích výzkumu a vývoje, laboratorním vybavení a ekologii. Zasílaný zdarma v ČR a SR. Zařazený do Seznamu recenzovaných neimpaktovaných periodik vydávaných v ČR, v Chemical Abstract a dalších rešeršních databázích. Vydavatel: CHEMAGAZÍN s.r.o. Gorkého 2573, 530 02 Pardubice Tel.: 466 411 800, Fax: 466 414 161 E-mail: [email protected] www.chemagazin.cz Šéfredaktor: Ing. Miloslav Rotrekl T: 466 411 800, 604 272 273 E-mail: [email protected] Redakce, výroba, inzerce: Tomáš Rotrekl T: 603 211 803 E-mail: [email protected] Odborná redakční rada: Mikulášek P., Taufer I., Kalenda P., Kalendová A., Ventura K., Žáková P., Černošek Z. (všichni Univerzita Pardubice), Kaláb J. (Unkas engineering), Antoš P. (VÚAnCh), Rotreklová D.

Článek se zabývá modely toku s axiální disperzí. Nabízí užitečné zobecnění těchto modelů, které najde uplatnění zejména při identifikaci hydrodynamických parametrů chemických zařízení.

Hodnocení účinností výměníků tepla. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Kubín M.

V příspěvku jsou uvedeny různé druhy účinností používané pro hodnocení tepelných rekuperačních výměníků (trubkové a deskové) z hlediska jejich průtokového uspořádání, které se používá v technické praxi.

Nemrznoucí směsi v nepřímých systémech chlazení a topení . . . 15 Skolil J.

Příspěvek se zabývá použitelností vodných roztoků na bázi glykolů jako náplní systémů chlazení a topení.

Homogenizační účinky rotačních míchadel . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Seichter P., Pešl L., Fořt I. a, Rieger F., Jirout T.

Provedené experimentální práce ukázaly, že pro homogenizační míchání kapalin je výhodné přednostně volit axiální míchadla s tokem média ke dnu. Jako příklad je v příspěvku uvedeno hydrofoilní míchadlo TX335, které se již osvědčilo na celé řadě velkoobjemových průmyslových realizací.

Adsorpcia vybraných polutantov vôd na prírodnom a povrchovo-fukcionalizovanom klinoptilolite – Z historického pohľadu do súčastnosti. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Chmielewská E., Konečný J., Bošan Z., Švancer J.

Predmetom príspevku bolo poukázať na doterajšie výsledky a úroveň výskumu slovenského klinoptilolitového tufu z aspektu jeho potenciálneho využitia v oblasti ochrany vôd.

Zpracování odpadní vody z myček automobilů tlakovými membránovými procesy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 MIKULÁŠEK P., CUHORKA J., PALATÝ Z., CHÝLKOVÁ J., ŠKORVAN O.

Práce se zabývá aplikací ultrafiltračních a mikrofiltračních membrán pro separaci odpadních vod s obsahem uhlovodíků.

Skladování laboratorní čisté vody . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Posouzení dvou variant skladování laboratorní čisté vody. Ve statickém zásobníku či tlakové nádobě nebo v zásobníku s periodickou recirkulací přes kombinaci iontově výměnných pryskyřic nebo elektrodeionizace, UV záření a filtrace.

Ekonomika a řízení podniků v chemickém průmyslu (12). . . . . . 56 HYRŠLOVÁ J., SOUČEK I., ŠPAČEK M.

Řízení procesu údržby v chemickém průmyslu.

Tiskne: Východočeská tiskárna, spol. s r.o., Sezemice. Dáno do tisku 22. 3. 2013 Distributor časopisu pro SR: INTERTEC s.r.o., ČSA 6, 974 01 Banská Bystrica, SK www.intertec.sk Náklad: 3 400 výtisků Uzávěrky dalších vydání: 3/2013 – Vzduch, plyny a aerosoly (uzávěrka: 10. 5. 2013) 4/2013 – Pevné látky, nanomateriály (uzávěrka: 8. 7. 2013) CHEMagazín – organizátor veletrhu LABOREXPO

inzertní seznam

KSB – Čerpací technika ......................... 1 ANAMET – Systémy pro analýzu vod a kapalných vzorků.................................. 2 Rigaku – Disperzní fluorescenční spektrometr a RTG difraktometr.............. 3 CHROMSERVIS – Procesní měření fyzikálních veličin..................................... 4 SONNEK – Čerpací technika ............... 11 CLASSIC OIL – Technické kapaliny..... 17 DENWEL – Míchadla ............................ 21 HENNLICH – Trysky pro chemii ........... 26 chromspec – Suchá vývěva ............ 28 VZLÚ – Pronájem objektu .................... 28 HENNLICH – Filtry ............................... 28 PRAGOLAB – Automatické koncentrátory ........................................ 29 NüRNBERG MESSE – Veletrh TechnoPharm .................................................... 29

CHEMagazín • Číslo 2 • Ročník XXIII (2013)

Obsah_2-2013.indd 5

ANALYTIKA – Laboratorní vybavení ... 33 HENNLICH – Čerpací technika ............ 36 MUTE – Čerpací technika ..................... 36 MUTE – Laboratorní čerpadla .............. 37 HENNLICH – Regulační ventily ............ 39 KROHNE – Hladinoměr ........................ 41 D-EX – Hm. průtokoměr a regulátor ..... 44 CHEMAGAZÍN – LABOREXPO 2013... 45 veolia water – Systém na výrobu čisté vody............................................... 51 MErci – Laboratorní vzduchový chladič.. ...............................................................54 intertec – pH elektrody....................54 KOUŘIL – Dávkovací čerpadla............. 55 chromspec – Spektrofotometr ......... 55 PRAGOLAB – Odborné přednášky ..... 55 Veletrhy Brno – MSV 2013 .......... 67 merck – Míchací tanky ....................... 68

5

22.3.2013 13:53:57

Editorský sloupek

Jarní nadělení Posledně jsem si trochu stěžoval na to, že se z CHEMAGAZÍNU trochu vytrácí chemické inženýrství, a proto jsem rád, že je jím toto číslo vrchovatě nabité a nabízí řadu zajímavých článků na téma zacházení s kapalnými látkami. Seznámit se můžete s teorií i praxí v oblasti teorie hydrodynamických výpočtů, dozvíte se o využití membránové technologie při likvidaci odpadních vod z automobilových mycích linek nebo o úpravě vody na zeolitických adsorbentech či řešení složitých systémů míchání a dávkování kapalin. Na dalších stránkách pak najdete mnoho užitečných informací o zařízení pro manipulaci a dopravu kapalin všeho druhu a rovněž i mnoho novinek z oblasti laboratorního přístrojového vybavení. Snažili jsme se všechno upravit tak, aby si na své přišli zvídaví studenti, projekční inženýři a technologové, laboranti nebo manažeři, jednoduše všichni ti, kdo sledují trendy v oblasti chemické průmyslové praxe. Jarní veletržní sezóna je letos pro chemiky a farmaceutický průmysl ve znamení trojice veletrhů POWTECH-TechnoPharm-PARTEC. Redakce CHEMAGAZÍNU je tradičním mediálním partnerem těchto veletrhů a snaží se proto o jejich propagaci. Německo je

největším chemickým trhem v Evropě a není od věci podívat se „za humna“ a zjistit, co je nového v oblasti práškových a farmaceutických technologií. Návštěva těchto veletržních událostí může, kromě jiného, přinést i řadu zajímavých příležitostí k nákupu strojního vybavení, navázání obchodních partnerství a srovnání s konkurencí. Téměř každý měsíc se dovídáme o domácích nových úspěších při aplikacích nanovláken a nanomateriálů nebo ve fotokatalýze, povrchově aktivních nátěrech, při vývoji nových lékařských tkáňových náhrad nebo v pokročilém výzkumu nových zdrojů energie, což je to potěšitelné a dává to naději a dobrý příklad pro jiná odvětví výzkumu a vývoje. Pro české odborníky z této oblasti tak může být návštěva norimberských veletrhů významnou příležitostí k rozvoji jejich výzkumného a vývojového potenciálu. V současné době probíhají intenzivní přípravy na veletrh LABOREXPO 2013. Je nám potěšením oznámit, že dnes je na tuto akci přihlášeno téměř stejně tolik vystavovatelů, jako v roce 2011. Přihlásili se opět nejen nejvýznamnější domácí distribuční společnosti a výrobci laboratorní techniky, ale zároveň i na našem trhu poměrně nové a ještě ne tolik

známé firmy se zajímavými přístroji a velmi užitečným laboratorním vybavením. Ti všichni tak v podstatě již nyní, půl roku před zahájením veletrhu, v podstatě kompletně pokryli celou jeho nomenklaturu. I přes všeobecně negativní hospodářské výsledky to svědčí o tom, že investice do výzkumu, vývoje a výuky v posledních několika letech dokázaly do značné míry nahradit pokles investic v průmyslu. Pomyslným zrcadlem toho tak bude i tradiční doprovodný program veletrhu, který se letos zaměří právě na prezentaci úspěšných vědecko-výzkumných projektů, při kterých byly využity nejmodernější laboratorní metody a špičkové hi-tech laboratorní přístroje a vybavení. Těšit se tak můžete na opravdu velmi zajímavé přednášky a prezentace z oblasti biochemie, biomedicíny, life science nebo představení konkrétních nano aplikací. Kvalitu přednášek i přednášejících opět zaštitují spolupracující odborné společnosti ČSCh a ČSBMB, vybrané vědecké instituce Akademie věd ČR a chybět nebudou ani zástupci průmyslu. Miloslav ROTREKL šéfredaktor, [email protected]

servis

spektrofotometr s nízkým objemem vzorku a krátkou optickou dráhou pro Life Science AstraNet Systems Ltd. (Cambridge, Anglie), výrobce analytických zařízení založených na spektrofotometrii s vláknovou optikou uvedl na trh přístrojů pro Life Science nový produkt – AstraGene II spektrofotometr s nízkým objemem vzorku a krátkou optickou dráhou. Systém umožňuje měřit nízké objemy (2,5 µl) vzorků o vysoké koncentraci v prostoru s krátkou optickou dráhou (1 mm). Díky tomu je přístroj ideální pro stanovení DNA, RNA a proteinů bez nutnosti ředění vzorku. Obr. – AstraGene II

opticky propustných pipetových špičkách (patentováno), které spolehlivě propouští jak UV, tak viditelnou část spektra. Po měření může být vzorek přenesen pipetou přímo do zkumavky nebo jamky, kde je připraven k dalšímu použití. Špičku pak lze vysunout a pro další vzorek použít novou. Mezi měřením různých vzorků není třeba žádného čištění, nedochází ke křížové kontaminaci ani ke ztrátám vzorku. Díky tomu je systém ideální pro střední a velké laboratoře. Vzhledem k faktu, že produkt neobsahuje žádné pohyblivé části, není nutná jeho pravidelná rekalibrace servisním technikem. To zaručuje nízké provozní náklady přístroje, což ocení zejména vědci jako jeho uživatelé. Distributorem spektrofotometru AstraGene II pro ČR a SR je firma Chromspec spol. s r.o.

covní hygienu a bezpečnost výroby. Tím jsou dány i požadavky na bezpečné citlivé čerpání (nízké tření), vysokou sací schopnost a minimální požadavky na údržbu třecích elementů. Čerpadla s excentrickým diskem řady SLC mají vysokou sací schopnost za nízkých otáček, což minimalizuje zádrž produktu v sacím potrubí. Konstrukce těchto čerpadel dovoluje vlastní kompenzaci mechanického odporu a tím schopnost držet stálý průtok. SLC čerpadla mají ATEX a TA-Luft certifikaci pro čerpání nebezpečných látek Ex zónách. Více detailů o čerpání izokyanátů čerpadly SLC se můžete dovědět na FREE WHITE PAPER (www.psgdover.com/assets/). Obr. – Čerpadlo s excentrickým diskem Mouvex SLC (foto: Mouvex)

»»www.astranetsystems.com/astragene-ii-life-science-spectrophotometer/ nebo www.chromspec.cz

Bezpečnější čerpání izokyanátů Mouvex® představil bezucpávkové čerpadlo s excentrickým diskem řady SLC, jímž lze díky konstrukci, která nevyžaduje magnetickou spojku, mechanickou ucpávku nebo kartrige, bezpečněji čerpat izokyanáty. Zdrojem světla u AstraGene II je pulzní xenonová lampa a jako detektor CCD kamera o 648 pixelech. Šířka spektrálního pásu je <2 nm. Měření probíhá přímo ve speciálních,

6

Edit-Servis_2-2013.indd 6

Izokyanáty jsou používány především pro výrobu velmi tvrdých barev a laků, ale jsou vzhledem k jejich hořlavosti a výbušnosti jejich par zatíženy velmi přísnými požadavky na pra-

Jsou samonasávací a mohou běžet na sucho až 10 min. Kromě toho se mohou in-line stripovat, mají nízký střih, vysoký sací a stlačovací efekt, mají minimální počet součástek, sníženou nutnost údržby a možnost aplikace CIP/SIP. K dispozici jsou tři modely s otáčkami 1 000


22.3.2013 13:55:35

servis

rpm o výkonech od 1 do 3 m3/h a diferenčních tlacích od 6 do 16 bar. SLC čerpadla jsou k dispozici v provedení z nerezavějící oceli nebo litiny schopné (podle modelu) čerpat kapaliny o kinematické viskozitě do 10 000 cSt a pracovním tlaku do 9 bar.

Interface (GUI), který může být instalován na jakékoliv platformě s webovým připojením (PC, NB, laptopu, mobilu, iPadu atd.). GUI byl testován na kompatibilitu se všemi běžnými prohlížeči.

chemické snášenlivosti. Inteligentní řídicí systém umožňuje obsluze maximum informací a real-time monitoring o chování vrtu, které vede ke snížení drahého servisního času na místě vrtu.

»»www.mouvex.com

Technologie čidel Čidla jsou všeobecně stejné technologie jako originální Intellisondy, kromě chlórového, které má nyní benefit v podobě nové konstrukce, zajišťující lepší přesnost, opakovatelnost a rychlejší snímací čas při změně koncentrace chlóru. Tradiční čidla kvality vody nejsou vhodná pro montáž do tlakového potrubí, takže vývojáři fy Intellitect vyvinuli technologii snímačů, které jsou malé, laciné, mají nízkou spotřebu, jsou robustní a nevyžadují servis nebo kalibraci. Výsledkem je sonda s hlavou o průměru 3,6 cm, která dokáže snímat i 16 parametrů kvality vody. Patří sem obsah volného chlóru, monochloramin, rozpuštěný kyslík, vodivost, pH,ORP/redox, průtok, tlak, teplotu, turbiditu a barvu. Pro fluoridy nebo čpavek je k dispozici ISE kanál. Měření je nezávislé na průtoku, protože se míchadlo snímače zapíná, jakmile je detekován prahový průtok.

Jednotka je vybavena velmi pružným a přesným bezkomutátorovým motorem, ve standardním provedení je čerpadlo vyrobeno z antikorozní oceli tř. 316 a smáčenými díly z PTFE, hydraulicky vyváženou membránou konstruovanou pro snížené opotřebení a nemá žádnou dynamickou ucpávku.

Nová generace sond do vodovodních potrubí Britská společnost Intellitect Water Limited, zabývající se výrobou multiparametrických senzorů pro vodovody, ČOV a vodní zdroje uvedla na trh novou technologii monitorování kvality vody ve vodovodních řádech – Intellisonde Version 2 (IV2). Sonda naplňuje sen o spolehlivé a neustálé kontrole hlavních parametrů kvality vody mezi dodavatelem a spotřebiteli. Monitor IV2 se montuje přímo do potrubí a má dvě klíčové přednosti. Snímá maximální kvantum informací o koncentraci specifických látek a o fyzikálně-hydrodynamických parametrech. Vedle toho má každá sonda monitoru zabudovanou vnitřní kalibraci, takže odpadá náročná kalibrace v polních podmínkách. Tovární kalibrace je vícebodová a zabudovaná přímo do obvodu čidla a zajišťuje mu vysokou přesnost a je snadno a rychle ověřitelná v místě montáže. Je to její největší přednost, neboť doposud bylo třeba u čidel Intellisonde jako součást montážního postupu kalibrovat na místě všechny parametry. Oproti tomu IV2 již při instalaci dává přesná data, nezávisle na podmínkách u uživatele, který potřebuje znát okamžitý obsah chlóru a rozpuštěného kyslíku. V převážné většině případů to není nezbytné, ale uživatelé mohou tato data snímat pomocí sondy IV2 dálkově a nemusí být na místě montáže. Jakmile je sonda IV2 správně instalována, není třeba provádět během její životnosti další kalibrace. Firma Intellitect tím redukuje riziko chyby lidského faktoru a nutnost opakování kalibrační procedury. Díky tomu se zvyšuje spolehlivost a přesnost. Obr. – Intellisonde Version 2

Web konektivita Sondy IV2 jsou schopny přenášet data prostřednictvím GPRS na webový server, který publikuje data do privátní sítě. Řídicí nebo Ethernetové připojení poskytuje zobrazení živých dat přes nově navržený Graphical User

Pro činnost senzoru, servis nebo kalibraci není třeba použití chemikálií nebo membrán a na konci životnosti je jejich výměna velmi snadná. Referenční elektrody chlóru a rozpuštěného kyslíku se mění po 6 měsících, ISE a pH/ORP po 1 roce a čidlo vodivosti se mění po 2 letech. »»www.intellitect-water.co.uk

solární injekční čerpadlo Neptune™ Solar D™

POWTECH: Mlecí systémy pro výrobu suspenzí Na dubnovém eletrhu POWTECH bude společnost FrymaKoruma prezentovat své mlecí systémy pro výrobu suspenzí a jiných produktů skoro každé viskozity. Jedním z nich je perlový mlýn s prstencovou štěrbinou FrymaKoruma CoBall® (Annular gap bead mill), in-line mlecí systém pro výrobu suspenzí o téměř libovolné viskozitě. Pro svůj nápaditý design je ideální pro mletí API, jako např. oftalmových medikamentů a sterilních mastí, stejně jako řady kosmetických a chemických substancí. Perlový mlýn CoBall® má zužující se mlecí komoru, která je obvykle plněna z 50 až 80 % perličkami. Ve srovnání s velmi malou komorou je jeho mlecí energie vysoká a vstupní mlecí energie může být kolem 8 kW/dm3. Obr. – Perlový mlýn s prstencovou štěrbinou FrymaKoruma CoBall®

Americká Neptune™ Chemical Pump Co., přední výrobce chemických dávkovacích čerpadel, vyvinula se svou sesterskou společností Ferguson Beauregard solární injekční membránové čerpadlo řady Solar D, určené pro injektáž chemikálií do ropných a plynových vrtů. Obr. – Neptune™ Chemical Pump Solar D (Foto:Neptune)

Čerpadlo Solar D je moderní solární čerpadlo, které lze využít pro vstřikování různých chemikálií do odlehlých ropných a plynových vrtů tam, kde není k dispozici přívod proudu. Benefitem tohoto čerpadla je maximální izolace chemikálií, přesné a trvalé vstřikování objemů chemikálií do tlaku až 83 bar (1 200 psi) a minimální servis a odstávky a přesné dávkování (od 0–175 litrů/den). Navíc čerpadlo Solar D využívá unikátní bezucpávkovou membránovou technologii, která eliminuje únik chemikálií při maximální


Edit-Servis_2-2013.indd 7

»»www.neptune1.com

Touto cestou se dosahuje extrémně homogenního výsledku a velikosti částic v nanoměřítku. Díky kuželové geometrii souboru rotor-stator působí mlecí síly přímo na produkt a tím se redukuje zádrž produktu v mlecí komoře. Navzdory vysoké vstupní energii je díky přesné regulaci teplotní profil velice ustálený, protože mlýn CoBall® má velmi účinný chladicí povrch rotoru, statoru i stěn komory, který jej chrání proti přehřátí. Perlový mlýn s prstencovou štěrbinou FrymaKoruma je tudíž pro svůj malý objem pracovní komory přirozeně snadno čistitelný. »»www.frymakoruma.com

7

22.3.2013 13:55:38

chemické inženýrství

Zobecněný model hydrodynamiky toku a jeho identifikace Bártová D., Kukal J. Vysoká škola chemicko-technologická, Ústav počítačové a řídicí techniky, Praha, [email protected] Hydrodynamické modely toku jsou důležitým nástrojem k popisu dynamického chování systémů nejen chemicko-technologických (potrubí, průtočné reaktory), ale také systémů ekologických (predikce chování říčního toku), medicínských (model ledviny, krevního řečiště) a biologických (bioreaktory). Za limitní případy popisu těchto systémů lze považovat model ideálního mísiče, případně jejich kaskádu na straně jedné, a model pístového toku na straně druhé. Složitější popis pak nabízejí modely s axiálním, případně radiálním promícháváním. Dalšími možnostmi jsou pak modifikace těchto modelů pomocí recirkulace, zpětného promíchávání, obtoku a dopravního zpoždění. Článek se zabývá modely toku s axiální disperzí. Nabízí užitečné zobecnění těchto modelů, které najde uplatnění zejména při identifikaci hydrodynamických parametrů chemických zařízení.

1 Formulace problému Modelu toku s axiální disperzí je popsán parciální diferenciální rovnicí ve tvaru (1)

,

kde DL je součinitel podélné disperze, u je rychlost toku, c = c(x, t) je koncentrační profil v daném kanálu jako funkce prostorové souřadnice x a času t. Počáteční podmínka této parciální diferenciální rovnice má tvar c(x,0) = 0, 0 ≤ x ≤ ∞.

(2)

Jednotlivé modely se liší svými okrajovými podmínkami. Tyto podmínky lze zapsat ve tvaru ∀ t ≥ 0 : cin (t) = c(0, t) ,

(3)

∀ t ≥ 0 : lim c(x, t) = 0 .

(4)

x→+ ∞

Levá okrajová podmínka ukazuje, že vstupní koncentrace indikační látky je vnucena. Pravá pak vypovídá, že se jedná o tzv. otevřený kanál (je otevřen k nekonečnu). Takový model toku je možno nazvat modelem typu „vnuceně uzavřený-otevřený“ (enforced-opened) a označit jej jako AEO. Výstupem tohoto modelu je koncentrace na konci kanálu ve tvaru y(t) = c(H, t) ,

(5)

kde H je reálná délka konkrétního aparátu. Obdobně je možné vytvořit model typu „uzavřený-otevřený“ (closed-opened), ACO, jehož okrajové podmínky jsou dány ve tvaru

Pak lze pro všechny výše zmíněné modely zapsat přenosovou funkci ve tvaru (10)

kde: – D(Pe, p) = 1 pro model AEO, – D(Pe, p) = 2/(1+a) pro model ACO, – D(Pe, p) = 2/a pro model AOO.

Podrobnější odvození dynamických charakteristik jednotlivých modelů viz [1, 2].

2 Zobecněný model Podobnost tvarů přenosů, impulsních i přechodových charakteristik pro výše zmíněné modely byla motivací pro hledání zobecněného matematického modelu polouzavřeného systému s axiální disperzí. Prvním krokem byla obecná formulace levé okrajové podmínky. Vyjděme z fyzikální představy, že na vstupu do systému může být jiný součinitel podélné disperze DL*, než je uvnitř aparátu. Pak lze pro vstupní zónu definovat počáteční hodnotu Pecletova kritéria (11)

a poměr w = DL*/DL > 0.

Nyní je možné formulovat matematickou podobu zobecněného modelu (AGO) i jeho počáteční a okrajové podmínky ve tvaru

(6)

(12)

Levou okrajovou podmínku modelu odvodil Danckwerts. Konečně lze formulovat podmínky i pro model oboustranně otevřený (opened-opened), AOO ve tvaru c(x,0) = 0,

–∞≤x≤∞

x→±∞ : c(±∞, t) = 0, t ≥ 0

(7)

Po zavedení obvyklých proměnných, jakými jsou střední doba prodlení indikační látky v aparátu τ a Pecletovo kritérium Pe, jako (8)

a dále bezrozměrného času Θ = t/τ a délky ζ = x/H můžeme úlohu řešit pomocí Laplaceovy transformace s komplexní proměnnou p. Zápis jednotlivých řešení nám usnadní zavedení proměnné

8

Bártová_hydrotoku.indd 8

s výstupem y(Θ) = c(1, Θ)

(14)

Důležité vlastnosti zobecněného modelu jsou shrnuty v tab. 1.

(13)

(9)

3 Speciální případy modelu Je užitečné studovat speciální případy modelu AGO. V prvé řadě tím nalezneme vztah k tradičním modelům toku. Dále si uvědomíme fyzikální význam jednotlivých případů. Pokud uvažujeme na počátku aparátu potlačenou difuzivitu, tj. DL*→0+, pak z toho plyne, že w→0+. Po aplikaci limitního přechodu na model AGO lze získat vztahy pro přenos, impulsní a přechodovou funkci. Uvedené funkce odpovídají vnucené koncentraci na počátku aparátu, a tedy modelu AEO – viz tab. 2. CHEMagazín • Číslo 2 • Ročník XXIII (2013)

22.3.2013 13:57:31


Tab. 1 – Nejdůležitější charakteristiky AGO modelu

Přenos

Tab. 4 – Vyjádření dynamických charakteristik pro speciální případ 3 (AOO) Přenos Impulsní funkce

Impulsní funkce

Přechodová funkce Tab. 5 – Vyjádření dynamických charakteristik pro speciální případ 4 (ADO)

Přechodová funkce

Tab. 2 – Vyjádření dynamických charakteristik pro speciální případ 1 (AEO)

Přenos

Impulsní funkce

Přenos Impulsní funkce Přechodová funkce

V druhém případě je předpokládán konstantní součinitel podélné disperze po celé délce aparátu, tj. DL* = DL, tedy w→1. Původní vztahy pro AGO tak přecházejí na tvary shrnuté v tab. 3, které odpovídají Danckwertsově představě o vstupu. Jde tedy o model ACO. Tab. 3 – Vyjádření dynamických charakteristik pro speciální případ 2 (ACO) Přenos

Přechodová funkce

Poslední případ je pouhým ověřením vlastností modelu AGO. Předpokládáme-li pístový tok v aparátu, pak DL→0+, což znamená, že Pe →+∞. Vztahy pro AGO pak přecházejí na tvary uvedené v tab. 6. Očekávaným výsledkem jsou charakteristiky soustavy 0. řádu s bezrozměrným dopravním zpožděním rovným jedné. Tab. 6 – Vyjádření dynamických charakteristik pro speciální případ 5 (pístový tok) Přenos Impulsní funkce Přechodová funkce

Impulsní funkce

Přechodová funkce

Uvažujme nyní, že součinitel podélné disperze v aparátu je roven dvojnásobku vstupního, tj. DL* = 2 DL, což znamená, že w→2. Výsledné tvary (tab. 4) formálně odpovídají modelu AOO, ale z hlediska fyzikální interpretace se jedná o paradox, kdy se polouzavřený model chová na výstupu stejně jako oboustranně otevřený. Předpokládejme dále, že součinitel podélné disperze na počátku aparátu je konstantní DL* = konst., ale uvnitř aparátu nedochází k difuzi. Pak DL→0+, což znamená, že w→+∞ a současně Pe = w Pe*. Vztahy pro model AGO po úpravách [2] vedou na tvary shrnuté v tab. 5. Přenos, impulsní i přechodová funkce odpovídají modelu 1. řádu s dopravním zpožděním. Příslušná bezrozměrná časová konstanta je rovna 1/Pe* a bezrozměrné dopravní zpoždění je jednotkové. Jde o extrémní případ potlačené difuzivity uvnitř aparátu, který není fyzikálně realizovatelný. V uvedeném případě má smysl hovořit o axiálním degradovaném otevřeném modelu (ADO). CHEMagazín • Číslo 2 • Ročník XXIII (2013)


4 Aplikace modelu na reálná data Experimentální data využitá k testování modelu byla poskytnuta Ústavem chemických procesů AČR v Praze–Suchdole [1, 3]. Byla získána z reaktoru se skrápěným ložem (1,5 m dlouhý válec z nerezové oceli, o průměru 0,1 m, vyplněný volně sypanými 3 mm kulovými částicemi běžného katalyzátoru Noblyst 1505). Experimenty byly prováděny při tlaku 0,3 MPa (abs.) a teplotě 20 °C. Rychlost kapalné fáze byla pro získané datové soubory vL = 0,0035 m/s, rychlost plynné fáze se pohybovala v rozmezí vG = 0,044–0,178 m/s. Měření středních dob prodlení v kapalné fázi bylo prováděno metodou vzruch – odezva refraktometrickou metodou. Indikační látka (izobutanol) byla monitorována refraktometrem na výstupu ze systému. Index lomu na výstupu systému byl měřen průtočným digitálním refraktometrem PR-23 (K-Patents, Finland). Rozpětí měřitelných indexů lomu bylo 1,3100 ≤ nD ≤ 1,5400 s chybou nD ± 0,0002 a s maximální vzorkovací frekvencí 1 Hz, které dostatečně pokrylo měřené hodnoty datových souborů. Pulzní nástřik kapaliny byl realizován pomocí dvou nezávislých čerpadel. Byla měřena odezva na jeden impuls. Kvůli minimalizaci vlivu nástřiku kapalné fáze byl indikátor nastřikován stejnou rychlostí jako kapalná fáze. Doba impulsu byla ve všech případech 5 s. Dokončení na další straně

9

22.3.2013 13:57:31


Jako identifikační metoda byla použita metoda nejmenších čtverců, založená na vztahu SSQ = min, kde je SSQ součet druhých mocnin odchylek experimentálních dat od modelu. Po minimalizaci SSQ snadno určíme chybu modelu (v jednotkách indexu lomu) jako (15) kde m je počet experimentálních bodů a n počet odhadovaných parametrů. K nalezení optima multimodální funkce SSQ(K, Pe, T) byla využita diferenciální evoluce [4]. Výsledky identifikace odezvy na impuls jsou shrnuty v tab. 7. Je zde patrný vliv nového parametru w, který je mapován v rozsahu 0+ až 2. Tím jsou zároveň pokryty tři klasické modely toku (AEO, ACO, AOO). Odhad zesílení soustavy K roste, Pecletovo kritérium a odhad časové konstanty T naopak klesají se vzrůstajícím w. Chyba modelu není monotónní funkcí parametru a pro daný model má globální minimum pro w rovno 0,1. Zařízení se chová jako kompromis mezi vnucenou koncentrací a Danckwertsovou hraniční podmínkou, ovšem blíže k modelu AEO. Tab. 7 – Ověření modelu AGO na reálných datech Identifikované parametry K

Pe

T [s]

Chyba modelu se 104

0+

0,00729

6,02517

57,62935

1,295

0,05

0,00735

5,94131

57,60518

1,103

0,10

0,00740

5,88920

56,56831

1,090

0,15

0,00744

5,86511

56,12354

1,112

0,20

0,00749

5,84939

55,85990

1,119

0,25

0,00755

5,78398

55,38109

1,273

0,30

0,00762

5,75567

54,78316

1,495

0,40

0,00777

5,76021

53,70850

1,559

0,50

0,00795

5,71886

52,90355

1,469

0,60

0,00806

5,76151

51,79941

1,560

0,70

0,00824

5,75644

50,86210

1,323

0,80

0,00833

5,85334

50,09093

1,427

0,90

0,00841

5,81651

49,37339

1,371

1,00

0,00859

5,88654

48,78687

1,482

ACO

2,00

0,00979

6,22460

42,67742

1,345

AOO

w

Poznámka AEO

optimum

5 Závěr Podařilo se odvodit matematický popis modelu AGO, který umožňuje interpolovat mezi tradičními modely toku AEO–ACO a ACO–AOO. Tento model není oproti klasickým výrazně složitější, má pouze jeden přídavný parametr, váhu w. Je analyticky řešitelný. Je výhodný v situacích, kdy nelze rozhodnout, který model toku by byl optimální pro zadaná data. Dále je využitelný v situacích, kdy přesnost simulace dat klasickým modelem není uspokojivá. Model byl ověřen pomocí reálných dat. Pro tento konkrétní děj byla optimální velikost váhy w = 0,1, což odpovídá spíše představě vnucené koncentrace stopovací látky na vstupu aparátu, než Danckwertsově podmínce. Zároveň je vidět, že chování hydrodynamiky reaktoru je vzdálené modelu s nejjednodušším přenosem (AOO), který je v praxi často preferován.

Literatura [1] BÁRTOVÁ, D., Robustní metody identifikace pro systémy s axiální disperzí. Praha, 2009. 124 s., 20 s. příloh. Disertační práce na VŠCHT Praha, fakultě chemicko-inženýrské. Vedoucí práce doc. ing. Jaromír Kukal, Ph.D. [2] BÁRTOVÁ, D.; JAKEŠ, B.; KUKAL, J., Generalized semi-opened axial dispersion model. Archives of Control Science. Vol. 22, 2012, No. 1, p. 59–75 [3] BÁRTOVÁ, D.; JAKEŠ, B.; JIŘIČNÝ, V.; KUKAL, J.; STANĚK, V.; STAVÁREK, P., Study of Dispersion Flow in Trickle Bed Reactor. In Mater. 18th Int. Congress Chem. and Process Eng. '08, Praha, 2008. ISBN 978-80-02-02047-9, p. 0877/1 11 [4] TVRDÍK, J.; KŘIVÝ, I., Simple Evolutionary Heuristics for Global Optimization. Computational Statistics and Data Analysis. 1999, 30 (3), p. 345–352

Abstract Generalized flow hydrodynamics model and its identification Summary: The paper presents study of generalized flow hydrodynamics model. The model is compared with the traditional ones which were used. The discussion of specific cases of the model behavior is presented. The model application into data from real technologic process and result discussion are also part of the study. Keywords: Axial flow, dispersion, flow modeling

HENNLICH: Nové trysky pro chemický průmysl Zcela nové trysky určené pro chemický průmysl představil odštěpný závod HYDRO-TECH společnosti HENNLICH. Jde o řadu kapalinových trysek série 490 s rozstřikem plného kužele. Tento zcela nový produkt byl vyvinut pomocí CFD modelování. Tomu odpovídá stabilní tvar paprsku, neovlivněný tlakovou ztrátou na trysce a výrazně vyšší odolnost proti ucpání zásluhou nové vnitřní vestavby. Další novinkou je tryska pro čištění nádrží XactClean určená pro vyšší pracovní tlaky. Díky patentovanému řešení má tryska velmi silný a účinný paprsek. Zajímavou vlastností trysky jsou také kontrolované otáčky. „Naše společnost se stále více orientuje na dodávky pro chemický průmysl, který považujeme za jednu z našich priorit. Následujeme tak kroky celé skupiny HENNLICH, ale také snahu našeho německého partnera, firmy

10


Obr. 1 – Rotační tryska pro čištění nádrží XactClean

Lechler GmbH, prosadit se v chemických technologiích,“ vysvětluje product manager pro trysky HENNLICH Martin Pavliska. HENNLICH přitom nezůstává pouze u dodávek průmyslových trysek, ale stále více se zabývá také dodávkami celých tech-

Obr. 2 – Nová generace trysek Lechler – série 490

nologií, především pro čištění odpadních plynů z chemické výroby, odsíření, denitrifikace nebo ochlazování. „Z tohoto důvodu jsme navázali partnerství s předními firmami v tomto oboru, společnostmi TENZA či I & C Energo,“ doplnil Martin Pavliska. Dodal, že výše zmíněné a mnohé další inovace, nápady a popisy aplikací pro chemický průmysl společnost shrnula ve speciální brožuře „Přesné trysky pro chemický průmysl“. HENNLICH s.r.o., www.hennlich.cz/hydro-tech


22.3.2013 13:57:32

Představuje svá NOVÁ ZASTOUPENÍ V OBLASTI ČERPACÍ TECHNIKY

Dále zastupujeme značky: Affetti, Blackmer, Brinkmann, Caprari, EDUR, Hammelmann, JEC, Klaus-Union, Mouvex, MPumps (3M), Savino-Barbera, Steimel, Tsurumi … a další výrobce průmyslových čerpadel. Pro více informací nás prosím kontaktujte, nebo navštivte na www.sonnek.com.

Sonnek_inz.indd 11

SONNEK Engineering s.r.o. Pražská 316 CZ-252 30 Řevnice  +420 257 720 326  +420 230 234 527  [email protected]



Čerpadla



Technologická zařízení



Regulační technika



Servis

22.3.2013 13:58:15


Hodnocení účinností výměníků tepla Kubín M. Ústav technických zařízení budov, Fakulta stavební, VUT Brno, [email protected] V příspěvku jsou uvedeny různé druhy účinností používané pro hodnocení tepelných rekuperačních výměníků (trubkové a deskové) z hlediska jejich průtokového uspořádání, které se používá v technické praxi. Postupem času se ustálily definice různých pojmů účinnosti výměníku tepla, které jsou ale z výpočtového hlediska téměř shodné. Na praktickém příkladu je pak proveden výpočet jednotlivých účinností deskového výměníku.

1 Úvod Technický pokrok v teorii tepelných rekuperačních výměníků (trubkové a deskové výměníky) zaznamenal v průběhu jejich dlouhodobého vývoje značný kvalitativní posun. Definování středního rozdílu teplot proudících tekutin jako součást tepelného výpočtu vedl postupem času k definování pojmu termická účinnost a k nalezení jejího efektivního vyjádření. Od zavedení tohoto pojmu do teorie hodnocení výměníků byly od začátku vznášeny formální výhrady. Vypracované matematické postupy stanovení termické účinnosti a účinnosti vůbec jednoduchých výměníků tepla podle [1] usnadnily mimo jiné i racionální rozvoj analýzy vícelátkových systémů včetně okruhů s teplonosným prostředím a regenerátorů. Tím byl v podstatě nalezen obecný základ k vyšetřování teplotních poměrů v soustavách výměníků s návazností na syntézu a optimalizaci výměníkových sítí. Technologický pokrok ve stavbě teplonosných zařízení, speciální požadavky na funkční vlastnosti výměníků a potřeba intenzifikace přenosu tepla se pozitivně projevilo v realizaci mnoha variant průtokových uspořádání. Postupem času se původně zavedený pojem termická účinnost začal pozvolna vytrácet z odborné literatury pojednávající o výměnících a začal být nahrazován jinými pojmy.

[1]

lze pro každé průtokové uspořádání výměníku pro rozsah (0 ≤ C ≤ 1) sestavit funkci Φ ve tvaru ,

[2]

kde funkce Φ se nazývá provozní charakteristika výměníku. Obr. 1 – Vybraná průtoková uspořádání typu m – n, o počtu desek N deskových výměníků tepla [2]

Podívejme se nyní v krátkosti na hodnocení účinnosti deskových a trubkových výměníků tepla používaných v oblasti chemického průmyslu, potravinářství, energetiky, strojírenství atd.

2 Účinost výměníku tepla Účinnost rekuperačních výměníků tepla obecně závisí na těchto parametrech: 1. Průtoková uspořádání výměníku 2. Přenosové parametry

a) přenosová teplosměnná plocha S (m2)

b) součinitel prostupu tepla k (W/m2 K)

c) průtoková tepelná kapacita Ċ1 a Ċ2 tekutin 1 a 2 (W/K), kde Ċ1 = m1 . c1 a Ċ2 = m2 . c2

2.1 Průtoková uspořádání výměníků a) deskové výměníky tepla Pro jednoduchou klasifikaci deskových výměníků tepla se používají pro označení jednotlivých průtokových uspořádání tyto parametry: a) počet tahů (někdy také počet chodů) → m – n ( m ≥ n) teplonosných tekutin protékajících výměníkem b) počet teplosměnných desek (vnitřních, aktivních) – N Označení průtokových uspořádání má pak tvar – typ m – n, N = …. Celkový počet proudů (průtokových cest) teplonosných tekutin se pak rovná N +1. Kromě toho se rozlišuje charakter průtoku tekutin výměníkem podle rozmístění hrdel nebo nátrubků vstupů a výstupů na vlastní konstrukci výměníku. b) trubkové výměníky tepla Nejlépe zpracovaný přehled jednotlivých variant průtokových uspořádání trubkových výměníků tepla je uveden v [1] a to cca 62 variant. 2.2 Přenosové parametry Pomocí přenosových parametrů, které vyjádříme na základě zavedených substitucí ve tvaru

12

Kubín-výměníky.indd 12

3 Definice účinností výměníku tepla a) Provozní charakteristika (účinnost) Φ je matematická funkce, která platí pro určité průtokové uspořádání, případně pro určitý konstrukční typ výměníku (nezávisí na látkových vlastnostech tekutin a ani na použitém konstrukčním materiálu). Její grafické znázornění vystihuje nelineární závislost mezi výkonem výměníku Q (W) a investicemi na jeho stavbu či provoz I (Kč). Součin ΦC přitom reprezentuje výkon a součin kS (přenosové parametry A a B) investice. Poznatek průběhu této závislosti je důležitý zejména při řešení otázek zvyšování výkonu a nebo chování výměníku při jeho částečném zatížení. Provozní charakteristika Φ je definovaná vztahem [3] , ˙ je provozní tepelný výkon výměníku (W). Q ˙ představuje kde Q max maximální výkon, jaký by teoreticky dosáhl výměník při svém protiproudovém průtokovém uspořádání, kdyby tekutina s menší tepelnou kapacitou toku Ċ1 = m1 . cp1 měla na jeho výstupu teplotu rovnající se vstupní teplotě tekutiny s větší tepelnou kapacitou toku Ċ2 = m2 . cp2 (viz obr. 2). CHEMagazín • Číslo 2 • Ročník XXIII (2013)

22.3.2013 13:59:10


Obr. 2 – Definice provozní charakteristiky rekuperačních výměníků tepla [3]

hodnotami Φ pro souproud a protiproud. Chápeme to tak, že každý výměník se skládá z prvků, které fungují jako souproudé a protiproudé výměníky různé velikosti. Provozní účinnost Φ a přenosová účinnost η byla původně ve starší odborné literatuře označovaná jedním pojmem a to termická účinnost ϑ nebo jednoduše účinnost ε, kdy platí Φ ≈ η ≈ ε (–)

[7]

c) Termická účinnost (kritérium) ϑ Termická účinnost výměníku tepla je obecně dána vztahem ˙ . Δt‘ ) (–) ϑ = δt / Δt‘ = Q/(C (v)

(v)

(m)

(ϑ)

[8]

kde δt(v) – změna teploty tekutiny 1 nebo 2 při průtoku výměníkem (K), Δt‘(ϑ) – rozdíl vstupních nebo výstupních teplot tekutin 1 a 2 (K), ˙ – provozní tepelný výkon výměníku (W), platí obecná závislost Q

Podle této definice pak platí [4]

a v tomto případě je provozní charakteristika výměníku Φ pouze funkcí vstupních a výstupních teplot tekutin, kdy [5]

z uvedených vztahu je zřejmé, že výpočtové vyjádření provozní charakteristiky Φ je shodné s výpočtovým vyjádřením termické účinnosti ϑ, že platí Φ ≈ ϑ. Pokuď bychom ale chtěli stanovit provozní charakteristiku výměníku Φ pro různé poměry středních rozdílů teplot tekutin ve výměníku, pak můžeme funkci Φ, tedy provozní charakteristiku, stanovit dle níže uvedených vztahů [3]

,

ϑ = f (C , A, ψ)

(–) [9] ˙ ˙ ˙ ˙ ψ vyjadřuje poměr (Q1 – QS)/(QP – QS) a nazývá se charakteristické číslo výměníku, charakterizuje tvar výměníku vzhledem k vzájemnému proudění tekutin ve výměníku, kdy platí ψ = 0 souproudý výměník, ψ = 1 protiproudý výměník, ψ = < 0,1 > ostatní typy výměníku, ˙ – tepelný výkon sledovaného výměníku (W), Q ˙ ,Q ˙ – tepelný kde Q 1 S P výkon souproudého, protiproudého výměníku (W). Z uvedených vztahů pro stanovení účinností výměníku tepla vyplývá, že jednotlivé účinnosti Φ (provozní účinnost), η (přenosová účinnost) a ϑ (termická účinnost) jsou definovány jako obecné funkce vstupních a výstupních teplot a přenosových parametrů (S, k a C) tekutin 1 a 2. Výpočtově jsou hodnoty jednotlivých účinností prakticky shodné.

4 Univerzální rovnice pro výpočet účinnosti výměníku tepla

kdy platí

Obr. 3 – Příklad využití provozní charakteristiky k řešení teplotních poměrů ve výměníku [1]

Výpočet účinnosti ε výměníku tepla je obecně založen na stanovení indexu protiproudnosti ip, který charakterizuje konkrétní průtokové uspořádání výměníku. Univerzální rovnice udává hodnoty účinnosti pouze přibližné, ale prakticky využitelné v rozmezí přenosového parametru A.Výpočtové chyby jsou zanedbatelné (≤ 2%). Pro protiproud je ip = 1 a pro souproud je ip = 0. Univerzální rovnice má obecný tvar ε=

,

[10]

kde parametr Z je formulovaný vztahem [11]

a) poměr tepelných kapacit toku C = Ċ1/Ċ2 = 0, pak ε=

,

[12]

b) hodnoty přenosové jednotky A = (kS)/ Ċ1 jsou – velmi velké (A → ∞ ), pak ε = b)Přenosová účinnost (charakteristika) η výměníku tepla je definovaná vztahem ( – ),

[6]

kde Q˙ je provozní tepelný výkon výměníku tepla (W) a výraz ˙ , která je výpočtově totožná Ċ1 . (t1´– t2´) představuje hodnotu Q max se stanovením provozní charakteristiky Φ, kdy platí (0 ≤ η = Φ ≤ 1).

[7]

Přenosová charakteristika výměníku η a provozní charakteristika výměníku Φ jsou definované stejně, jak rozdílem teplot tak průtokovou tepelnou kapacitou tekutin 1 a 2. Rozdíl mezi nimi spočívá pouze v tom, že při jinak stejných podmínkách se hodnoty Φ při všech ostatních průtokových uspořádáních nacházejí mezi CHEMagazín • Číslo 2 • Ročník XXIII (2013)


– velmi malé (A → 0), pak ε =

,

[13] ,

[14]

Pro praktické výpočty se používají tyto důležité vztahy

,

[15]

Index protiproudnosti ip je tabelován pro různá průtoková uspořádání výměníků tepla a je možné ho nalézt v příslušné odborné literatuře včetně výpočtových vztahů při jeho použití. Dokončení na další straně

13

22.3.2013 13:59:11


Obr. 4 – Závislost provozní charakteristiky Φ na indexu protiproudnosti ip při různých hodnotách parametru A [3]

Hodnoty ip pro výměníky a) deskové výměníky Tab. 1 – Hodnoty indexu protiproudnosti ip pro protiproudové deskové výměníky [2] Typ uspořádání deskového VT, m-n

počet desek N=3

1-1

N=23

N=47

0,971)

0,99

0,995

0,94

0,975

0,99

0,975

0,99

N=5

N=7

N=11

0,931)

0,951) 0,88

N=15

N=17

Tab. 3 – Výpočet účinností deskového výměníku tepla Parametr, údaj

Výpočet

˙1 Průtoková tepelná kapacita C

1491,5 W/K

˙2 Průtoková tepelná kapacita C

730,45 W/K

Parametr A

0,986

Parametr B

0,483

Parametr C

0,490

Maximální přenášená tepelný ˙ výkon Q

58,5 kW

Index protiproudnosti ip

0,985

Účinnost provozní Φ

0,504

Účinnost přenosová η

0,504

Účinnost termická ϑ

0,504

Účinnost ε

0,5607

Poznámka

hodnota zvolena

výpočet dle univerzální rovnice

Obr. 5 – Schéma stanovení termické účinnosti trubkového výměníku tepla podle [1] C

2-1 2) 2-2

0,67

A

ϑ

3-1 2) 3-3

0,85

0,94

0,965

4-1 2) 4-2 3)

0,85

0,88

0,89

0,9

4-4

0,91

0,96

0,975

0,99

1) platí pro A < 4,0 2) hodnoty ip jsou pro N > 7 v rozsahu 0,66 až 0,69

6 Závěr

3) platí pro A < 5,0

Při výpočtu účinnosti deskových výměníků činí chyba cca ±1 % při hodnotách indexu protiproudnosti ip a to pro A < 10. Počet desek N výrazně ovlivňuje účinnost deskového výměníku a při počtu N > 47 lze uvedené typy výměníků považovat za čistě protiproudé. Výměníky smíšené vykazují vesměs nižší hodnoty indexu ip. b) trubkové výměníky Tab. 2 – Hodnoty indexu protiproudnosti ip u některých druhů trubkových výměníků tepla [ 1]

Účinnost výměníku tepla je významným parametrem pro jeho hodnocení z hlediska využití přenosových schopností (tepelný výkon) v technologických procesech. Rozlišení jednotlivých účinností výměníku při jejich výpočtu v technické praxi nemusí být vzhledem k dosažení stejné hodnoty požadováno, pokud se nejedná o požadavky na stanovení velikosti výkonu a výši investic. Pro potřebu rychlého vyhodnocení výměníku se doporučuje použití univerzální rovnice stanovení účinnosti. Vypočtená účinnost výměníku je také kritériem vhodnosti zvoleného průtokového uspořádání a k nalezení optimálního konstrukčního řešení výměníku pro jeho další použití v oblasti energetiky, potravinářství, chemického průmyslu atd.

Typ výměníku tepla

ip (-)

Protiproudý výměník

1,0

Souproudý výměník

0

Trubkový výměník s jedním protiproudým a s jedním souproudým tahem, příčné směšování látky v mezitrubkovém prostoru

[1] Hlavačka V.: Termická účinnost výměníků tepla. Technické příručky 10. SVÚSS. Praha .1988.

0,5

[2] Hlavačka V.: Účinnost deskových výměníků tepla. Sborník Lamelové a deskové výměníky tepla. Společnost pro techniku prostředí. Praha. 1992

Křížový proud na dvou řadách trubek

0,78

Jednotahový křížový proud bez směšování

0,82

Křížový proud bez směšování, ve dvou protiproudých tazích

0,92

5 Příklad výpočtu Deskový šroubovaný protiproudý výměník tepla LVT 02, zn. AGEUS, voda-voda, typ 1-1, počet N = 20 desek , základní rozměry výměníku 110 * 410 * 75 mm (Š * H * L), přenášený tepelný výkon Q = 29,5 kW, primér topná voda 90/70 °C (tekutina 1), sekundér příprava teplé vody 10/50 °C (tekutina 2). Hmotnostní tok tekutiny 1 m1 = 1 280 kg/h, hmotnostní tok tekutiny 2 m2 = 630 kg/h, součinitel prostupu tepla k = 1 800W/m2 K, teplosměnná plocha výměníku S = 0,4 m2. U trubkových výměníků je v odborné literatuře [1] již tabelována výpočtená hodnota termické účinnosti ϑ výměníku v závislosti na přenosových parametrech A a C s ohledem na vybrané varianty různých průtokových uspořádání podle druhu výměníku.

14


Literatura

[3] Ferstl K., Masaryk M.: Prenos tepla. STU Bratislava. 2011. ISBN 978-80-227-3534 – 6 [4] Sazima M. a kol.: Sdílení tepla. Technický průvodce 78. SNTL Praha. 1993 [5] Prospektové materiály GEA Ecoflex GmbH, Germany [6] Prospektové materiály. Deskové výměníky tepla. VICARB

Abstract Heat exchangers efficiency evaluation Summary: The paper presents the various types of efficiency used to assess the regenerative heat exchangers (tube, plate) in terms of their flow arrangement, which is used in the technical practice. Over time, the definitions of the various concepts of efficiency of the heat exchanger were stabilized. These concepts are in terms calculated almost identical. In the practical example is performed calculation of efficiency of plate heat exchanger. Key words: flow arrangement, transmission parameters, operating characteristic, transmission efficiency, thermal efficiency, contraflow index, universal equation


22.3.2013 13:59:12

teplosměnné kapaliny

Nemrznoucí směsi v nepřímých systémech chlazení a topení Skolil J. CLASSIC Oil s.r.o., Kladno, [email protected] V posledním desetiletí došlo k výraznému nárůstu používání nemrznoucích směsí v nepřímých systémech chlazení a topení. Velkou část těchto náplní tvoří vodné roztoky na bázi glykolů. Ty jsou častokrát aplikovány velmi amatérsky, bez obsahu inhibitorů koroze, odpěňovadla, stabilizátoru, konzervantu, změkčovadla vody a dalších přísad. To ve svých důsledcích velmi rychle vede ke zhoršení funkčnosti systému, jeho výpadkům či dokonce mechanickému poškození s velmi nákladnou opravou.

Použití nemrznoucích směsí Rozvod tepla nebo chladu, vyprodukovaného v primárním okruhu, je možný pomocí okruhu sekundárního. Protože se tento nepřímý systém převodu energie může dostat do styku s potravinami, v případě úniku i do kontaktu s člověkem nebo životním prostředím, používají se takové látky, které nejsou člověku nebezpečné. Kromě nároků na dobré teplosměnné vlastnosti a z důvodů nenáročnosti na výkon čerpadel i na nízkou viskozitu, je nutné od náplně nepřímého systému chlazení požadovat nemrznoucí vlastnosti. Důvodů může být několik. Předně zásobník nebo jiné části okruhu mohou být ve vnějším prostředí mimo objekt, takže v důsledku střídání ročních období jsou vystaveny mrazu. Celý systém chlazení nebo topení se také může nacházet uvnitř budovy, ale během celoročního používání dochází k natolik dlouhým přestávkám, že by vlivem vnější teploty mohlo dojít k zamrznutí a poškození okruhu v místě, které není úplně izolováno. A třetím případem pak je samotný transport média o teplotě, která neumožňuje použít obyčejnou vodu, tedy pod bodem jejího tuhnutí. Takto je nemrznoucí směs využívána hlavně u chladíren, zimních stadiónů a některých pivovarů.

Výběr nemrznoucí látky Pokud je systém chlazení nebo topení z důvodů své velikosti, požadavků na bezpečnost provozu nebo i jiných vybaven sekundárním okruhem, používají se nemrznoucí kapaliny zejména na bázi glykolů. Oproti kapalinám složeným z anorganických solí, tzv. solanek (nejčastěji uhličitan draselný a chlorid vápenatý) a organických solí draselných (octan, mravenčan) mají výhodu zejména v menší korozní agresivitě a možnosti použití levnějších konstrukčních materiálů. Roztoky solí lze přenášet teplo obvykle jen v nerezu nebo náročně legovaných ocelích. Naopak určitou nevýhodou glykolů je jejich vyšší viskozita stoupající s jejich obsahem ve směsi a horší odbouratelnost ve vodním prostředí. Dají se však využívat v širokém spektru teplot od cca –40 °C (chlazení) až po 110 °C (topení) a při znalosti jejich nedostatků lze eliminovat také jejich dvě výše jmenované nevýhody. Stejně jako u chladicích kapalin automobilů [1] jsou jejich základními složkami vícesytné alkoholy, tradičně glykoly. Používají se látky jako ethan-1,2-diol (ethylenglykol), diethylenglykol, propan-1,2-diol (propylenglykol), propan-1,2,3- triol a nověji i perspektivní propan-1,3-diol [2].

Glykoly ve vodě Ethylenglykol a diethylenglykol jsou zdraví škodlivé při požití pro člověka a vyšší savce. Nebezpečné jsou zejména svým bezbarvým vzhledem, nearomatičností a lehce nasládlou chutí – tedy zaměnitelností s pitnou vodou. Pokud by tělem prošly nezměněné, člověku by neškodily [3]. Nebezpečný produkt je zejména šťavelan vápenatý, který poškozuje ledviny a játra. Při otravě krátce po požití se proto jako první pomoc podává menší množství alkoholu, který je tělem metabolizován přednostně a škodlivé glykoly tak projdou tělem beze změny. Přesto se i v České republice najde několik potravinářských provozů, které mají v sekundárním okruhu jako náplň ethan-1,2-diol. Důvodem použití jedovatého glykolu může být kromě menších nákladů oproti propylenglykolu také lepší tekutost – viskozita, která se však významně projevuje jen za nižších CHEMagazín • Číslo 2 • Ročník XXIII (2013)

ClassiOil_směsi.indd 15

teplot provozu a při vyšší koncentraci glykolu ve vodném roztoku. Naštěstí většina nepřímých teplosměnných systémů v republice obsahuje jako nemrznoucí látku propan-1,2-diol nebo jeho směs s jinými neškodnými vícesytnými alkoholy.

Nároky na konstrukční složení okruhu Z hlediska materiálového složení je použitelnost glykolů velmi variabilní. Jako těsnící materiály jsou prověřené EPDM a SBR pryže. Pokud je v konstrukci okruhu použito z nějakých důvodů plastových trubek (LDPE, HDPE a PP), je jejich odolnost vůči glykolům téměř neomezená [4]. Co se týče kovových konstrukčních materiálů, je vyjma zinku uvnitř potrubí možná velmi široká škála kovů. Kromě lehkých materiálů z mědi a hliníku, resp. jejich slitin jako mosazi nebo siluminu, je možné použít různých železných potrubí od litiny až po ocel, z těžkých kovů pak i olovnatou pájku. Toto však platí jen v případě, že nemrznoucí směsi na bázi glykolů obsahují inhibitory koroze. Samotný glykol (jedno jaký) je pro kovy stejně korozivní jako voda a jeho neošetřená směs s vodou je dokonce více korozně agresivní, než samotné látky, jak je zřejmé z tab. 1 [5, 6]. Mimo samotného materiálového složení je důležité se při tvorbě designu sekundárního okruhu vyhnout častým záhybům potrubí a užším profilům, které mohou přispívat mimo jiné k tvorbě úsad. Tab. 1 – Porovnání rychlosti koroze vody a glykolů s i bez inhibitorů Rychlost koroze v cm za rok*

Voda

Ethylenglykol

Propylenglykol

Ethylenglykol s inhibitory koroze

Propylenglykol s inhibitory koroze

Materiál Měď

0,02

0,04

0,04

0,03

0,05

Pájka

0,80

14,4

8,81

0,04

0,01

Mosaz

0,06

0,12

0,05

0,03

0,04

Ocel

2,46

11,3

2,49

0,01

0,01

Litina

5,38

14,1

4,11

0,03

0,04

Silumin

3,35

5,03

0,46

0,11

0,07

*Založeno na korozním testu dle normy ASTM D1384 při 88 °C, během 336 hodin s probubláváním. Všechny glykoly byly testovány jako 33 obj.% roztok demineralizované vody.

Vylepšení nemrznoucích směsí Vzhledem k možnosti aplikace velkého spektra kovů konstruktéry i jejich širokého funkčního rozsahu, je k omezení korozní agresivity v roztocích glykolů nutné použití inhibitorů určité škály. Od prvotního používání chromanů, fosfátů nebo dusitanů bylo již naštěstí upuštěno. V posledním případě kromě samotné toxicity této soli také z důvodů možnosti vzniku karcinogenních nitrosoaminů, v případě, že by byly k úpravě a stabilizaci hodnoty pH použity aminy [7]. Hodnota pH cirkulujícího média společně s množstvím rozpuštěného kyslíku v médiu je totiž z hlediska životnosti kapaliny v systému velmi důležitým parametrem. Příliš vysoké pH by Dokončení na další straně

15

22.3.2013 13:59:47


neumožňovalo použití zejména barevných kovů a kyselé prostředí pak zase spouští korozi téměř všech konstrukčních materiálů včetně železa a jeho slitin. Proto je důležité hodnotu pH stabilizovat aditivy, tzv. pufry. Nemrznoucí kapaliny mohou mít také vlivem různých okolností často zvýšenou pěnivost, zvláště za vyšších teplot, je tedy nezbytně nutné používat tzv. odpěňovadel. Ta pomáhají odstranit jak hlučnost, která bývá způsobena právě nadbytkem plynu v kapalině, tak i částečně případnou kavitační korozi.

Obr. 2 – Identická klapka po odstranění koroze kyselým čisticím prostředkem

Více jak deseti složková směs Dalšími nezbytnými složkami v glykolových nemrznoucích směsích jsou látky eliminující vliv tvrdosti vody, vzhledem k relativně velkému objemu budoucí odpadní kapaliny pak nejlépe bez obsahu fosfátů – fosforu. Pokud je to zákazníkem vyžadováno, nemrznoucí směsi se kvůli snazší detekci úniku ze systému barví, v případě potřeby lze použít i barvivo viditelné pouze pod UV lampou. Jedním z posledních aditiv, které bývá použito je biocid tedy konzervant, protože propylenglykol a jiné neškodlivé glykoly mohou být živnou půdou pro růst mikroorganismů. Jeho dávkování není však úplně nezbytné, neboť nutnost této ochrany je závislá na typu a koncentraci alkoholů ve vodném roztoku, přítomnosti ostatních složek, zejména inhibitorů koroze, v médiu, a hlavně na provozních podmínkách zařízení. Podstatné jsou zejména faktory jako kontinuálnost provozu, teplotní spád a rychlost proudění. Tedy činitelé stejně tak ovlivňující korozní chování média v systému. Důležitým parametrem je také kvalita vody použité k ředění. Měla by mít co nejnižší obsah chloridů a síranů, podporujících korozi, ale i ostatních solí, nicméně by neměla být úplně deionizovaná. [8]

Obr. 3 – Detail koroze potrubí při použití neošetřeného propylenglykolu

Odstrašující příklady z praxe V souvislosti s nárůstem aplikací nemrznoucích směsí se bohužel začaly vyskytovat i případy, kdy byl do systému použit pouze vodný roztok propylenglykolu bez jakýchkoliv aditiv. Příčinou je možná neznalost problematiky použití těchto kapalin při tvorbě projektů sekundárních okruhů, podcenění jejich korozní agresivity a nejčastěji pak také amatérismus u realizačních firem, hlavně menších topenářských, které v rámci úspory nákladů jsou schopny takové záměny provádět. Nejparadoxnější na tom je, že nákupní cena obyčejného propylenglykolu použitého do systému je pro ně častokrát vyšší, než kdyby použili nemrznoucí směs do topení s aditivy od renomovaného výrobce. Následky takového počínání jsou pak zřejmé z přiložených obrázků (Obr. 1, 2 a 3). Chyby v některých případech dokonce dospěly do takového stádia, že jeden nejmenovaný koncový zákazník měl v projektu napsáno, že do systému má být použit „Ethylen-glykol“, a on tedy ten „Ethyl“ objednal. Obdržel však levnější „Ethyl alkohol“. Co se v topném systému mohlo stát vlivem záměny vysoce hořlavého lihu a ve vodném roztoku nehořlavého glykolu, už nechám na vaší fantazii. Odlišnost obou látek byla naštěstí krátce po zprovoznění systému odhalena. Obr. 1 – Zkorodovaná část přepouštěcí klapky sekundárního okruhu teplosměnného systému

16


Chybí jednoticí norma Je zřejmé, že pro tyto aplikace chybí nějaká jednoticí norma, která by určovala, jaké parametry musí nemrznoucí směs v sekundárním okruhu splňovat. Podobně, jako je například pro aplikaci nemrznoucích směsí v automobilech k dispozici široká škála mezinárodních standardů jejich výrobců i univerzálních ASTM norem jak pro posouzení jejich kvality, tak pro metodiku měření jednotlivých parametrů [7, 9]. Chybí detailní ČSN pro definici zejména nemrznoucích a teplosměnných vlastností. Dle posledních zkušeností hlavně pro posouzení korozivity použité směsi a doporučení vhodných konstrukčních materiálů a těsnění. Velmi často je totiž v různých stavebních projektech velkých administrativních komplexů napsáno: použijte nemrznoucí směs na bázi propylenglykolu, nebo jen glykol (viz Obr. 4). Takže nemůže být ani divu, že tak dochází velmi často k výše popsaným záměnám. Naopak znalost konstrukčního složení teplosměnného systému a jeho provozních Obr. 4 – Náhled textu projektu teplosměnného systému se strohou specifikací nemrznoucí směsi – glykolu


22.3.2013 13:59:50


podmínek předem umožňuje těm nejvyspělejším výrobcům nemrznoucích kapalin pro koncového zákazníka navrhnout výrazné úspory. Nejenže dokážou navolit takovou kombinaci alkoholů – glykolů, že směs není nebezpečná, ale má i lepší teplosměnné vlastnosti a nižší viskozitu. Zejména však kombinací různých inhibitorů koroze s využitím jejich synergie může být významně prodloužena minimální výměnná lhůta těchto kapalin a zákazníkům také nabídnuta nižší cena oproti „univerzální“ nemrznoucí směsi s aditivy pro všechny běžné typy kovů v systému.

Literatura [1] Skolil J., Čorňák Š.: Chladicí kapaliny – jejich vývoj, hodnocení a požadavky norem. In: Sborník z konference REOTRIB 2012. Velké Losiny, ISBN: 978-80-7080-812-2, str. 83–90. [2] Solný T.: Nemrznoucí teplonosné kapaliny na bázi polyolů. Brno: Vysoké učení technické v Brně, fakulta chemická, 2012. 53 s. Vedoucí diplomové práce Ing. Josef Kotlík, CSc. [3] Marhold J.: Přehled průmyslové toxikologie – Organické látky, svazek 1. Praha: Avicenum, zdravotnické nakladatelství, 1986. 760 s. [4] Ignatowicz M.: Corrosion aspect in indirect system with secondary refrigerants. Stockholm: Master of science thesis. KTH Industrial engineering and management, 2008. 148 s. [5] ASTM D1384 - 05 – Standard Test Method for Corrosion Test for Engine Coolants in Glassware. West Conshohocken, Pennsylvania: ASTM International, 2005. 8 s. [6] Dowtherm vs. Dowfrost – A comparison Ethylene glycol and Propylene glycol. Firemní materiál The Dow Chemical Company, USA, 1999. 8 s. [7] VW TL 774 – 10-2009, Koncernová norma: Chladicí přísada na bázi ethylenglykolu. Wolfsburg: Volkswagen Aktiengesellschaft, 2009. 13 s.

[8] Skolil J.: Voda vhodná k ředění provozních kapalin. Tribotechnika 5 (6) 38–40 (2012). [9] ASTM D3306 - 10 – Standard Specification for Glycol Base Engine Coolant for Automobile and Light-Duty Service. West Conshohocken, Pennsylvania: ASTM International, 2010. 6 s.

Abstract ANTIFREEZE FLUIDS IN INDIRECT SYSTEMS FOR COOLING AND HEATING Summary: Secondary refrigerants are used in indirect systems. They are based mainly on glycols, especially propylene glycol. In industry there is a lot of application where uninhibited glycols are used without corrosion inhibitors, preservative, foam control agent and other additives. It can lead to worse thermo-physical properties of liquid, failure of system or its mechanical damage with expensive repair. Key words: indirect systems, secondary refrigerants, corrosion, glycols, antifreezes

Připravujeme: CHEMagazín 3/2013 – téma vydání:

vzduch, plyny, páry Prezentujte své odborné příspěvky / inzerce zaměřené na: Výroba – Zařízení a technologie pro výrobu a distribuci čistých a speciálních plynů, on-site zdroje plynů, ventilátory, kompresory, dmychadla, filtry a čištění vzduchu a plynů, pračky, kondenzátory, výparníky, vývěvy apod. ..... Laboratoře – Přístroje a spotřební materiál pro plynovou chromatografii a spektrometrii. Čisté plyny a jejich směsi, vývěvy, úprava, analýza a skladování plynů, kryotechnika, odparky, sušení vzorků. Monitorovací systémy, apod. ..... Ostatní – Procesní analyzátory a detektory, měřicí a Ex zařízení. Uzávěrka: 10. 5.2013

KAPALINY

R

PRO TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ

BUDOV A SOLÁRNÍCH SYSTÉMŮ

nemrznoucí teplosměnné antikorozní médium chrání systémy před poškozením mrazem a před korozními účinky vody zdravotně nezávadný

CS EKOTERM ŠIROKÉ SPEKTRUM VYUŽITÍ

topení VÍCE INFORMACÍ

www.classic-oil.cz [email protected]



klimatizace

chlazení tepelná čerpadla

17

22.3.2013 13:59:51

míchání

HOMOGENIZAČNÍ ÚČINKY ROTAČNÍCH MÍCHADEL Seichter P.1, Pešl L.1, Fořt I. a2, Rieger F.2, Jirout T.2 1 TECHMIX s.r.o., Brno, [email protected] 2 ČVUT FS v Praze, [email protected], františ[email protected] Nejčastějším účelem instalace míchadla do zařízení je homogenizace vsádky [1]. Jak vyplývá z této citované práce, u zhruba 80 % průmyslových realizací míchacích zařízení je třeba míchané médium homogenizovat, a to většinou s minimalizací spotřeby energie. Charakteristickým parametrem tohoto procesu je doba homogenizace τ, která je vztažena ke zvolenému stupni homogenity (většinou k 95 %). U praktických realizací většinou, buď není tato doba stanovena vůbec, nebo je požadována celková doba pro určitý mechanizmus rozmíchávání se zahrnutím časů pro přidávání komponent a případně i jistého procesu probíhajícího ve vsádce. Praktický význam experimentálního zjišťování doby homogenizace tedy, snad vyjma velmi rychlých reakcí, slouží pro určení efektivity míchacího procesu při použití různých uspořádání míchacího systému, zejména pak vlastních míchadel.

Rozbor problému Jak vyplývá z řady publikovaných prací, např. [2–6], je možné v oblasti turbulentního proudění předpokládat, že součin doby homogenizace a otáček míchadla n je pro dané geometrické uspořádání konstantní. n τ = konst

(1)

Turbulentní oblast míchání odpovídá pro míchadla hodnotě Reynoldsova čísla Re > 104 při vyloučení vlivu gravitačních sil (eliminace tvorby krouživého proudění a víru). Re = n d2 ρ / µ

(2)

Aby bylo možné porovnat efektivitu míchadel pro homogenizaci, je třeba znát jejich spotřebu energie za jednotku času – příkon P. Podobně jako pro součin n τ i zde platí, že v oblasti Re > 104 a další uvedené podmínky je pro dané geometrické uspořádání konstantní velikost tzv. příkonového čísla Po: Po = P / ρ n3 d5

(3)

podmínek 10x opakovány a výsledná doba brána jako aritmetický průměr měření. Měření byla prováděna v nádobě D = 590 mm opatřené standardními narážkami (0,1 D), při poměru výšky hladiny H ku průměru nádoby H/D = 1. Další měření v nádobě D = 300 mm opatřené standardními narážkami byla prováděna stejným postupem na pracovišti ČVUT v Praze (H/D = 1) a výsledky již dříve publikovány [4–6]. Použitá míchadla a jejich označení 4 PBT 45 – čtyřlopatkové míchadlo s úhlem sklonu 45o, 6 PBT 45 – šestilopatkové míchadlo s úhlem sklonu 45o (ČSN 691020), TX 335 – čtyřlopatkové hydrofoilové míchadlo s úhlem sklonu 35o, TX 440,445,450 – čtyřlopatkové tvarované míchadlo s úhlem sklonu 40o–50o, TX 535 – čtyřlopatkové vrtulové míchadlo s úhlem sklonu 35o,

V obou vztazích (2) a (3) vystupují fyzikální vlastnosti míchaného média: µ = dynamická viskozita, ρ = hustota, d = průměr míchadla.

HPB – hyperboloidní (diagonální) míchadlo,

Aby bylo možné efektivitu jednotlivých uspořádání míchacího systému porovnávat bylo odvozeno bezrozměrné kritérium E [3, 6, 7], jehož hodnota vyjadřuje spotřebu energie pro homogenizaci:

RT – turbínové míchadlo s dělicím kotoučem (ČSN 691021).

E = Po (n τ)3 (d/D)5

CVS 27a – radiální třílopatkové míchadlo (ČSN 691027), Obr. 1 – Míchadlo TX 335

Obr. 2 – Míchadlo TX 535

(4)

Čím je tedy hodnota E vyšší, tím více spotřebuje míchadlo energie na míchání – je tedy méně účinné. Výhodou takového bezrozměrného kritéria je fakt, že platí obecně i při zvětšování velikosti zařízení (charakterizované zde průměrem nádoby D), samozřejmě při zachování všech výše uvedených podmínek. Doba homogenizace závisí stupni homogenity I, který je možné vyjádřit pomocí koncentrací c sledované komponenty ve vsádce [4]: I (t) = [c(t) – c0] / (c∞ – c0)

(5)

Zde jednotlivé koncentrace znamenají: c(t) – aktuální v čase t, c0 – počáteční, c∞ – konečná (po vyrovnání).

Obr. 3 – Míchadlo TX 445 Obr. 4 – HPB – Hyperboloidní míchadlo

Běžně zjišťovaná homogenita vsádky se většinou předpokládá na úrovni 95 %, avšak pro vyšší stupeň A (v %) je možné provést přepočet podle vztahu [4]: (n τ)A = (n τ)95 [ln (A/100) / ln 0,95]

(6)

Experimentální část Cílem zkoušek bylo zjištění charakteristických hodnot (n τ) pro různá míchadla a různá uspořádání míchacího systému. Měření homogenizačních účinků bylo ve zkušebně TECHMIX prováděno standardní metodikou s použitím sondy měřící vodivost míchaného média (vody). Do míchaného média byla na počátku vstříknuta dávka nasyceného roztoku NaCl a současně spuštěn záznam vodivostní sondy. Byl sledován průběh změny vodivosti (odpovídá změně koncentrace soli) a po vyrovnání zaznamenávané hodnoty byl po jisté době pokus ukončen. Vzhledem k náhodnosti průběhu (kvazistacionární podmínky) byly pokusy za shodných

18

Techmix.indd 18

Měřicí systém Byla použita sonda vodivosti JUMO Blackline Lf s převodníkem JUMO eco TRANS Lf 03 a výstupní signál tohoto převodníku byl zaveden přes vstupní modul DATALAB do vizualizačního PC.

Výsledky Ze záznamů průběhu změny vodivosti míchané kapaliny byly stanovovány doby homogenizace pro 95% homogenitu. Příklady CHEMagazín • Číslo 2 • Ročník XXIII (2013)

22.3.2013 14:00:53

míchání

viz obr. 5 a 6. Obr. 5 – Průběh homogenizace: nádoba D = 590 mm, HPB d = 250 mm

loidní míchadlo je sice výrazně energeticky úspornější než normalizovaná radiální míchadla, ale ve srovnání s axiálními míchadly s čerpáním do dna zaostává. Vzhledem k značně nestandardnímu provedení tohoto míchadla bylo třeba zkontrolovat hodnotu příkonového čísla Po. Podle citovaných realizací firmy Centroprojekt a.s. [8] je naměřená hodnota Po = 0,35 plně v souladu s uvedenými realizacemi, viz obr. 8. Obr. 8 – Hodnoty Po hyperboloidního míchadla podle realizovaných aplikací [8]

Obr. 6 – Průběh homogenizace: nádoba D = 590 mm, CVS 27a d = 195 mm

Příkonová měření byla rovněž prováděna na zkušebním zařízení ve zkušebně míchání TECHMIX pomocí tenzometrického snímače unášecí síly hřídele míchadla. Souhrn měření je uveden v tabulce 1.

V práci [9] jsou však pro toto míchadlo v turbulentní oblasti uvedeny podstatně vyšší hodnoty (Po = 0,81). Vysvětlení je zřejmě možné hledat v poněkud odlišných parametrech v uvedené práci použitého míchadla.

Závěr

CVS27a

0,9

79,2

HPB

0,35

74,1*

Provedené experimentální práce ukázaly, že pro homogenizační míchání kapalin je výhodné přednostně volit axiální míchadla s tokem média ke dnu. Zejména hydrofoilní míchadlo TX335, které se již osvědčilo na celé řadě velkoobjemových průmyslových realizací, dává nejlepší předpoklady k úsporám energie. Podobný závěr je možné učinit i pro jemnozrnné málo koncentrované suspenze, které se v podstatě chovají jako čistá kapalina.

6PBT45

1,65

30,1

Seznam symbolů

TX335

0,9

34,4

TX445

0,9

35,3

TX535

0,65

39,8

c – koncentrace značkovací látky, D – průměr nádoby [m], d – průměr míchadla [m], E – homogenizační účinnost míchadla, viz (4), H – výška hladiny kapaliny (suspenze) [m/], I – stupeň homogenity, viz (5), n – otáčky míchadla [s-1], P – příkon míchadla [W], Q – čerpací výkon míchadla [m3/s], μ – dynamická viskozita [Pas], ρ – hustota [kg/m3], τ – doba homogenizace [s], Po – příkonové číslo – kritérium, viz (3), Re – Reynoldsovo číslo – kritérium, viz (2).

Tab. 1 – Vyhodnocené údaje příkonových a homogenizačních měření Míchadlo

Po

n τ

RT

5,4

42,9

*Vzhledem k relativně většímu průměru tohoto míchadla (d/D = 0,424) oproti ostatním míchadlům (d/D = 0,333) byla hodnota n τ v tabulce přepočtena podle vztahu [4]: (n τ) (d/D)2 = konst

(7)

S využitím výsledků měření uvedených v pracích [4–6] bylo možné vyhodnotit kriteria E, podle vztahu (4) pro testovaná míchadla. V grafické formě jsou příslušné hodnoty uvedeny v grafu na obr. 7. Obr. 7 – Energetické porovnání míchadel (čím vyšší E, tím horší účinky míchadla)

Literatura [1] Seichter P., Pešl L.: Navrhování rotačních míchadel – Věda nebo rutina?, Chemagazín, XV (2005), 2, s. 8–11 [2] Tatterson G.B.: Fluid Mixing and Gas Dispersion in Agitated Tanks, Chapter 4, p. 121–315, McGraw-Hill, Inc.N.Y.1991 [3] Rieger F., Novák V., Vavro K.: Hydraulické pochody v chemickém a potravinářském průmyslu, SNTL, Praha 1989 [4] Fořt I., Jirout T.: Chem. Proc. Engng. 2011, 32 (4/1), p. 311–319 [5] Rieger F., Jirout T., Ceres D., Mazoch J.:Paper on Slovak International Conference on Chemical Engineering 2011, Vysoké Tatry [6] Rieger F., Jirout T., Ceres D., Seichter P.: Paper on XII Ogolnopolskie Seminárium MIESZANIE 2011, Miedzyzdroje, Polsko [7] Rieger F., Seichter P., Kunczewicz C., Ceres D.: Inzynniera i aparatura chemiczna Nr.1/2012, p. 1–4 [8] Centroprojekt Zlín – webové stránky „Systém INVENT“

Jak je patrné z tohoto grafu, zcela propadla míchadla radiálního typu, nejúspornější řešení představují axiální míchadla. HyperboCHEMagazín • Číslo 2 • Ročník XXIII (2013)

Techmix.indd 19

[9] Cavadas A.S., Pinho F.T.: Canad. J. Chem. Eng., Volume 82, Apríl 2004, p. 289–302 [10] Oborové normy míchadel řady CVS (ČSN) 691000

19

22.3.2013 14:00:55

míchání

Novinky společnosti Ekato v technologii míchání kapalin a pevných částic Společnost Ekato je předním výrobcem průmyslových míchadel, mechanických ucpávek, vertikálních sušáren, mísičů pro pevné látky (SOLIDMIX) a homogenizátorů určených pro míchání a homogenizaci látek s širokým rozsahem viskozit (UNIMIX). Pro návrh těchto zařízení využívá společnost Ekato své zkušenosti z různých aplikací, rozsáhlou databázi realizovaných projektů, pokročilé počítačové simulace (CFD a FEA analýzy) a možnost testování zákaznických vzorků ve vlastním výzkumném centru. S využitím těchto nástrojů a know-how svých pracovníků průběžně vylepšuje společnost Ekato své výrobky. Poslední zdokonalení se týkala bočních míchadel, míchacích systémů pro vysoce viskózní kapaliny a UNIMIX systémů. Nabízené služby jsou nově rozšířeny o možnost zapůjčení pilotní testovací jednotky přímo k zákazníkovi.

Obr. 1 – Údržba mechanické ucpávky

Obr. 2 – Boční míchadlo ES 2000 v provozu

Boční míchadlo Ekato ES 2000 – údržba za provozu Boční míchadlo ES 2000 se využívá k homogenizaci biopaliv v biorafinériích, vápencových suspenzí v procesu odsíření nebo k homogenizaci jiných velkých skladovacích nádrží (až do objemů 100 000 m3). Míchadlo je uchyceno přímo v plášti nádrže v malé vzdálenosti ode dna. S ohledem na značné odstředivé síly působící na téměř vodorovně orientovanou hřídel (odchylka od vodorovné roviny do 15°), je kladen velký důraz na spolehlivost mechanické ucpávky. Společnost Ekato nabízí pro boční míchadla spolehlivé jednočinné, produktem hrazené nebo dvojčinné kapalinou hrazené mechanické ucpávky. Míchadla série ES 2000 disponují jednoduchým mechanismem, který umožňuje jednoduchou výměnu mechanické ucpávky míchadla, i pokud je nádrž naplněná. Při údržbě je hřídel míchadla povytažena ven ve směru osy hřídele. Vybrání na hřídeli pak lehce zapadne do konického stacionárního těsnicího prvku na montážní

proměnlivé viskozity postupně vznikajícího produktu. Pro takto náročné aplikace vyvinula společnost Ekato míchací systém Paravisc. Paravisc míchadlo díky speciální konstrukci zajišťuje intenzivní axiální promíchávání, a tím umožňuje vysoce efektivní přestup tepla. V porovnání s konvenčními míchadly (kotva, spirálovité míchadlo) je pak výsledkem významné zkrácení doby zpracování produktu a úspora energií. Ekato Paravisc se osvědčil v aplikacích s viskozitami až do 1 000 000 mPas. Systém může být doplněn o míchací zarážky pro efektivnější míchání, škrabky zajišťující odstraňování produktu ze stěn reaktoru nebo přídatná míchadla pro náročnější aplikace: míchadlo Ekato Coaxial, rychloběžný excentrický dissolver pro vmíchávání pevných částic, kotvové Z míchadlo uchycené na spodní část Paravisc míchadla pro lepší vyhrnutí produktu.

Ekato UNIMIX systém – homogenizace látek s širokým rozsahem viskozit

přírubě míchadla. Tím se zamezí průniku produktu ven z nádrže a mechanická ucpávka se může jednoduše vyjmout. Tímto se šetří náklady spojené s vypouštěním a napouštěním nádrže.

Ekato Paravisc – systém pro viskózní aplikace Výroba viskózních látek klade na míchací systémy velké nároky, zejména s ohledem na dostatečnou homogenizaci, přestup tepla, suspendaci pevných částic a zvládnutí

UNIMIX systém je kompaktní zařízení určené pro míchání a homogenizaci látek s širokým rozsahem viskozit. Charakteristickým prvkem homogenizátorů je míchadlo Paravisc a mixér S-JET umístěný ve výpusti míchané nádoby. Mixér S-JET umožňuje přímé dávkování kapaliny a pevných částic do střihové zóny mixéru, kde zajišťuje okamžitou dispergaci, smáčení pevných částic, emulzifikaci i těžko mísitelných kapalin. V kombinaci s míchanou nádobou s míchadlem Paravisc umožňuje interní nebo externí homogenizaci. Speciální konstrukce rotoru/statoru mixéru zajišťuje dostatečný tlak pro recirkulaci a vypouštění vysoce viskózních látek. UNIMIX systém se s výhodou využívá ve farmaceutickém (masti, emulze, krémy) a kosmetickém průmyslu (šampony, kondicionéry, tělová mléka, rtěnky, líčidla).

Tab. 1 – Systémy s míchadlem Ekato Paravisc

Schéma míchadla

Popis

Standardní provedení Ekato Paravisc se zarážkou

Ekato Paravisc s míchadlem Coaxial

Ekato Paravisc s disolverem

Flexibilní škrabka

Kotvové Z míchadlo

Použití

Zajištění dobré homogenizace a přestupu tepla pro široké rozmezí viskozit

Přimíchávání sypkých pevných látek, široké spektrum aplikací

Tvorba disperzí a emulzí

Kompenzuje nerovnosti na stěně reaktoru, úspory produktu

Pro lepší vyhrnutí produktu z reaktoru

20

Denwel EKATO.indd 20


25.3.2013 10:05:21

míchání

Obr. 3 – Ekato UNIMIX systém

Ekato ELA 5 – testovací modul přímo pro zákazníka K návrhu míchadel postačují většinou procesní podmínky, údaje o reaktoru a nároky kladené zákazníkem na míchadlo. Pokud jde o složitější proces (např. reakční systém s více skupenstvími), přistupuje se k počítačové simulaci míchání nebo k testování v laboratorních podmínkách ve společnosti Ekato. Pokud je navíc transport vzorku z různých důvodů (stabilita vzorku, bezpečnost) nemožný, nabízí se otestovat vzorek a navrhnout účinný míchací systém přímo u zákazníka. Za tímto účelem zapůjčuje společnost Ekato zákazníkům testovací jednotku ELA 5 se šesti různými typy míchadel pro různé viskozity. V testovací jednotce lze nastavit a sledovat dávkované množství kapalin a plynů, monitorovat teplotu, tlak

a průběh reakcí. Na základě jasně definovaných podmínek v pilotním zařízení je posléze možný jednodušší scale-up. Tab. 2 – Procesní podmínky testovací jednotky ELA 5 Celkový objem

5l

Rychlost dávkování kapalin

500 ml/min

Rychlost dávkování plynů

1,6 m3/hod

Teplota

20 až 200 °C

Tlak

Vakuum až 40 bar

Viskozity

1 až 10 000 mPa

Ing. Josef HAVRÁNEK, DENWEL, spol. s r.o., www.denwel.cz

servis

Bezpečné a efektivní čerpání nebezpečných rozpouštědel

Obr. – Advanced Series SS AODD Pumps – Solvents (Foto: Wilden)

Wilden®, přední světový výrobce membránových vzduchem poháněných čerpadel, oznámil, že uvedl na trh vylepšený model nerezového pneučerpadla Wilden® Advanced™ Series Stainless Steel (AODD). Bezpečně nasávají a dopravují nejrizikovější rozpouštědla, včetně trichlorethanu, trichlorethylenu, metylchloridu, tetrachloru a chloroformu.

Modernizovaná Advanced Series má unikátní membránu Full Stroke PTFE, která zajišťuje zvýšenou dávku při jednom zdvihu, což ve srovnání s jinými AODD technologiemi zvyšuje průtok a vyšší efektivitu. Kapkovitá konstrukce umožňuje instalaci čerpadla do minimálního prostoru bez nutnosti nějak upravovat přívodní potrubí, což usnadňuje jeho instalaci a údržbu, snižuje náklady minimalizuje čas na odstávky. Tato čerpadla jsou vybavena novým rozvaděčem vzduchu Pro-Flo X™ air distribution system (ADS) s nejmodernějším Efficiency Management System (EMS™), který umožňuje obsluze zobrazit aktuální provozní parametry bez ohledu na danou aplikaci nebo velikost pumpy. Tato čerpadla mají certifikaci ATEX pro čerpání v nebezpečných zónách nebo výbušném prostředí.

Nerezová pneučerpadla AODD nemají žádnou ucpávku ani cartridge. Píst je zhotoven z jednoho kusu a je opatřen membránou z různých typů elastomeru, včetně PTFE, které jsou odolné proti otěru, teplotě a chemickým rozpouštědlům.

»»www.wildenpump.com

Technologie míchání EKATO - standardní míchadla pro široké použití i speciální míchadla pro náročné aplikace v materiálovém provedení od nerezových ocelí po titan - kompletní míchané systémy: vertikální sušárny, mísiče, homogenizátory - prověřené jednočinné a dvojčinné mechanické ucpávky - počítačové simulace (CFD a FEA analýzy), testovací zázemí pro vývoj a optimalizaci procesu míchání, možnost zapůjčení pilotního testovacího zařízení www.denwel.cz/ekato

E XC E L L E N C E I N P R O C E S S T E C H N O LO G Y


Denwel EKATO.indd 21

21

25.3.2013 10:05:25

technologie úpravy vody

ADSORPCIA VYBRANÝCH POLUTANTOV VÔD NA PRÍRODNOM A POVRCHOVO-FUNKCIONALIZOVANOM KLINOPTILOLITE – Z HISTORICKÉHO POHĽADU DO SÚČASNOSTI Chmielewská E.1, Konečný J.2, Bošan Z.2, Švancer J.2 1. Univerzita Komenského, Prírodovedecká fakulta, Katedra environmentálnej ekológie, Bratislava, [email protected] 2. Čistiareň odpadových vôd – TOMA a.s., Otrokovice 1 História vývoja environmentálnych adsorbentov a iónomeničov V historických análoch sú zachované údaje o úprave vody z obdobia spred 5 000 rokov (zo starovekého Egypta) a neskôr zo starovekého Ríma asi pred 2000 rokmi, najčastejšie ako Aristoteles upravoval brakickú a morskú vodu cez isté druhy pieskov a pravdepodobne tiež vulkanické tufy, aby znížil jej mineralizáciu. Princíp iónovej výmeny však vedecky popísali až v roku 1850 dvaja anglickí chemici Thompson a Way, ktorí ju objavili na základe rozboru alkalických pôd. Údajne detailnejšie identifikovali iónovýmenné vlastnosti pôd Lamberg a neskôr Wiegner, ktorí tieto vlastnosti pôd pripísali prítomnosti ílu, glaukonitu, zeolitu a humínových kyselín. Významné zásluhy v rozvoji iónovej výmeny a úprave vody má predovšetkým nemecký chemik Richard Gans, ktorého patent na úpravu vody odkúpil v roku 1915 aj prominentný japonský podnikateľ M. Masunary, aby začal s priemyselným využívaním iónomeničov pre úpravu vody. Z uvedených historických análov by bolo vhodné spomenúť ešte anglických chemikov Adamsa a Holmesa, ktorí v roku 1935 objavili vlastnosti iónomeničov na materiáli z rozbitej fonografickej platni. Muselo však ubehnúť až 85 rokov, kým sa metóda iónovej výmeny presadila na zmäkčovanie vody aj v priemyselnom meradle [1, 2]. Keď v roku 1756 švédsky mineralóg F.A. Cronstedt opísal ako prvý nový minerál (stilbit), ktorý nazval všeobecne zeolit a ktorý objavil v dutinách bazaltov a vulkanických hornín v medenej bani vo Svappavari, nikto nepredpokladal, že za približne 200 rokov okrem spektakulárnych kryštálov s dekoratívnymi vlastnosťami nadobudne zeolit komerčný význam nebývalých rozmerov. Až v 40. rokoch 20. stor., keď britský prof. R.M. Barrer uverejnil takmer pionierske práce s teoreticko-kvalitatívnym opisom iónovýmenných, dehydratačných a sorpčných vlastností prírodných zeolitov (chabazitu) v prostredí plynov, bol výskum zeolitov povýšený na kvalitatívne novú, vedeckú úroveň. Barrer súčasne poukázal na jednoduchosť syntézy nových druhov zeolitov, dovtedy v prírode neobjavených pri zvýšenej teplote, salinite a tlaku v laboratórnych autoklávoch. Dramatický pokrok vo vývoji nízkoteplotných hydrotermálnych syntéz nastal potom v 50. rokoch, pravdepodobne zásluhou R.M. Miltona z Union Carbide v USA, čo neskôr podnietilo veľmi lukratívny biznis so zeolitmi ako molekulovými sitami [3, 4]. Po II. svetovej vojne došlo k prudkej expanzii výroby najmä syntetických polymérnych iónexov na báze ropných uhľovodíkov, ktorých úžitkové vlastnosti, ako veľký adsorpčný povrch, hydrofilnosť, reprodukovateľnosť, mechanická a kyselinová odolnosť a postupne výroba nových generácií iónexov so zosilneným sieťovaním (ako kopolymér sa používa spravidla divinylbenzén), prevýšili vlastnosti prírodných adsorbentov resp. iónexov. Tento trend výroby súvisel s rozvojom syntéznej chémie a chémie plastov, pričom polykondenzáciu nahrádzala postupne kopolymerizácia (polykondenzáciou sa ešte aj dnes vyrábajú polyamidy a polyestery). Komerčne známe iónexy sú napr. Lewatit, Wofatit, Dowex, Ostion, Duolit, Zeocarb, Amberlit, Ambersorb a ako najznámejších svetových producentov možno spomenúť Dow Chemicals, Mitsubishi, Merck, Rohm &

22

Chmielewská.indd 22

Haas, Infilco, Philips, Bayer. Vzhľadom k vysokým výrobným nákladom, environmentálne nepriaznivej petrochemickej výrobe, nižšej odolnosti voči teplote a rozpínavosti vo vode, nezaostával však ani výskum a sprievodné využívanie anorganických minerálnych iónexov resp. adsorbentov predovšetkým pre špecifické prípady, kde sa vyžadovala vyššia radiačná a tepelná odolnosť a cenová dostupnosť. Principiálne sú známe nasledovné skupiny anorganických iónexov: aluminosilikátové zeolity, smektity, aluminofosfáty kovov, hydratované oxidy viacmocných kovov, fosfáty zirkónia, cínu, vanádu a antimónu, kondenzované fosfáty, polyvalentné soli kyselín, titanáty, hexakyanoželeznatany, apatity, sulfidy a sulfáty alkalických zemín, polyvanadičnany, β-alumína, hydrotalcity a iné [2]. Začiatok 21. stor. možno na základe rozsahu publikovanej literatúry charakterizovať už ako obdobie prechodu od syntéz anorganických k hybridným organicko-anorganickým iónexom so štruktúrne inkorporovanými organickými polymérmi. Dva elebo viaceré materiály kombinované navzájom vytvárajú spravidla nový, ktorý môže vykazovať oveľa lepšie úžitkové vlastnosti ako jeho pôvodné dva. Takýto materiál bol pomenovaný ako kompozitný. Keď sa kompozity kombinujú z anorganických materiálov a organických polymérov vznikajú zväčša vysoko účinné alebo vysoko funkčné organicko-anorganické hybridy s vlastnosťami blízkymi plastom alebo keramike [1–3]. V súčasnosti sa vláknité iónexy považujú za jedny z najprogresívnejších materiálov pre procesy separácie plynných alebo kvapalných médií, pretože môžu byť vyrobené v rôznych podobách v závislosti od aplikácií napr. pre filtre rozomleté, vertikálne visiace alebo v horizontálnych vrstvách, zabudované do dopravníkových pásov, plávajúcich rohoží, sanačných sietí, oblekov alebo nanesené ako membrány, čo značne rozširuje možnosti ich využitia. Pozostávajú z jednotných vlákien veľkosti od 5–50 µm, čím sa dosahujú podstatne priaznivejšie difúzne koeficienty a kinetické veličiny procesu (asi 100 násobne výhodnejšie než pri granulovaných iónexoch s priemerom granúl od 0,25 do 1,0 mm). Okrem toho sú extrémne stabilné voči osmotickému šoku, čo sa využíva pri mnohonásobnom opakovaní zmáčania a sušenia (čistenie dymových plynov) alebo sorpcii a regenerácii, počas ktorej si na rozdiel od konvenčných styrén-divinylbenzénových granulovaných iónexov zachovávajú stabilné zloženie funkčných skupín a vyššiu elasticitu [2–5]. V súčasnosti sme takmer v každej oblasti života svedkami prudkého vývoja nanotechnológií súvisiacich s použitím materiálov nanometrových veľkostí (10–9 m). Tento fenomén núti vedeckú verejnosť posudzovať aj materiály tradičné alebo konvenčné, u ktorých táto vlastnosť nebola donedávna známa, z nového uhla pohľadu. Prírodné ílovité iónity, v rámci ktorých si významné miesto získal i zeolit, možno charakterizovať tiež ako agregovanú, jemne dispergovanú zmes minerálnych nanočastíc v pôvodnom vulkanickom tufe, kde sú najčastejšie prítomné polymérne oxidy (SiO2)n vrátane štruktúrneho oxidu hliníka, ale aj ďalšie oxidy železa, mangánu, vápnika, horčíka, sodíka a draslíka, ba aj lítia alebo titánu [5–9]. CHEMagazín • Číslo 2 • Ročník XXIII (2013)

22.3.2013 14:03:11


Keďže už niekoľko rokov je slovenský producent prírodného zeolitu (klinoptilolitu) Zeocem, a.s. Bystré zaradený podľa U.S. Geological Survey do tzv. „top desiatky“ krajín ťažiacich tento minerál s ročnou kapacitou 90 000 ton (tá ho navyše posunula do najvyššej pozície v rámci spoločenstva EÚ), je súčasnú verejnosť vhodné oboznámiť s dosiahnutými výsledkami výskumu z tejto oblasti.

2 Výsledky výskumu iónovej výmeny a adsorpcie na prírodnom klinoptilolite bez povrchovej modifikácie 2.1. Poloprevádzková deamonizácia pitnej vody so zvýšeným obsahom amónnych iónov Príčinou toho, že povrchové vody v SR sú v ukazovateli nutrienty zaradené prevažne do II. až III. triedy kvality je zväčša nedostatočné biologické odstraňovanie nutrientov v materiálovo alebo hydraulicky preťažených čistiarňach odpadových vôd (ČOV), ktoré je značne citlivé voči nárazovosti zaťaženia, rôznym fluktuáciam alebo výkyvom znečistenia a teda nedokáže udržať vysokú účinnosť,najmä v zimných mesiacoch, ale aj kvôli dávkovaniu agrochemikálii a intenzívnej poľnohospodárskej činnosti resp. chýbajúcej vodohospodárskej infraštruktúre. Napriek tomu, že v SR prevládajú na výrobu pitnej vody podzemné zdroje vôd (cca 85 %), v deficitných oblastiach na vodu sa využívajú povrchové vodárenské nádrže, kde sa v súčasnosti čoraz častejšie objavuje tzv. civilizačná eutrofizácia so zvýšeným obsahom anorganických živín [3, 9]. Z tohto dôvodu sme ešte začiatkom roka 1986 odskúšali najprv v laboratórnych podmienkach možnosť využiť slovenský klinoptilolitový tuf na odstraňovanie amónnych iónov. Model pozostával z 2 sklenených kolón zapojených za sebou s výškou 150 cm, s priemerom 3,2 cm, ktoré boli naplnené 700 g zeolitu so zrnitosťou 0,2–0,7 mm. Kolóny sa prevádzkovali kontinuálne niekoľko mesiacov s prietokom zhora nadol 9 l/ hod. pomocou 2 peristaltických čerpadiel (Zalimp). Modelová voda obsahovala 3,2 mg amónnych iónov v 1 litri. Pracovná aj regeneračná fáza zeolitových filtrov sa v laboratóriu vykonávala súprudovo zhora nadol, ale zníženie reziduálnej alkality filtrov po regenerácii protiprúdovým vypieraním vodovodnou vodou. Rekuperácia regeneračných eluátov (odvetrávanie amoniaku) sa v laboratóriu taktiež vykonávala len aeráciou roztokov za zvýšenej teploty (pri 36 °C) pomocou ponorných termostatov. Na súprudovú regeneráciu filtrov s 2% roztokom NaCl, ktorý sa naviac alkalizoval s hydroxidom sodným na pH ~9 sa spotrebovalo 1,3 kg kuchynskej soli. Táto sa však do regeneračných roztokov viac nepridávala, pretože po alkalizácii eluátov s NaOH a odvetraní amoniaku vzduchom bola koncentrácia výmennych Na – iónov v roztoku dostatočná na to, aby sa eluáty po rekuperácii mohli opäť recyklovať v procese obnovy deamonizačnej schopnosti zeolitu. Materiálovo uzavretý cyklus deamonizácie pitnej vody so zvýšeným obsahom amónnych iónov s využitím klinoptilolitu z ložiska Nižný Hrabovec sa po úspešných modelových skúškach v laboratóriu overil následne na prototypovej zostave inštalovanej v poľnom laboratóriu Výskumného ústavu vodného hospodárstva (VÚVH) vo Vajnoroch (v jeseni 1986). Táto pozostávala z dvoch tlakových filtrov naplnených 70 l (56 kg) zrnitého klinoptilolitu s hydraulickým zaťažením 900 l/h (zeolit vytváral filtračnú vrstvu na podložnej tzv. drenážnej zo 14 l piesku so zrnitosťou 3 mm), z veľkoobjemových zásobníkov regeneračných roztokov a z plastovej aeračnej veže z integrovaného HDPP rozmerov 980 x 650 x 7000 mm a výškou 6,5 m. Veža bola v modulovej zostave (6 modulov) vyplnená sklolaminátovými doskami a dobudovala sa dvomi ventilátormi pre protiprúdové odvetrávanie (air striping) amoniaku. Laterálnou prístavbou týchto ventilátorov na spodný (odtokový) modul aerátora sa dosiahol požadovaný prietok vzduchu zdola nahor proti rozprašovanému roztoku o intenzite 850 l/s. Kým úprava pitnej vody od amoniakálneho dusíka prebiehala kontinuálne, všetky ostatné technologické fázy (regenerácia filtrov, rekuperácia soľaniek pomocou air striping metódy, zníženie zbytkovej alkality filtrov protiprúdovým praním) sa prevádzkovali diskontinuálne, čo CHEMagazín • Číslo 2 • Ročník XXIII (2013)


v podstatnej miere ovplyvnilo celkové náklady úpravy pitnej vody touto metódou (v roku 1986 vyčíslené na cca 0,40 Kčs/ m3). Kým v laboratóriu dokázala jedna zeolitová kolóna prefiltrovať po dosiahnutie koncentračného limitu 0,5 mg/l v odtoku 675 l vody, poloprevádzkový tlakový filter vo Vajnoroch pri 4-dňovej pracovnej fáze dokázal odstrániť až 81 g amoniaku celkovo z 85 m3 upravovanej vody. Poloprevádzkový zeolitový filter bol vo Vajnoroch zapojený ako solitér kým nedosiahol limitnú koncentráciu 0,5 mg NH4+ v 1 litri, potom sa k nemu do série pripojil nový tak, aby sa v maximálne možnej miere vyčerpala jeho kapacita (prvého nasadeného filtra). Po vyčerpaní sa z prevádzky odpojil a začal sa regenerovať s tým, že ako solitér tentokrát pracoval len druhý filter. Takto prepájané zeolitové filtre a ich maximálne využitie dokázalo zabezpečiť o 50 % viac upravenej vody. Chemická regenerácia tlakového filtra trvala 2 hod. a vyžadovala 2% roztok NaCl s 25-násobným objemom filtračného lôžka (1 800 litrov). Celý objem regeneračných roztokov sa súčasne stripoval cez aeračnú vežu počas 150 min. kým sa ich východísková koncentrácia 50 mg NH3/l neznížila pod koncentráciu 10 mg/l. Keďže prvý stripovací cyklus odstránil iba 47 % amoniaku, musel sa uskutočniť ešte opakovaný druhý cyklus air stripingu. Z poloprevádzkových skúšok sa tak na vystripovanie amoniaku z 1 litra regeneračných roztokov vyčíslila spotreba vzduchu 3,8 m3. 2.2. Poloprevádzková deamonizácia odpadovej vody v ČOV Otrokovice Počas niekoľkých mesiacov v prvej polovici roku 1987 sa potom overila možnosť použiť túto technológiu aj ako terciárny dočisťovací stupeň na komunálnej ČOV v Otrokoviciach, ktorá čistila zmiešané priemyselné (predúpravené garbiarské) a splaškové odpadové vody. Splaškové vody boli vodami riediacimi pre garbiarské odpadové vody, spravidla v bývalej ČSFR charakteristickými amoniakálnymi vyčiňovacími roztokmi. Keďže doby zdržania v aktivácii ČOV boli len 2 h, odpadová voda po biologickom stupni čistenia vykazovala stále vysoké koncentrácie amónnych iónov, t.j. cca 50–60 mg NH4´+/l vrátane zvyškového Cr(III) z prevádzok chrómčinenia koží, preto sa uvažovalo o aplikácii alternatívnych fyzikálno-chemických metód, teda s ich odstránením deamonizáciou vody na prírodnom klinoptilolite [10–12]. Podstatne kratšie pracovné fázy filtrov, vysoká soľnosť odpadovej vody a náročnejšia regenerácia klinoptilolitu so značne koncentrovanými eluátmi si vyžadovali inú technologickú zostavu ako aj intenzifikáciu stupňa air striping než sa použila v poľnom laboratóriu Vajnory na rekuperáciu soľaniek. Kontinuálne dočisťovanie odpadovej vody bolo okrem toho potrebné zabezpečiť značne komplikovaným systémom recyklácie a čerpania regeneračných roztokov v materiálovo uzavretom obehu tak, aby bola splnená požadovaná kvalita čistenej vody. Potreba zvýšených energetických nákladov na vystripovanie amoniaku z regeneračných eluátov sa preto kompenzovala využitím tepla (odpadovej pary) v uzavretom okruhu. Nevyhnutné skrátenie tohto stupňa sa okrem simultánneho stripingu vzduchu a pary (3:1) riešilo rekuperáciou len tretinového, najkoncentrovanejšieho podielu (0,75 m3) z celkového objemu regeneračných eluátov, pri ktorom účinnosť procesu vykazovala najprudší koncentračný gradient [11,12]. Pre objemovú kapacitu ČOV v Otrokoviciach s 55 000 m3/d sa po dlhodobom laboratórnom a poloprevádzkovom výskume na čistiarni vypracoval technický návrh fyzikálno-chemickej deamonizačnej stanice s chemickou regeneráciou zeolitu ako aj s materiálovou recykláciou regeneračných činidiel v uzavretom obehu, pozostávajúcou z 15 filtrov (z 3 pentád, s hmotnosťou zeolitu v 1 filtri 8 t a s prietočnosťou filtrovanej vody cez zeolit 40 l/s ) ako aj ostatných horeuvedených technologických objektov tak, že by pracovala súbežne jedna pentáda resp. podľa potreby dodržať najvyšší koncentračný limit v odtoku a v maximálne možnej miere využiť iónovýmennú kapacitu filtrov, dve zapojené za sebou (sériovo), Pokračování na další straně

23

22.3.2013 14:03:11


kým tretia pentáda filtrov by sa počas tejto fázy regenerovala a do zostavy zapojila po vyčerpaní prvej nasadenej. Postupnosť jednotlivých technologických krokov s chemickou regeneráciou filtrov a rekuperáciou soľaniek v návrhu zabezpečovala tak s primeranou rezervou nepretržitý a spoľahlivý chod kompletnej deamonizačnej stanice. Variant navrhovanej deamonizačnej stanice na typ garbiarskej odpadovej vody nemá v zahraničí doposiaľ analógiu a je tak od roku 1989 autorsky chránený (AO č. 274 068) [10]. 2.3. Potenciálna defosfatizácia vody adsorpciou (laboratórne výsledky) Z fyzikálnochemických metód defosfatizácie vody sa doposiaľ najčastejšie používa odstraňovanie fosforečnanov zrážaním vápennou suspenziou alebo železitým koagulantom vsádzkovým spôsobom. Do úvahy by však mohla prichádzať aj nami odskúšaná adsorpcia a teda úprava vody na niektorých komerčných produktoch ako su oxihydroxid železa GEH, slovakit resp. prírodné materiály ako montmorillonit a zeolit. GEH104 je syntetický hydroxid železa s aktívnymi zložkami Fe(OH)3 a β-FeOOH (akagenit), vyvinutý na selektívnu adsorpciu PO43- z vôd. Dodáva ho Wasserchemie GmbH & Co. (Nemecko) za cenu 3 750 Euro za tonu. Fosforečnanový anión sa viaže pomocou troch kyslíkových atómov k železitým katiónom adsorbenta pravdepodobne pevnou kovalentnou väzbou. Predovšetkým úroveň hydratácie a kryštalizácie hlavnej zložky GEH produktu – ß–FeOOH (akagenitu) sú rozhodujúcimi faktormi pre adsorpciu tohto aniónu z vody. Slovakit je komerčný geokompozit, vyrobený zo surovín ako dolomit, bentonit, diatomické íly, alginit a zeolit, spevnený len cementovou pastou pod vysokým tlakom a vyrába ho IPRES inžiniering s.r.o. (Bratislava) v cene 700 Euro za tonu. Najvyššiu účinnosť adsorpcie fosfátov z vôd však v rámci nášho výskumu preukázal montmorillonit Stará Kremnička – Jelšový Potok (SR) a GEH, kým zeolit a slovakit vykazovali účinnosť o cca 30 % nižšiu. Kým montmorillonit dokáže fosfátové anióny medzirovinne interkalovať (potvrdené pomocou SAXS meraní), predovšetkým CaK – varieta klinoptilolitu ho pravdepodobne adsorbuje pevnejšie prostredníctvom povrchovo prístupných vymeniteľných iónov vápnika, horčíka, železa, bária ai. Z doterajších skúšok ďalej vyplynulo, že jedine GEH produkt sa osvedčil na použitie aj kolónovou technikou, pretože montmorillonit nemá požadované hydrodynamické vlastnosti a zeolit so slovakitom vyžadujú na dosiahnutie rovnováhy podstatne dlhšie doby kontaktu s filtrovanou vodou [13, 14].

V rámci laboratórneho výskumu sme takto hydrofóbizovaný klinoptilolitový tuf odskúšali na odstraňovanie širokého spektra modelových polutantov. Klinoptilolitový tuf pôvodne s katióno-výmennými vlastnosťami sa tak využil univerzálnejšie, teda ako adsorbent organických polutantov (napr.fenolu), alebo ako prírodný anorganický anex s organickými funkčnými skupinami pre odstraňovanie chrómanov, arzeničnanov, dusičnanov, síranov a iónizovateľných azofarbív (obr. 1, 2). Primárny oktadecylamín (ODA) bol v SR komerčne a ekonomicky prístupným katiónaktívnym tenzidom, ktorý sa dlhodobo používal na hydrofobizáciu bentonitu „Stará Kremnička – Jelšový Potok“. Táto tradícia by sa mohla zúročiť na zvýšenie pridanej hodnoty zeolitu, ktorý je v porovnaní s bentonitom vhodnejším adsorbentom pre svoje priaznivejšie hydrodynamické vlastnosti. Obr. 1 – Potvrdenie adsorpcie chrómanu (a) a arzeničnanu (b) na ODA-klinoptilolite s XPS analýzou, dekonvolúcia spektier v pomere 2:3 poukazujúca na nižšiu energiu väzby ODA-tenzidu so zeolitom a vyššiu silu väzby ODA-tenzidu s oxyaniónom (c), pKD – časová závislosť azofarbiva indigo carmin (d) na (1) klinoptilolite hydrofóbizovanom s ODA-monovrstvou, (2) na aktívnom uhlí a (3) na klinoptilolite hydrofóbizovanom s ODA-dvojvrstvou (adsorpčnou micelou)

d

Obr. 2 – Adsorpčná izoterma pre ODA-hydrofóbizovaný klinoptilolit vs. vodný roztok fenolu pri 23 °C

3 Možnosti odstraňovania anorganických aniónov, fenolu a azofarbív na prírodnom klinoptilolite s povrchovou modifikáciou Trendom súčasného vývoja nových adsorbentov sú zväčša adsorbenty šité na mieru s multifunkčným vektorom interakcií, ktoré zmes anorganických aj organických polutantov vo vodách odstraňujú pomocou špecificky upravených povrchov so solubilizačnými resp. dispergačnými účinkami. Separačné techniky založené napr. na tenzidoch majú niekoľko predností pred inými najčastejšie konvenčnými postupmi, pretože významne zvyšujú pridanú hodnotu technologických postupov a to tzv. micelárno-adsorpčnými (admicelárnymi) procesmi, ktoré dokážu pomocou takejto povrchovoaktívnej vrstvy potom následne solubilizovať. Uskutočnili sme preto komplexný výskum, i keď zatiaľ komerčne nedostupných adsorbentov na zeolitovej báze resp. ich limitovaných množstiev s využitím sól-gélovej techniky, ktorá pozostávala v podstate z nanesenia nanometrových vrstiev tekutých kryštálov (povrchovo-aktívnych látok, v našom prípade objemných uhľovodíkových amóniovych báz z oktadecylamónia) a z ich samousporiadania do adsorpčných miciel na povrchu tohto zeolitu [15,16]. Organické amóniove (ODA) skupiny bolo možné na extérny povrch zeolitu imobilizovať podľa účelu buď ako jedno- alebo dvojvrstvu (tzv. adsorpčnú micelu), kedy monoméry tenzidu vzájomnou interakciou dokázali dostatočne účinne viazať buď nepolárne polutanty (interkaláciou medzi 18–uhlíkové reťazce) alebo toxické anióny kovov prostredníctvom elektrostatického charakteru väzby [15–17].

24


Pozornosť vedeckej komunity sa v posledných rokoch zameriava tiež na prírodné polysacharidy, pretože vo svojich stereoregulárnych biopolymérnych reťazcoch obsahujú hydroxylové, acetamidoalebo amínové funkčné skupiny a sú obnoviteľné prírodné zdroje. Mnohé sú však vo vode rozpustné, ako napr. cyklodextrín, alginát, škrob, chitosan a preto sa hybridizujú alebo upravujú a to: (i) pomocou sieťovacích agens tak, že vytvárajú kovalentne zosieťované, vo vode nerozpustné, najčastejšie granuly (sférolity) s amorfnou matricou, ale môžu byť tiež filamenty, kapsuly, makroretikulárne živice, útvary špongiovej konzistencie (peny) a pod., (ii) alebo sa hybridizujú derivatizáciou na tuhý nosič. Na základe najväčšieho obsahu vymeniteľných katiónov (Ca2+) v slovenskom klinoptilolitovom tufe sme pre dizajn takýchto adsorbentov zeolit overili ako funkčné sieťovacie agens na iónovej CHEMagazín • Číslo 2 • Ročník XXIII (2013)

22.3.2013 14:03:12


báze. Klinoptilolitový tuf najoptimálnejšie v dvojnásobnom prebytku ku flexibilnejšiemu alginátu spravidla zlepšil hydraulické a mechanické vlastnosti kombinovaného adsorbenta, ale plnil tiež funkciu mediátora (makroretikuloval) polysacharidové reťazce do micelárnej konformácie (na sférolity) prostredníctvom svojich vápenatých katiónov. Na druhej strane, alginát zase rozšíril celkovú funkčnosť a pórovitosť výsledného produktu [17–19]. Deponovaním len alginátovej membrány na zeolit sme síce nedosiahli reprodukovateľné výsledky, ale peletizáciou zeolitu z práškovej konzistencie (z) s alginátom (a) v hmotnostnom pomere z/a = 2/1 sme získali adsorbenty s vynikajúcimi vlastnosťami. Flexibilnejší biopolymérny alginát bol spravidla promotérom adsorpčných vlastností pôvodného zeolitu, pretože ho obohatil o amfotérnu funkciu, navyše so synergickým efektom v prípade, že bol dópovaný makroretikulárnym činidlom Fe(III) iónmi (obr. 3). Katióny Fe3+ boli aktívne centrá pre elektrostatické väzby anorganických aniónov, kým funkciou Ca2+ iónov v peletizovanom produkte bola výmena katiónových zložiek vôd. Zeolit tiež zvýšil mechanickú integritu a zlepšil celkové hydraulické vlastnosti tohto produktu. Pripravené proenvironmentálne adsorbenty obsahovali teda anorganický komponent – prírodný zeolit (klinoptilolit), ktorý je potvrdeným humánnym enterosorbentom resp. potravným suplementom a ako organický komponent prírodný polysacharid [20, 21]. Na odstránenie iónových polutantov vôd, ako sú v súčasnosti veľmi aktuálne dusičnany a sírany, sa tak pripravili doposiaľ najúčinnejšie – zeolit-alginátové pelety, ktoré so synergickým efektom naviac odstraňovali aj katiónové zložky vôd [18, 19]. Obr. 3 – Funkčná schéma adsorpcie anorganických aniónov pomocou syntetizovaných alginát-zeolitových peliet

Obr. 4 – Zeolit sa osvedčil pri derivatizácii s chitosanom ako sieťovacie agens resp. mediátor na iónovej báze na základe bohato zastúpených katiónov vápnika (vľavo), snímky skenovacieho tunelovacieho mikroskopu (STM) z chitosan-zeolitového produktu (vpravo)

Ďalší študovaný biopolymérny prípravok chitosan, ktorý je chelatačným katiónovým polysacharidom s početnými amino- a hydroxylovými skupinami vzájomne vytvárajúcimi enormné množstvo supramolekulárnych štruktúr, je tiež potenciálnym kandidátom pre syntézu pokročilých biopolymérno-zeolitových adsorbentov s amfotérnymi resp. amfifilnymi vlastnosťami. Ak by bol anorganickým komponentom prírodný klinoptilolit, organický chelatačný CHEMagazín • Číslo 2 • Ročník XXIII (2013)


komponent – chitosan by mal byť protonizovaný, spravidla v kyslom prostredí tak, aby finálny zeolit-chitosanový produkt dokázal z vody odstraňovať aniónové polutanty (obr. 4).

4 Záver Iónová výmena a adsorpcia prešla do dnešnej podoby značným zdokonalením. Je takmer nenahraditeľnou metódou pri demineralizácii vody, napr. pre biochémiu a farmaceutický priemysel, elektrotechnický a energetický sektor hospodárstva, ale aj pre úpravu vody z morskej alebo vysoko zasolenej. Už na začiatku 21. stor. sa stretávame s jeho atribútom ako storočím nanotechnológií a nanomateriálov, s čím súvisia aj prevratné objavy adsorbentov nanometrovej veľkosti a nové pohľady na adsorbenty konvenčné resp. tradičné. Často sa však pre 21. stor. vyskytuje aj pomenovanie storočie udržateľného rozvoja a s tým súvisiacich proenvironmentálnych adsorbentov a udržateľného využívania prírodných zdrojov. Slovensko má mimoriadne pestrú abiotická danosť územia a minerálneho bohatstva, preto stojí za povšimnutie intenzívnejšie ich využiť. Predmetom tohto prehľadu bolo poukázať na doterajšie výsledky a úroveň výskumu slovenského klinoptilolitového tufu z aspektu jeho potenciálneho využitia v oblasti ochrany vôd.

Literatúra [1] Podkoscielny P., Dabrowski A.Adsorption contribution to the protection of the Human environment. Annales Uni. M.C. Sklodowska – Chemia, (2001), s. 3–29. [2] Mojumdar, S.C., Varshney, K.G., Agrawal, A. Hybrid Fibrous Ion Exchange Materials: Past, Present and Future, Res. J. Chem. Environ., (2006) 10, s. 89–97. [3] Armbruster, Th. Clinoptilolite-heulandite: applications and basic research. Studies in Surface Science and Catalysis 135. Galarneau, A., Di Renco, F., Fajula F. and Vedrine J. (Eds.) Elsevier Sci., (2001) s. 14–26. [4] Sherman J.D. Ion exchange separation with molecular sieve zeolites, Molecular sieve department, UCC – Tarrytown Technical Center, Tarrytown, New York 10591 (1983). [5] http://www.com-n-tech.com/zeolite.html [citované 3/2011]. [6] http://www.roskill.com/reports/zeolites [ citované 6/ 2011]. [7] The 7th Intern. Conf.. on the Occurrence, Properties and Utilization of Natural Zeolites 16–21 July 2006 – Socorro, New Mexico USA, Book of Abstracts 2006. [8] Zeolite ´93, Occurrence, Properties and Utilization of Natural Zeolites, (A Conference Program and Abstracts based on papers presented at Zeolite ´93 in Boise, Idaho, June 20–28, 1993), ed. D.W. Ming and F.A. Mumpton, ICNZ Brockport, NewYork, 622. [9] www.zeocem.sk [citované 8/2011]. [10] Horváthová-Chmielewská, E., Konečný, J., Bošan, Z. Technology for wastewater treatment in tannery processing plants, CS-Patent 02 604-89, (1989) No.: 274 068. [11] Chmielewská - Horváthová, E., Konečný, J, Bošan, Z. Ammonia Removal from Tannery Waste-waters by Selective Ion Exchange on Slovak Clinoptilolite, Acta hydrochimica et hydrobiologica, (1992) 20: 5, 269–272. [12] Hegmon, S. Technical-economic evaluation of technol. for selective ion exchange of NH4 out of tannery waste waters using the clinoptilolite-rich tuff, Svit Zlín – Waste Water Treatment Facility in Otrokovice, Centroprojekt, (1989), s. 36. [13] Hodossyová, R., Gučková, V. Odstraňovanie fosforečnanov z vôd na konvenčne dostupných adsorbentoch, Cambelové dni – geochemické interpretácie aktuálnych geologických a environmentálnych problémov, (IV. ročník), (2010), s. 69–71, ISBN 978–80–223–2921-7. [14] Galamboš, M., Rosskopfová, O., Kufčáková, J., Rajec, P. Utilization of Slovak Bentonites in deposition of high-level Dokončení na další straně

25

22.3.2013 14:03:13


radioactive waste and spěny nuclear fuel, J. Radioanal. Nucl. Chem., (2011) 288: 3, s. 765–777. [15] Pilchowski, K., Chmielewská, E. Adsorptive Separation of 1,2-Dichloroethane from Model Waste Water on Natural Clinoptilolite, Acta hydrochimica et hydrobiologica, (2003) 31: 3, s. 249–252. [16] Chmielewská, E., Jesenák, K., Gáplovská, K. Arsenate and chromate removal on cationic surfactant-loaded and cation-exchanged clinoptilolite rich tuff vs. montmorillonite, Collection of Czechoslovak Chemical Communications, (2003) 68: 4, s. 823–836. [17] Chmielewská, E., Sabová, L., Jesenák, K. Study of Adsorption Phenomena ongoing onto clinoptilolite with the immobilized interfaces, J. Thermal Analysis and Calorimetry, (2008) 92: 2, s. 567–571. [18] Chmielewská, E. An update of zeolitic and other traditional adsorption an ion exchange materials in water cleanup processes, Natural Zeolite Handbook, Chapter 3.9, (2012), s. 274–285, Bentham Science Publ. NewYork. [19] Chmielewská, E., Sabová, L., Sitek, J., Gáplovská, K., Morvová, M. Removal of nitrates, sulfate and Zn(II) ions from aqueous solutions by using biopolymeric alginate/clinoptilolite rich tuff pellets, Fresenius Environmental Bulletin (2010) 19: 5, s. 884–891. [20] Hudec, P. Textúra tuhých látok, Vydavateľstvo STU v Bratislave, ISBN: 978-80-227-3698-5, (2012), s. 311. [21] Tomečková, V., Reháková, M., Mojžišová, G., Magura, J., Wadsten, T., Zelenáková, K. Modified natural clinoptilolite with quercetin and quercetin dihydrate and the study of their anticancer activity, Microporous and Mesoporous Materials, (2012) 147: 1, s. 59–67.

Abstract Investigation of Ion Exchange and Adsorption using the Slovakian Clinoptilolite-rich Tuff – via the Retrospectives to the Present State Summary: Topic of this paper is to review some of practical applications of clinoptilolite rich tuff, deposited at the Eastern Slovakian repository Nižný Hrabovec, which has been used for inland water treatment and purification processes in the last 25 years. Since this field is wide, this overview is limited and highlighting only those water purification and treatment processes, which have been realized in pilot applications.The zeolite ion exchange pilot installation (ZIEPI) with a hydraulic loading rate of 900 liter per hour was situated at the field experimental facility of Water Research Institute in Vajnory, the closed vicinity of Bratislava, during the autumn 1986. Ammonia removal from tannery wastewater using the clinoptilolite rich tuff with chemical regeneration and regenerant recovery by air stripping was carried out during the several months in 1987 at the mixed Wastewater Reclamation Facility in Otrokovice (Moravia region). Some surface modified zeolitic adsorbents have been examined for environmental pollutants removal from model solutions at the laboratory, respectively. Key words: clinoptilolite rich tuff, ammonia removal, ion exchange, regenerant recovery, water purification, air stripping

Organizuje:

Tématické okruhy: ● Chemické technologie a materiály ● Technologie pro ochranu prostředí ● Zdroje energie

Více na www.icct.cz

TRYSKY PRO CHEMICKÝ PRÙMYSL 26



22.3.2013 14:03:14

membránové procesy

MEMBRÁNOVÉ PROCESY – ELEKTRODIALÝZA Membránové procesy jsou moderní separační metody založené na molekulárních vlastnostech oddělovaných látek. Základním cílem je dosažení co nejdokonalejšího oddělení produktu od příměsí při co nejnižší spotřebě energie. Za srdce každého membránového procesu je považována membrána, kterou lze popsat jako selektivní bariéru mezi dvěma prostředími umožňující transport vybraných částic. Membránové procesy lze rozdělit na tři základní skupiny (tlakové, elektromembránové, integrované).

Tlakové membránové procesy – Mikrofiltrace – separuje suspendované pevné částice v kapalině (koloidy), bakterie a velké molekuly proteinů, – Ultrafiltrace – separuje velké molekuly polymerů, bílkovin a koloidních látek, – Nanofiltrace – separuje multivalentní ionty od monovalentních iontů a molekuly s molekulární hmotností okolo 200 g/mol, – Reverzní osmóza – využívá se především ke koncentrování roztoků a přípravě čisté vody.

Elektromembránové procesy – Elektrodialýza – odděluje iontové sloučeniny od nedisociovatelných látek, – Elektrodeionizace – používá se pro hloubkovou demineralizaci málo vodivých roztoků, – Elektroforéza – pro separaci využívá různé pohyblivosti iontů ve stejnosměrném elektrickém poli.

Integrované membránové procesy Termín integrované membránové procesy označuje kombinaci jednotlivých membránových procesů do technologického celku, ve kterém se membránové procesy vhodně doplňují (např.: reverzní osmóza

Lanxess rozšiřuje softwarový nástroj pro úpravu vody Výrobní divize Ion Exchange Resins (ION) společnosti Lanxess rozšiřuje použitelnost programového nástroje pro úpravu průmyslových vod LewaPlus. Nyní lze při používání jeho kompletního balíku např. aplikovat různé separační procesy. Dr. Jens Lipnizki, Membrane Applications Manager divize ION vysvětluje: „Doposud bylo možné softwarem LewaPlus používat zvlášť buď RO separátory nebo iontovou výměnu (IX). S jeho rozšířenou verzí lze nyní proces RO propojit s downstreamem IX a pokud je třeba dokonce s odplyňovacím systémem.“

a elektrodeionizace se používají pro výrobu ultračisté vody).

– čištění organických látek, např. aminokyselin,

Spojení membránových procesů přináší ve vybraných aplikacích úspory investičních i provozních nákladů. Často je spojení vyloženě ekonomickou nutností; kombinace výhod jednotlivých membránových operací snižuje náklady pod mez konkurenceschopnosti oproti klasickým technologiím.

– stabilizace vína procesem elektrodialýzy.

Výhody membránových procesů – Vysoká účinnost separace látek bez fázových přeměn, – provoz v kontinuálním režimu a automatizace, prostorová nenáročnost, – nižší spotřeba energie oproti klasickým postupům, – možnost realizace uzavřených bezodpadových technologických uzlů i celých technologií. Membránové procesy je možno použít v řadě oblastí: – odsolování vodných roztoků, – zakoncentrování anorganických roztoků (NaCl), – čištění a zakoncentrování organických roztoků (L-karnitin),

Obr. 1 – Jednotka P EDR-Z/10-0.8 a ED modul EDR-Z/10-0.8

– odsolování a separace cenných složek z biomasy (xylóza), – odsolování mléčné syrovátky, – výroba ultračisté vody, – řešení problémů s odpadní vodou či jiným odpadním médiem, – recyklace cenné složky z odpadních roztoků zpět do výroby (NH4NO3), – úprava přídavné vody pro kotle, – recyklace odluhů z chladicích vod, – úprava doplňující vody pro horkovodní a teplovodní kotle, – filtrace či deacidifikace roztoků glykolů,

LewaPlus tudíž není jen aplikační software, kterým lze dosáhnout propojení RO s downstreamem IX, ale je tím, co může do jeho výsledné kalkulace integrovat i odplyňování nebo dávkování chemických přísad. K redukci korozních vlastností vody nebo úpravu pH se u některých průmyslových aplikací vyžaduje přídavek solí. „Ultračistá voda kupříkladu, doslova extrahuje ionty z povrchu kovů v potrubí, což vede k jejich oxidaci a viditelným korozním poruchám,“ dodává Dr. Lipnizki. Software LewaPlus je souhrnný nástroj pro inženýring systémů, které používají IX pryskyřice Lewatit a RO membránové elementy Lewabrane. Kalkuluje konfiguraci RO systému a jeho výkon, včetně plnicího tlaku a kvality permeátu. „Kombinace membránové a IX separace zajišťuje, že jde ruku v ruce efektivita


Pragolab_Klimovič.indd 27

Membránovými procesy, především elektromembránovými procesy, se v České republice zabývá společnost MemBrain s.r.o., která nabízí prodej, popřípadě pronájem, laboratorních a poloprovozních zařízení na bázi membránových technologií. Příkladem laboratorní jednotky sloužící k vývoji a laboratornímu testování separačních procesů na bázi elektrodialýzy je zařízení s označením P EDR-Z. Tato jednotka může sloužit jako vhodná modelová výuková jednotka moderních separačních procesů v oblasti školství, zejména pak v sektoru chemickém, čištění a úpravy vod, energetickém, těžby surovin, potravinářském (mlékárenství, vinařství, pivovarnictví, výroba nápojů obecně) zdravotnickém, farmaceutickém, kosmetickém. Jednotka je standardně vybavena elektrodialyzačním (ED) modulem EDR-Z/10-0.8 deskového typu s 10 páry heterogenních membrán RALEX® a s možností reverzace polarity elektrod.

Více informací vám ráda poskytne společnost Pragolab s.r.o. Michal Klimovič, Pragolab s.r.o., [email protected]

Obr. – Membrána LEWABRANE

a ekonomika. Membránové elementy dávají stabilní nízkosolný permeát minimalizující vstupní koncentraci soli do downstreamového procesu, čímž pomáhá dosáhnout výhodný poměr náklady/výkon,“ vysvětluje A.Sharpe. »»www.lewabrane.com

27

22.3.2013 14:03:56

Unikátní suché vývěvy nXDS

Výzkumný a zkušební letecký ústav, a.s. Vědeckotechnický park Beranových 130, 199 05 Praha – Letňany E-mail: [email protected] T: 225 115 387, 225 115 361

Vědeckotechnický park VZLÚ Praha nabízí k pronájmu objekt po rekonstrukci v areálu Výzkumného a zkušebního leteckého ústavu, a.s. • Laboratorní prostory • Zkušební prostory • Administrativní prostory • Nonstop střežený areál

• Rozloha objektu 450 m2 • Výhodná poloha Zastupuje: CHROMSPEC spol. s r.o. 252 10 Mníšek pod Brdy Lhotecká 594 Tel.: 318 599 083 [email protected]

634 00 Brno Plachty 2 Tel.: 547 246 683 www.chromspec.cz

• Doplňkové služby • Cena dohodou

www.vtparkvzlu.cz

FILTRACE PRO CHEMICKÝ PRÙMYSL

28

S28-29.indd 28


22.3.2013 14:05:06

zakoncentrování kapalných vzorků AUTOMATICKÉ KONCENTRÁTORY Odfoukávání dusíkem Odpaření do definovaného objemu 0,5/1ml nebo do sucha Kapacita – 6 x 250 ml nebo 12 x 20, 40, 60 ml a 50 ml přímo do GC vialky

Odfoukávání dusíkem Odpaření do sucha Kapacita – 9 pozicové vyhřívané bloky v počtech 1x, 2x nebo 3x

[email protected]

180x130_CZ_CHEMagazin_TP.indd 1


S28-29.indd 29

17.12.12 15:27

29

22.3.2013 14:05:06


ZPRACOVÁNÍ ODPADNÍ VODY Z MYČEK AUTOMOBILŮ TLAKOVÝMI MEMBRÁNOVÝMI PROCESY MIKULÁŠEK P.1, CUHORKA J.1, PALATÝ Z.1, CHÝLKOVÁ J.1, ŠKORVAN O.2 1 Univerzita Pardubice, Fakulta chemicko-technologická, Ústav environmentálního a chemického inženýrství, Pardubice, [email protected] 2 ASIO spol. s r.o., Brno Práce se zabývá aplikací ultrafiltračních a mikrofiltračních membrán pro separaci odpadních vod s obsahem uhlovodíků. Studium je zaměřeno na vliv vlastností membrán a provozních podmínek, tj. tlakového rozdílu nad a pod membránou a počáteční koncentrace v nástřiku, na účinnost separace modelových a provozních zaolejovaných odpadních vod.

Úvod Odpadní voda z automobilových myček představuje vážný ekologický problém — jedná se o velké objemy vody obsahující ropné produkty a další složky. Odpadní voda je složitým systémem, který obsahuje: – volný olej, – olejovou emulzi, – mazací tuky, – tuhé částice (prach, uhlík, sůl, asfalt), – hydraulickou kapalinu, – motorový olej. Odpadní voda se většinou shromažďuje v separační nádrži, kde se odděluje olej od vodné fáze — vodná fáze pak může být vedena do městské čističky odpadních vod. Značným problémem je snížení separační účinnosti (separace vlivem gravitace) v separačních nádržích, zvláště pak v případě tvorby mikroemulzí. K tomuto účelu lze použít řadu separačních postupů, např. flokulaci, biologické zpracování, zpracování pomocí hydrocyklonů a tlakové membránové procesy. K tomu, aby bylo možné použít tlakové membránové procesy pro recyklaci odpadní vody v automobilových myčkách, je nutné vyhovět následujícím požadavkům: – minimální zanášení membrán; – maximální permeabilita membrán; – čistý permeát; – levné a snadné čištění membrán. Karakulski a Morawski [1] se ve své práci zaměřili na zpracování odpadní vody z automobilové myčky. Byly použity tři typy trubkových membrán na bázi PVDF, PVC a PAN. Bylo zjištěno, že ultrafiltrace s membránou na bázi PVDF je velmi efektivní pro odstraňování oleje a mazacího tuku (>98 %) a tuhých částic (100 %). Intenzita toku permeátu činila 50–60 l m–2 h–1. Nebylo však dosaženo předepsané hodnoty CHSK vypouštěného permeátu. Panpanit a kol. [2] studovali čtyři ploché ultrafiltrační membrány (GM, PS-100, C-100, C-30) a jednu nanofiltrační membránu (DK). Nástřik byl syntetický a svým složením odpovídal reálné odpadní vodě z automobilové myčky – sestával z destilované vody, motorové nafty, mazacího oleje a emulgátoru. Směsi byly stabilizovány emulgátory iontové a neiontové povahy. Do modelových směsí byly rovněž přidávány soli způsobující tvrdost vody, tj. CaCl2 a MgCl2 v množství 100–400 mg l–1. Experimenty byly hodnoceny intenzitou toku permeátu a procentem odstranění TOC a solí. Interakce pěti uvedených membrán s emulzí byla nejdříve sledována za přítomnosti emulgátoru aniontové povahy. Při tlakovém rozdílu 400 kPa byl u membrány PS-100 pozorován ostrý pokles počáteční intenzity toku permeátu z 635 na 270 l m–2.h–1. V případě membrán C-100 a C-30 byl zjištěn pokles z 580 na 290 l m–2 h–1 a z 515 na 400 l m–2 h–1. Vliv emulgátoru byl u membrán C-30 a GM sledován při tlakovém rozdílu 100–600 kPa. Na rozdíl od membrány GM nevykazovala

30

Mikulášek_myčka.indd 30

membrána C-30 lineární závislost mezi intenzitou toku permeátu a tlakovou diferencí. V případě membrány GM typ emulgátoru významně neovlivnil intenzitu toku permeátu. V případě ultrafiltračních membrán C-30 a GM se účinnost odstraňování TOC významně snižovala s rostoucí tlakovou diferencí – byla v mezích 60–85 %. Nanofiltrační membrána DK vykazovala jen malé změny retence, tj. 95–98 %. Vliv koncentrace emulgátoru v nástřiku na intenzitu toku permeátu byl sledován v koncentračním rozmezí 0,05–0,4 % (koncentrace emulze 100 mg.l–1). Vyjma kombinace membrána DK-aniontový emulgátor, kdy byla intenzita toku permeátu konstantní, byl v ostatních případech zjištěn pokles intenzity toku permeátu se zvyšující se koncentrací emulgátoru. Zvyšování koncentrace solí (CaCl 2, MgCl 2) v nástřiku mělo v případě nanofiltrační membrány a neiontového emulgátoru za následek zvýšení intenzity toku permeátu a ostrý pokles účinnosti odstraňování TOC. Boussu a kol. [3] popisují experimenty, jejichž cílem bylo prokázat použitelnost nanofiltračních membrán pro recyklaci odpadní vody v automobilových myčkách. Ve stávajících zařízeních pouze malá část odpadní vody je použitelná k oplachu automobilů – za těchto podmínek je nutné zajistit dalších 160 litrů čerstvé vody na jeden automobil. Snížit spotřebu čerstvé vody je možné pouze v případě, kdy je aplikována moderní čisticí technologie, např. nanofiltrace. V práci byly realizovány nanofiltrační experimenty s hydrofilní membránou NF270 (Dow/Filmtec, Edina, USA) a hydrofóbní membránou NFPES10 (Nadir, Wiesbaden, Německo). Odpadní voda pocházela ze dvou různých stupňů automobilové myčky (Leuven, Belgie) a obsahovala jednu ze tří povrchově aktivních látek (kationtová, aniontová, neiontová). Nejlepších výsledků bylo dosaženo s hydrofilní membránou NF270, neboť tato membrána vykazovala vysokou permeabilitu pro vodu a povrchově aktivní a další organické látky zadržovala z více než 95 %. Nutnou podmínkou aplikace nanofiltrace v automobilových myčkách je možnost čištění použité membrány. Bylo zjištěno, že původní intenzity toku permeátu (na čistou vodu) lze u membrány NF270 dosáhnout oplachem vodou během 15 minut.

Experimentální výsledky a jejich rozbor Experimentální část byla zaměřena na možnost využití membránové separace na čištění modelových směsí lehkých topných olejů (LTO) a vody (neupravené a podrobené předúpravě pomocí sedimentace) a dále na separaci reálné odpadní vody z myčky automobilů. Experimenty byly prováděny na laboratorním zařízení Rhodia-Orelis, jehož schéma je znázorněno na obr. 1. Disperze byla ze zásobní nádrže 2 čerpána vřetenovým čerpadlem 3 do UF modulu 4. Permeát odtékající z modulu byl jímán do nádoby 5 umístěné na elektronických vahách 6, jež byly připojeny přes rozhraní na sériový komunikační port počítače 10. Před i za membránovým modulem byly umístěny manometry 7 pro sledování tlaku v membránovém modulu. Tlak byl nastavován pomocí ventilu 8. Teplota nástřiku (20 °C) byla udržována na konstantní hodnotě pomocí temperačního systému 1 s termostatem. CHEMagazín • Číslo 2 • Ročník XXIII (2013)

22.3.2013 14:05:40


Obr. 1 – Schematické znázornění experimentálního zařízení

Tab. 2 – Intenzity toku permeátu a rejekce pro testované membrány při separaci směsi LTO-voda Membrána

cF [mg l–1]

cP [mg l–1]

29

1,3

20

0,7

UP020

US100

US005 1 – termostat, 2 – zásobní nádrž, 3 – čerpadlo, 4 – membránový modul, 5 – nádoba na jímání permeátu, 6 – digitální váhy, 7 – tlakoměry, 8 – ventil, 9 – teplotní čidlo, 10 – PC. F – nástřik, P – permeát, R – retentát

Základní charakteristiky použitých membrán jsou uvedeny v Tabulce 1. Jednalo se o membrány ve formě listů se separační plochou 100 cm2. K určení permeability byla zvolena destilovaná voda, přičemž byla měřena intenzita toku permeátu při různých tlakových rozdílech. Při všech experimentech byla udržována konstantní teplota 20 °C. Byla získána přímková závislost intenzity toku permeátu na tlakovém rozdílu, přičemž směrnice těchto přímek koresponduje s permeabilitou vody. Z výsledků je patrné, že nejvyšší propustnost pro vodu dosahovala membrána MV020. Jedná se ale o MF s větším poloměrem pórů 0,2 µm a nedá se tedy předpokládat vysoká rejekce pro olej. Druhý typ mikrofiltrační membrány MP005 dosahoval podobné hodnoty permeability jako nejpropustnější UF membrána UV150. Nejnižších hodnot dosahovaly membrány s aktivní vrstvou vyrobenou z materiálu PSH. Zjištěné permeability čisté vody pro testované membrány jsou rovněž uvedeny v Tabulce 1. Tab. 1 – Charakteristika testovaných membrán UF membrány Název

Materiál

MWCO [kDa]

Permeabilita A [l m–2 h–1 bar–1]

US005

PSH

5

4,9

US100

PSH

100

13,7

UP005

PES

5

16,6

UP020

PES

20

97,9 498,8

UP150

PES

150

UH004

PESH

4

7,4

UH050

PESH

50

106,4

UV150

PVDF

150

524,9

MF membrány [µm]

Permeabilita A [l m–2 h–1 bar–1]

PES

0,05

522,5

PVDF

0,2

23011

Název

Materiál

MP005 MV020

rp

Získané výsledky jsou shrnuty v Tabulce 2. Jak je z uvedených výsledků patrné, je nutné najít ustálený stav, tj. dobu, kdy bude možné považovat koncentrace v nástřiku a permeátu za časově nezávislé. Na druhé straně byla intenzita toku při všech experimentech se směsí LTO-voda konstantní během celé doby experimentu. CHEMagazín • Číslo 2 • Ročník XXIII (2013)


R [-] 0,955

77

0,965

18

0,6

0,966

18

1,4

0,922

12

0,9

10

0,7

25

1

15

0,3

10

0,1

25,4

0,925 0,930 0,960

9

0,980 0,990

Pokračování experimentální části bylo následně zaměřeno na separaci modelové odpadní vody po předchozí předúpravě ve firmě ASIO, spol. s r.o. Tato předúprava spočívala v prosté sedimentaci. Předčištěná směs byla podrobena membránové separaci na čtyřech ultrafiltračních membránách. Tyto membrány byly zvoleny na základě předběžného výběru vhodných membrán založeném na stanovení permeability čisté vody. Pro uvedené experimenty byly vybrány membrány, jež vykazovaly nejvyšší hodnotu permeability. Po týdenním stání předupravené modelové odpadní vody se ve směsi ,,LTO-voda“ vytvořily vločky (pravděpodobně nastala samovolná koagulace), které musely být před vlastní separací odstraněny. Z tohoto důvodu předcházela membránové separaci filtrace přes nerezové síto. Touto operací se odstranily nejen samotné vločky obsahující LTO, ale navíc se odstranilo i určité množství LTO adsorbované na těchto vločkách, což způsobilo změny koncentrací v nástřiku na počátku experimentu. Jednoznačně se však prokázala schopnost UF membrán zadržet olej, jelikož koncentrace v permeátu byla na hranici detekčního limitu analytické metody, a pohybovala se pod 0,2 mg l–1. Vlastní měření prokázalo významný vliv vznikající vrstvy oleje na povrchu membrány. Největší odpor je soustředěn právě v této vrstvě a ustálená hodnota intenzity toku permeátu se pohybovala pro všechny membrány v přibližně stejném rozmezí hodnot 45–55 l m–2 h–1. Vlastní ultrafiltrace probíhala za tlaku 2 bar a teploty 20 °C pro všechny testované membrány. Intenzita toku permeátu byla měřena v různých časových intervalech. Po dvou hodinách separace lze předpokládat ustálenou hodnotu, což potvrdil experiment s membránami UH050 a UV150, kde byla hodnota intenzity toku permeátu po 2 a 3 hod již konstantní. Počáteční rychlý pokles z hodnot intenzit toku permeátu pro destilovanou vodu je následován pomalým poklesem této hodnoty. V Tabulce 3 jsou uvedeny souhrnné výsledky z provedených separací upravené směsi. Na obr. 2 je pak znázorněna závislost intenzity toku permeátu na čase pro různé testované membrány. Nutno poznamenat, že při tomto typu experimentu dochází k snižování koncentrace LTO v nástřiku díky adsorpci na veškeré stěny aparatury. Změny koncentrace oleje v nástřiku jsou rovněž uvedeny v Tabulce 3. Tab. 3 – Koncentrace LTO v nástřiku a intenzita toku permeátu při separaci modelové odpadní vody (směs LTO-voda) Intenzita toku permeátu, J [l m–2 h–1]

Pozn.: 1 při 25 °C

Další část experimentů již byla zaměřena na vlastní separaci směsi LTO-voda. Hlavním záměrem prováděných experimentů bylo určení závislosti rejekce a intenzity toku permeátu na tlakovém rozdílu při maximální rychlosti proudění nástřiku, aby byl co nejvíce potlačen vliv koncentrační polarizace během jednotlivých experimentů.

J [l m-2 h-1]

Koncentrace oleje v nástřiku, cF [mg l–1]

Koncentrace oleje v permeátu, cP

Membrána

0,5 h

1h

2h

0,5 h

1h

2h

[mg l–1]

UP020

59,0

52,6

45,7

92,3

84

65,4

≤0,2

UP150

62,3

53,8

49,8

179

148

124,6

≤0,2

UH050

78,1

58,2

47,9

259

246

217,6

≤0,2

UV150

73,5

62,1

54,8

76,6

67

66

≤0,2

Dokončení na další straně

31

22.3.2013 14:05:41


Obr. 2 – Závislost intenzity toku permeátu na čase při separaci oleje z modelové odpadní vody

Obr. 3 – Porovnání závislosti intenzity toku permeátu na čase pro různé způsoby provedení separace reálné odpadní vody

Poslední část experimentů byla zaměřena na předúpravu reálné odpadní vody z myčky automobilů. Tato odpadní voda byla získána z myčky autobusů, trolejbusů a automobilů v areálu Dopravního podniku města Pardubice. Vlastnosti této odpadní vody včetně porovnání s údaji dostupnými v literatuře jsou uvedeny v Tabulce 4. K tomuto předčištění byla zvolena membrána MV020, která dosáhla absolutně nejvyšší hodnotu permeability. Tento typ úpravy bude využit jako první stupeň v reálném separátoru minimálně kvůli odstraňování nerozpuštěných látek, které se nepodařilo zachytit sedimentačním stupněm.

Tab. 5 – Koncentrace LTO a nerozpuštěných látek (TSS) v nástřiku a permeátu

Nejprve byla tato skutečná odpadní voda filtrována přes klasický filtr s poloměrem pórů 50 µm (OPERA, omyvatelný CRL filtr). Při této filtraci není předpokládána změna koncentrace oleje. Tab. 4 – Vlastnosti odpadní vody z myčky automobilů

Nástřik

Permeát

Koncentrace LTO [mg l–1]

Koncentrace LTO [mg l–1]

ΔP

TSS

[bar]

[mg l–1]

<1h

3h

[mg l–1]

<1h

3h

1-TR

52,1

3,2

2,2

0

1,2

0,6

0,5-TR

48,9

3,0

2,1

0

1,8

1,7

1

51,3

1,7

4,8

0

1,2

1,3

0,5

36,7

1,8

3

0

1,5

1,8

TSS

Pokračování experimentální části bude zaměřeno na testování integrovaného způsobu separace vzorků reálné odpadní vody. Jedná se zejména o membránu MP005 a nově získané membrány od firmy MEMBRANA. Posledním krokem bude použití permeátu získaného z mikrofiltrace jako nástřiku pro ultrafiltrační stupeň v případě, že nebude splňovat požadavky na výstupní koncentrace LTO.

Zaneti et al. [4]

Bhatti et al. [5]

Reálná odpadní voda

7,1–8,3

7,89–8,75

8,4

Vodivost [µS cm ]

508–758

1159,7–1289,6

980

TSS [mg l–1]

49–87

110–5855,66

36–52

Koncentrace oleje [mg l–1]

Návrhy uspořádání zařízení pro zpracování odpadní vody

5–7

1,3–83,7

2–15

1 Návrh pro málo znečištěné vody

Parametr pH –1

Membrána MV020 byla zvolena na základě vysoké hodnoty permeability a také k zjištění skutečnosti, jakou rejekci pro olej bude tato membrána dosahovat. Experimenty byly prováděny při teplotě 25°C a tlakovém rozdílu 0,5 a 1 bar. Rychlost proudění nástřiku byla stejná jako v předchozích experimentech s UF membránami, a to 1,1 m s–1. Z předchozích experimentů je zřejmé, že dochází díky ulpívání oleje na stěnách k poklesu jeho koncentrace v nástřiku. Z tohoto důvodu nebyl použit při těchto experimentech pouze režim totálního zacyklení (TR), kdy se veškeré proudy vrací zpět do zásobníku pro nástřik, ale také druhý způsob provedení, jenž spočíval v nahrazování permeátu v nástřiku novou odpadní vodou. Tento postup by měl také více simulovat stav v reálném separátoru. Z obr. 3 je zřejmé, že při tlakovém rozdílu 1 bar se neprojevil vliv rozdílného způsobu provedení experimentu na intenzitu toku permeátu. Při experimentu s tlakovým rozdílem 0,5 bar je ale patrný pomalejší pokles pro experiment bez recirkulace permeátu. Tento jev může být vysvětlen rozdílnou koncentrací nerozpuštěných látek v nástřiku (48,9 oproti 36,7 mg l–1) a tedy pomalejším nárůstem koláčové vrstvy na membráně. Ustálená hodnota intenzity toku permeátu byla pro všechny režimy stejná, jelikož hydrodynamické podmínky byly pro všechny systémy rovněž shodné. V Tabulce 5 jsou shrnuty výsledky získané z mikrofiltrace reálné odpadní vody. Rejekce oleje dosažená membránou MV020 při těchto experimentech byla nízká a dosáhla nejvýše 72,2 %.

32


Pro vody málo znečištěné nerozpuštěnými látkami a uhlovodíky, lze předpokládat, že samotná membránová separace při zvolení vhodného typu membrány (materiál, pórovitost) bude dostatečně účinná pro dosažení požadovaného stupně čistoty výstupního proudu. Tato konfigurace by mohla nalézt uplatnění např. při úpravě pitných vod, kdy i malé koncentrace uhlovodíků působí senzorické problémy (chuť, zápach, barva). Schéma je uvedeno na obr. 4. Obr. 4 – Návrh uspořádání jednotky pro málo znečištěné vody

1 – přítok vody znečištěné uhlovodíky, 2 – membránová separace, 3 – vyčištěná odpadní voda zbavená uhlovodíků

2 Návrh pro znečištěné vody Pro vody znečištěné nerozpuštěnými látkami a uhlovodíky (i emulgovanými) je nutno uvažovat o předúpravě. Předúprava nástřiku může být čistě fyzikálního charakteru (sedimentace, odlučování, flotace apod.), podpořená dávkováním deemulgátorů a koagulantů, nebo sorpce s následnou membránovou separací jako finálním technologickým krokem. Ačkoliv na první pohled toto uspořádání připomíná konvenční technologie čištění vod znečištěných převážně uhlovodíky ropného původu (využívá místo membránové separace usazování v gravitačním poli), poskytuje membránová separace CHEMagazín • Číslo 2 • Ročník XXIII (2013)

22.3.2013 14:05:42


výhodu v dosahování nižších odtokových koncentrací oleje, ve vyšší bezpečnosti provozu (nehrozí úniky uhlovodíků do prostředí) při nárazových přítocích a možnost kontinuálního provozu. Využití tohoto uspořádání se předpokládá např. pro čištění průmyslových odpadních vod, vod z myček automobilů, deemulgačních stanicích apod. Schéma uspořádání je uvedeno na obr. 5. Obr. 5 – Návrh uspořádání jednotky pro znečištěné vody

způsoby uspořádání výsledného zařízení s přihlédnutím ke vstupní koncentraci uhlovodíků. Ve dvou případech je uvažována separace uhlovodíky znečištěné vody a ve třetím případě pak separace uhlovodíků znečištěných vodou. Poděkování: Projekt TA01020730 „Separace uhlovodíků z vod a sledování jejich kvality” je řešen s finanční podporou TA ČR.

Literatura

1 – přítok vody znečištěné uhlovodíky, 2 – předúprava (flotace, sorpce, gravitační separace), 3 – membránová separace, 4 – vyčištěná odpadní voda zbavená uhlovodíků.

3 Návrh pro uhlovodíky s obsahem vody Pro separace vody z uhlovodíků je potřeba modifikovat přístup k čištění. Existují tzv. „odpadní vody“ a suroviny, které obsahují podíl vody spíše jako minoritní a/nebo znečišťující složku. V těchto případech se jeví jako velmi výhodné použití membránových separačních procesů, protože zároveň s čištěním vody může být dosaženo recyklace nebo dalšího využití separovaných uhlovodíků. Využití je možné např. při recyklaci řezných emulzí, pro získávání a následnou regeneraci zachycených olejů, čištění ethylenglykolu apod. Schéma je uvedeno na obr. 6. Obr. 6 – Návrh uspořádání jednotky pro uhlovodíky s obsahem vody

[1] Karakulski K., Morawski A.W. Treatment of wastewater from car washes by ultrafiltration, Fresenius Environ. Bull. 12(4), 343 (2003) [2] Panpanit S., Visvanathan C., Muttamara S. Separation of oil-water emulsion from car washes, Water Sci. Technol. 41(10–11), 109 (2000). [3] Boussu K., Kindts C., Vandecasteele C., Van der Bruggen B. Applicability of nanofiltration in the carwash industry, Sep. Purif. Technol. 54, 139 (2007). [4] Bhatti Z.A., Mahmood Q., Raja I.A., Malik A.H., Khan M.S., Wu D. Chemical oxidation of carwash industry wastewater as an effort to decrease water pollution. Phys. Chem. Earth 36, 465 (2011). [5] Zaneti R., Etchepare R., Rubio J.: Car wash wastewater reclamation. Full-scale application and upcoming features. Resour. Conserv. Recycl. 55, 953 (2011).

Abstract

1 – přítok, 2 – předúprava flotace, gravitační separace, magnetická separace, filtrace, ohřev apod.), 3 – membránová separace, 4 – téměř čistý produkt, 5 – dočištění (sušení, destilace apod.), 6 – separovaná voda (možnost čištění 1 a 2)

Závěr Na základě provedených experimentů byly vybrány perspektivní metody předúpravy nástřiku a probíhalo testování a výběr vhodných membrán pro separaci zaolejovaných odpadních vod. Přestože dosud nejsou výsledky testování kompletní, byly navrženy základní



TREATMENT OF WASTE WATER FROM CAR WASHES WITH PRESSURE-DRIVEN MEMBRANE PROCESSES Summary: Oily water emulsions are the main pollutants emitted into water by industry and domestic sewage and are the major pollution problem because oilfield produced water has distinctive characteristics due to organic and inorganic matter. Mainly, it includes salt and hydrocarbons, which may be toxic to the environment. So far, there are several techniques for oil separation. Typical ones include chemical emulsification, pH adjustment, gravity settling, centrifugal settling, filter coalesce, heating treatment, electrostatic coalesce, membrane separation, etc. There are some advantages and disadvantages for each of these techniques. This paper reports the application of UF (MF) membranes for hydrocarbon wastewater separation. The study aims to investigate the effect of membrane properties and the effect of operating conditions, i.e. transmembrane pressure and initial feed concentration on ultrafiltration of the synthesized oily water. Key words: Hydrocarbons; Ultrafiltration; Microfiltration; Wastewater; Car washes

33

22.3.2013 14:05:42

čerpací technika

Nová řada čerpadel Etanorm od KSB Nová řada čerpadel Etanorm společnosti KSB přesvědčuje provozní spolehlivostí, energetickou účinností a univerzálností. Kořeny konstrukční řady sahají až do roku 1936. Od té doby z ní bylo prodáno více než 1,5 miliónu kusů. Je tak na celosvětovém trhu nejúspěšnějším standardním čerpadlem na vodu. K tomu přispěla různorodost jeho variant a s tím spojená šíře použití. Produktová paleta Eta zahrnuje konvenčně utěsněná čerpadla na vodu v nejrůznějších konstrukčních provedeních přes otáčkově regulované varianty až po bezúkapovou variantu Etaseco. K dalším zvýšeným užitkovým vlastnostem pro zákazníky patří mimo jiné i automatizace, např. s PumpDrive a Hyamaster (regulace otáček) nebo PumpMeter. Jinými slovy: Rodina čerpadel Eta nabízí řešení pro skoro každou oblast použití. Výzva, kterou si vytyčil vývojový tým Dr. Norberta Kastrupa, vedoucího vývoje výrobků jednostupňových čerpadel firmy KSB, byla jednoduchá: Jak uskutečnit nový impuls u čerpadla, které již přesvědčilo úspornou spotřebou, spolehlivostí a dlouhou životností? Nakonec to byly výzvy dvě: opětovné přepracování a optimalizace Etanormu.

Stanovit celosvětová kritéria První podnět přišel díky požadavkům mezinárodního trhu. Mnoho uživatelů se chová v současnosti globálně a jsou celosvětově propojeni. Současně přikládají více váhy na standardizaci, zvláště s ohledem na skladování náhradních dílů. A přesně v tom se ukázala výzva již dříve. Čerpadla řady Etanorm se prosadila nezávisle na druhu konstrukce nebo vybavení s velkým úspěchem téměř ve všech zemích světa. Ovšem v průběhu desetiletí došlo na neustálé přizpůsobování se požadavkům specifickým pro danou zemi, takže se čerpadla v základu podobala, ale přece jen se v některých detailech začala odlišovat. Nejen pro KSB tím vznikla nečekaná komplikace, zásobovat nakonec všechny konstrukční řady náhradními díly a komponenty příslušenství. Také uživatelé bojovali s dvojitým předzásobením náhradními díly, pokud bylo čerpadlo objednáno jak v Evropě, tak i v zámoří. Zjevný cíl KSB proto byl sjednotit rozdílné specifikace čerpadel Etanorm a nastavit celosvětově stejná kritéria kvality realizovatelná ve všech výrobních závodech. Současně přišel další podnět ze směrnice ErP (EG-předpis 547/2012), spíše známé pod označením „ekodesign směrnice“. Mnoho čerpadel KSB sice již dnes splňuje dokonce požadavky pro rok 2015, přesto bylo cílem stát se ještě lepší. Ukázková kampaň Fluid Future od KSB je dalším důsledným vývojem k tomuto přístupu, ve

34

KSB.indd 34

kterém budou spojeny všechny výrobky a výkony, které patří k energeticky efektivnímu provozu zařízení. To značí víc než jen čerpadlo, nýbrž především profesionální pohled na celý systém. Obr. 1 – Čerpadlo Etanorm

Vysoká energetická účinnost Ale zpátky k Etanormu. Hydraulika je i nadále nanejvýš důležitý činitel, když jde o vysokou účinnost a nízkou spotřebu energie. Čerpadla Etanorm jsou díky své optimalizované hydraulice obecně velice kladně vnímána. S velmi jemně vyladěnou konstrukční řadou se dá najít zcela přesně vyhovující konstrukční velikost určenou pro dané specifické použití. KSB se však posouvá ještě o jeden krok dále: „Naší snahou je přizpůsobit čerpadlo specifickým provozním podmínkám a díky tomu například snížit spotřebu energie nebo náklady na údržbu“, vysvětluje Dr. Kastrup. Vedle hydrauliky a přizpůsobeného oběžného kola, navíc k nízkým energetickým, a tím i provozním nákladům, přispívá otáčkově regulovaný provoz ve spojení s PumpDrive a standardním motorem IE2. V kombinaci s pokrokovým a nově vyvinutým motorem KSB SuPremE lze již dnes dosáhnout úrovně účinnosti IE4, s minimálně o 15 procent menším ztrátovým výkonem.

Spolehlivější provoz Pro uživatele čerpadel je pochopitelně neméně důležitá spolehlivost těchto strojů. V první řadě proto byla u čerpadel řady Etanorm výrazně zlepšena jejich konstrukce. Díky zvýšení tuhosti těla čerpadel mohou být nyní přenášeny větší síly a momenty od připojeného potrubí a tím pádem i vyšší provozní spolehlivost. Za druhé došlo k dalším konstrukčním změnám, jako v případě ložiskového kozlíku, který byl ještě jednou zesílen, aby se dále snížilo chvění za provozu. Díky komůrkovému těsnění tělesa a jeho optimalizovanému víku je dokonce i při střídavých provozních podmínkách možný velmi spolehlivý provoz. Kromě toho má čerpadlo dobré sací

vlastnosti a umožňuje i přes široký výkonový rozsah téměř bezkavitační provoz. Z toho vyplývá nízké opotřebení a vysoká úroveň klidného chodu.

Univerzálnost pro jedno použití Produktová řada čerpadel Etanorm je k dispozici celkem ve 43 výkonových variantách. „U některých typů čerpadel se z pohledu hydrauliky nedalo už nic optimalizovat, ovšem u 23 z nich bylo ještě jedné optimalizace dosaženo“, říká Dr. Kastrup. Byla přitom použita Metoda konečných prvků (Finite-Elemente-Methode – FEM) stejně jako Computational Fluid Dynamics (CFD). Proto byly všechny hydraulické tvary s pomocí CFD optimalizovány a nakonec ještě jednou překontrolovány v rozsáhlých testech. „Vznikly tak další doplňkové varianty čerpadel pro malé průtoky, se kterými se lze více přiblížit optimálnímu provoznímu bodu“, uvádí jako příklad Dr. Kastrup. Nebo jiná inovace: „Dříve nebyl 2-pólový pohon u velikostí se jmenovitým průměrem oběžného kola 315 možný, protože příliš zatěžoval čerpadlo. Tyto varianty jsou nyní ale již k dispozici“, dodává Dr. Kastrup. Tým Dr. Kastrupa se podíval ještě detailněji na druhy použití. „Etanorm je klasické čerpadlo na čistou vodu, které nebylo obvykle používáno s abrazivními látkami. Přesto bylo třeba vzít čerpání pevných látek, jako je např. písek, v potaz. Vytvořili jsme proto prostor ucpávky hřídele takový, že je nyní slučitelný i s těmito látkami.“ Nyní je k dispozici možnost výběru z velkého počtu materiálů přizpůsobených na čerpané médium. Existující spektrum materiálů bylo navíc rozšířeno i s ohledem na asijské trhy, jako například na Indii, kde je na trhu obvyklý bronz. Pro hydrauliku jsou k dispozici litina, bronz a tvárná litina a rovněž nerezová ocel. Díky této materiálové rozmanitosti a velkému počtu variant utěsnění se otevírá pro novou konstrukční řadu Etanorm větší spektrum použití, které překračuje pouhé čerpání vody. Obr. 2 – Schématický řez čerpadlem Etanorm


22.3.2013 14:06:48

čerpací technika

Rychlejší servis Nejdůležitějším argumentem pro uživatele by však mělo být, že Etanorm bude nyní ve všech závodech po celém světě vyráběn podle stejných kvalitativních nároků. Vedle EN-přírub jsou k dispozici také čerpadla s přírubami ASME. Uživatel obdrží čerpadlo, které je vyrobeno ve všech třech výrobních závodech (Německo, Indie a jižní Afrika) přesně podle stejného kvalitativního a vývojového zadání. Tím se stal globální nákup podstatně jednodušší a rovněž tak i disponibilita čerpadel a náhradních dílů. Etanorm lze nyní například bez problémů zabudovat do potrubí, které vyžaduje EN nebo ANSI příruby. Navzdory stejným požadavkům po stránce kvality, zůstává jako dříve rozhodující i přizpůsobení čerpadla podmínkám jeho použití. Čerpadla a díly příslušenství jsou

rychle, jednoduše a bezpečně přizpůsobeny místním požadavkům. Díky husté globální obchodní a servisní síti firmy KSB jsou náhradní díly připraveny v co nejkratším čase. Dále byl zjednodušen servis a údržba čerpadel. Příkladem jsou zvětšené ucpávkové prostory, které optimalizují odvzdušnění nebo šroubové spojení víka tělesa s ložiskovým kozlíkem u všech velikostí. „Nepochybně to sice nezní příliš senzačně, ale v praxi jsou to přesně ty věci, které údržbu podstatně zjednodušují“, objasňuje Dr. Kastrup. Navíc byly na styčné ploše mezi víkem tělesa a ložiskovým kozlíkem umístěny odtlačovací šrouby. Při dlouhém provozu v tomto místě pravidelně dochází, zvláště u čerpadel ze šedé litiny, k těžko rozebíratelnému spojení mezi oběma díly. Nyní se dá víko i po mnoha letech provozu bezproblémově otevřít.

Výhled Slovo standard v pojmu standardní čerpadlo na vodu je trochu klamné. Etanorm proto patří k nejvíce variantním čerpadlům vůbec. „Pouze 1,4 procenta všech prodaných čerpadel v roce 2011 této konstrukční řady bylo stejných“, uvádí Dr. Kastrup řazení podle velikostí. Teprve různorodost velikostí a materiálů se stará o to, aby uživatel obdržel čerpadlo, které se přesně hodí pro jeho použití. Na provozní bod přizpůsobené čerpadlo je navíc garantem zařízení s malým opotřebením. Současně uživatel těží ze skutečnosti, že od jara 2013 bude vyráběno celosvětově podle stejných výrobních a kvalitativních požadavků. Ing. Petr Pohan, KSB-PUMPY+ARMATURY s.r.o., [email protected], www.ksbpumpy.cz, www.ksb.com

Vřetenová čerpadla SYDEX Vřetenová čerpadla SYDEX jsou řešením pro takové typy aplikací, kde mají být šetrným způsobem čerpána řídká i viskózní média. Tato čerpadla lze proto nalézt téměř ve všech odvětvích průmyslu – v chemickém a petrochemickém průmyslu, v čistírnách a úpravnách vody, v papírenství i v potravinářství (pivovary, zpracování ovoce a zeleniny, zpracování mléka a masa), v kosmetickém a farmaceutickém průmyslu, v zemědělství a vinařství. Společnými znaky provozu čerpadel SYDEX je provoz s minimální pulsací, šetrné čerpání citlivých produktů, vysoká sací schopnost a možnost reverzního běhu. Čerpadla SYDEX jsou dodávána v mnoha typových provedeních a výkonových řadách, aby vyhovovala požadavkům zákazníka na optimální řešení – jak technické, tak i z hlediska nákladů. Dle požadavků uživatele na výkon a tlak čerpadla lze dodat čerpadla s různou geometrií statoru a rotoru. Konstrukčními materiály jsou především litina a nerezové ocele (SS304, SS316 a SS316Ti, Duplex apod.). Materiálem statorů je NBR, Viton, Hypalon, EPDM a bílý potravinářský NBR. Systém utěsnění hřídele zahrnuje jak jednočinné nebo dvojčinné mechanické ucpávky tak i měkkou ucpávku, popř. ucpávky s proplachem. Připojení Obr. – Vřetenová čerpadla SYDEX

čerpadel k potrubí pomocí přírub, TriClamp nebo závitovým připojením. V závislosti na typové řadě a velikosti dosahují čerpadla SYDEX výkonu až 250 m3/hod a tlaku až 48 bar. Čerpadla určená pro čerpání hořlavin a provoz v prostředí s nebezpečím výbuchu jsou schválena dle ATEX. Jako příslušenství k čerpadlům lze dodat ochranu proti běhu nasucho, ochranné zařízení před přetlakem (nastavitelný membránový kontaktní manometr) nebo obtokový systém s pojistným ventilem. Speciálně pro dopravu velmi viskózních a málo tekoucích médií je určena řada G. Pro tuto řadu je charakteristická velká čtverhranná násypka na sání čerpadla a podávací šroub o velkém průměru před vlastním rotorem čerpadla. K dispozici jsou různé materiály statoru i rotoru. Čerpadla řady G jsou vhodná pro čerpání velmi viskózních a obtížně tekoucích látek – kaly, kaše, sedimenty z usazovacích nádrží. Výkony čerpadel této řady dosahují až 100 m3/h, diferenční tlak až 20 bar. Především pro oblast potravinářství, kosmetiky a farmacie je určena řada H, která splňuje nejtvrdší požadavky na čistotu a na zabránění kontaminaci čerpaného produktu. Čerpadla jsou kvůli snadnému čištění konstruována bez tzv. „mrtvých“ zón, k dispozici je CIP systém čištění a obtokové porty. Pro čerpání velmi viskózních produktů mohou hygienické modely řady H pracovat s velmi nízkou rychlostí a mohou být vybaveny rozšířeným sáním nebo násypkou a šnekem pro transport produktu do oblasti rotoru. Problémem není


KSB.indd 35

ani čerpání kapalin citlivých na střih. Čerpaný produkt je vždy čerpán šetrně, princip vřetenových čerpadel nevytváří odstředivý efekt a nedochází tak k velkým změnám rychlosti, což by mohlo vést k poškození produktu. Čerpadla řady H jsou dodávána v nerezovém provedení tělesa, rotoru a hřídele se statory z Buny, EPDM, Vitonu a Hypalonu. Dopravní výkon čerpadel této řady je max. 50 m3/h, tlak až 24 bar. Kromě čerpadel, určených pro čerpání větších objemů média, vyvinul SYDEX i malá vřetenová čerpadla řady M, speciálně určená pro přesné dávkování jakýchkoli kapalin, včetně viskózních. K jejich hlavním znakům patří vysoká přesnost dávkování, nízká pulsace média, vysoký tlak, výkon závislý přímo na rychlosti rotoru, možnost reverzního běhu, tři velikosti statoru a rotoru ve stejném modulárním systému a konstrukce v nerezovém provedení AISI 316. Pro čerpání hořlavin je k dispozici provedení schválené dle ATEX. Dopravní výkon této řady čerpadel je až 50 l/hod, tlak až 18 bar. Čerpadla SYDEX jsou konstruována na tradičním a osvědčeném principu vřetenového čerpadla. K jejich výrobě jsou používány vysoce kvalitní materiály a nejmodernější technologie. Díky dlouhé životnosti a nízkým nárokům na údržbu a servis jsou používána po celém světě pro nejrůznější typy aplikací a v často nejtvrdších pracovních podmínkách – a to vše při velmi příznivé cenové hladině. Čerpadla SYDEX jsou do České s Slovenské republiky dodávána společností MUTE spol. s r.o , která zjišťuje i veškerou podporu k produktům SYDEX, nabídkovou činnost, prodej náhradních dílů a servis. MUTE s.r.o., [email protected], www.mute-pumpy.cz

35

22.3.2013 14:06:48

ÈERPADLA PRO CHEMICKÝ PRÙMYSL

VŘETENOVÁ ČERPADLA ● CHEMIE

● Pro řídká i velmi viskózní média

● POTRAVINÁŘSTVÍ

● Šetrné čerpání citlivých médií

● FARMACIE A KOSMETIKA

● Různá materiálová provedení

● PAPÍR A CELULÓZA

● Snadná údržba ● Dávkování menších množství

● ÚPRAVNY VOD

● Nízká pulsace média

● BARVY A LAKY

● Možnost reverzního chodu

● PIGMENTY ● LATEX A PRYSKYŘICE

Qmax.: 200 m3/hod Pmax.: 48 bar

MUTE spol. s r.o. Vyhlídkova 547/32 196 00 Praha 9 Tel 283 931 399 Fax. 283 933 547 [email protected] www.mute-pumpy.cz PRŮMYSLOVÁ ČERPADLA

■ SUDOVÁ

36

KSB.indd 36

■ ODSTŘEDIVÁ

Product Line

■ MEMBRÁNOVÁ

■ ZUBOVÁ

■ DÁVKOVACÍ

■ VŘETENOVÁ

■ HADICOVÁ

■ PRO OLEJ A NAFTU

■ PRŮTOKOMĚRY

■ MÍCHADLA


22.3.2013 14:06:49

čerpací technika

Čerpadla LUTZ pro použití v laboratořích Firma Lutz-Pumpen je po celém světě známá jako výrobce sudových a kontejnerových čerpadel, membránových čerpadel a čerpadel s magnetickou spojkou. Tato čerpadla dosahují dostatečných výkonů pro přečerpávání chemikálií, hořlavin, olejů a dalších médií ze sudů a nádrží. Pro použití v laboratořích, pro odběry vzorků nebo přečerpání malých množství jsou však tato čerpadla až příliš výkonná. Protože však i v podmínkách výzkumu, laboratoří, poloprovozů nebo lékáren je nutno přečerpávat, vydávat nebo odebírat chemikálie nebo jiné „nebezpečné“ kapaliny a protože klasická laboratorní mikro-čerpadla nemají dostatečný výkon, nabízí firma Lutz-Pumpen právě taková řešení, která jsou šitá na míru laboratorním podmínkách a zacelují mezeru mezi klasickými chemickými čerpadly a laboratorními mikro-čerpadly, pracujícími spíše v mililitrech než v litrech. Jedná se o laboratorní sudová čerpadla, malá membránová čerpadla a malá odstředivá čerpadla s magnetickou spojkou.

Laboratorní sudová čerpadla řady B1 a B2-Vario Tato čerpadla jsou určena pro čerpání malých množství kapalin z kanystrů, demižonů,

malých soudků až po 200 l sudy. Průměr čerpací trubice 25 resp. 32 mm umožňuje výdej z nádob z úzkým hrdlem. Materiálové provedení čerpadel – Polypropylen s hřídelí z Hastelloy C – umožňuje čerpání širokého spektra chemikálií a roztoků, včetně např. často používané kyseliny chlorovodíkové. Díky hmotnosti čerpadel 1,5–2,5 kg je manipulace s těmito čerpadly velmi snadná. Tato čerpadla nahrazují postupně dosud používané ruční vylévání a přelévání chemikálií a snižují tak nebezpečí vylití chemikálie na zem nebo dokonce potřísnění nebo poleptání obsluhy. Čerpadla mají plynulou regulaci čerpacího výkonu, což umožňuje čerpání i velmi malých množství do malých nádob, aniž by došlo k přeplnění nebo vystříknutí kapaliny ven. Podle nádoby, ze které se čerpá, jsou k dispozici čerpadla v délkách 500, 700 a 1 000 mm, což postačuje pro téměř všechny nádoby, používané v laboratořích, lékárnách, nemocnicích, výzkumných ústavech apod. Čerpadla řady B2-Vario s pohonem 230V dosahují výkonu až 75 l/min. Tam, kde není k dispozici zásuvka 230 V nebo by použití čerpadla na 230 V bylo komplikované, nachází uplatnění akumulátorové sudové čerpadlo řady B1-Aku. S výkonem až 16 l/min a s hmotností1,5 kg

je ideálním pomocníkem pro bezpečný výdej menších množství kapalin z různých nádob. Oba typy čerpadel lze dodat jako samotná nebo v provedení SET, tj. s výdejní hadicí a plnicím ventilem. Tyto soupravy jsou okamžitě po dodání připravené k provozu.

Membránová čerpadla Všude tam, kde je k dispozici stlačený vzduch, nacházejí uplatnění malá membránová čerpadla. Osvědčená technologie a ověřené materiály z větších membránových čerpadel Lutz byly použity i pro čerpadla o velikosti ¼“. Čerpadla disponují všemi výhodami klasických membránových čerpadel Lutz – osvědčené kvalitní materiály, dostatečný výkon, dlouhá životnost, minimální nároky na údržbu, bezpečný běh nasucho a vysoká samonasávací schopnost. Výkon čerpadel lze bez nutnosti dalšího přídavného zařízení snadno plynule regulovat až po maximální výkon až 16 l/min. Čerpadla jsou vhodná pro trvalý provoz, nevyžadují přimazávaný stlačený vzduch. Díky různým kombinacím materiálů tělesa a vnitřních částí čerpadla je možné čerpat téměř všechny kapaliny. Čerpadlo z elektricDokončení na další straně

LABORATORNÍ ČERPADLA LUTZ Membránová čerpadla s pohonem stlačeným vzduchem

Sudová laboratorní čerpadla B1-Aku/B2-Vario

● snadná regulace výkonu

● pro výdej z demižonů, kanystrů a sudů

B2-Vario

● LABORATORNÍ ROZTOKY

● 230 V nebo aku pohon

● pro trvalý provoz

● KYSELINY

● plynulá regulace výkonu

● samonasávací

● provedení PP

● možnost běhu nasucho ● pro výdej malých množství

Qmax.: 65 l/min Pmax.: 6,8 bar

● bezúdržbová

B1-Aku

● LOUHY

● délky 500, 700 a 1000 mm

● VÝVOJKA

● k dodání i jako SET

● USTALOVAČ

● váha 1 kg resp. 2 kg

● GLYKOLY ● PEROXID VODÍKU

Odstředivá čerpadla s magnetickou spojkou ● absolutně bez úkapů ● chemicky odolné materiály

Qmax.: 75 l/min Hmax.: 7 m

● výkonná ● pohon 230V ● snadná údržba

Qmax.: 65 l/min Hmax.: 8 m

● dlouhá životnost

PRŮMYSLOVÁ ČERPADLA

■ SUDOVÁ

■ ODSTŘEDIVÁ

Více času na důležité věci

● pro laboratoře a poloprovozy

Product Line

■ MEMBRÁNOVÁ

■ ZUBOVÁ

■ DÁVKOVACÍ


KSB.indd 37

■ VŘETENOVÁ

■ HADICOVÁ

■ PRO OLEJ A NAFTU

MUTE spol. s r.o. Vyhlídkova 547/32 196 00 Praha 9 Tel 283 931 399 Fax. 283 933 547 [email protected] www.mute-pumpy.cz

■ PRŮTOKOMĚRY

■ MÍCHADLA

37

22.3.2013 14:06:51

čerpací technika

ky vodivého Nylonu je vhodné a schválené dle ATEX pro čerpání hořlavin provoz v prostředí s nebezpečím výbuchu.

Odstředivá čerpadla s magnetickou spojkou Malá odstředivá čerpadla s magnetickou spojkou jsou vhodná především pro takové aplikace, které vyžadují absolutní těsnost systému, kde z důvodů prostředí nebo čerpané látky nesmí docházet k žádným úkapům čerpané látky. V laboratořích a poloprovozech, kde se čerpají čisté chemikálie , toxické látky a další pro okolí nebo obsluhu nebezpečné kapaliny, jsou tato čerpadla používána stále častěji. Díky bezdotykovému přenosu magnetických sil neobsahují čerpadla žádná dynamická těsnění

hřídele a jsou prakticky hermetická. Pro provoz v laboratorních podmínkách jsou nejčastěji používána čerpadla řady TMB v materiálovém provedení Polypropylen nebo ECTFE. Max. výkon čerpadel TMB se podle velikosti čerpadla pohybuje od 15 l/min po 65 l/min, maximální dosahovaná dopravní výška je až 8 m v.s. Čerpadla jsou poháněna jednofázovým motorem 230 V. Díky konstrukci, použitým materiálům a malému množství komponentů čerpadla jsou odstředivá čerpadla řady TMB považována za spolehlivého pomocníka pro přepravu agresivních chemikálií – absolutně bez úkapů a s minimálními nároky na údržbu. Všechna výše uvedená čerpadla Lutz, určená pro laboratoře, poloprovozy, lé-

kárny, výzkumné ústavy apod. mají při rozdílné konstrukci a způsobu použití jedno společné – tradiční vysoká kvalita čerpadel Lutz, osvědčené kvalitní použité materiály a technologie, což vede k dlouhé životnosti, nízkým nárokům na údržbu a opravy a v neposlední řady k i příznivé ceně čerpadel. Čerpadla LUTZ jsou celosvětově dodávána prostřednictvím rozsáhlé sítě zastoupení a distributorů – v České s Slovenské republice dodává čerpadla LUTZ již více než dvacet let společnost MUTE spol. s r.o, která zjišťuje i veškerou podporu k produktům LUTZ, nabídkovou činnost, prodej náhradních dílů a servis. MUTE s.r.o., [email protected], www.mute-pumpy.cz

servis

CTD – firma sera pokračuje ve standardizaci dávkovací techniky Po úspěšném zavedení dávkovacích systémů CVD, vyvinula firma Seybert&Rahier (sera) další standardizované řešení v oboru dávkovací techniky. Nový dávkovací systém – sera CTD (Compact Tank Dosing Unit) je vhodný pro nejrůznější požadavky dávkování a vyznačuje se hospodárností, jednoduchou obsluhou, spolehlivostí provozu a rychlou disponibilitou. Firmu sera v ČR výhradně zastupuje společnost HENNLICH. CTD je kompletní, modulově vybudovaný systém, který se skládá bez výjimky ze standardizovaných stavebních dílů. „Přesto ale připouští maximum flexibilních možností přizpůsobení podle specifických požadavků uživatele,“ doplňuje Jan Valníček, product manager pro čerpadla ve firmě HENNLICH. Základní provedení nového CTD může být na míru přizpůsobeno individuálním požadavkům zákazníka, a to díky velkému počtu alternativně dostupných standardních komponentů. Obr. – CTD systém

mi proti rozstřiku. „Jsou to optimální předpoklady pro oblast ochrany životního prostředí a dodržení provozní a pracovní bezpečnosti,“ dodává Jan Valníček. Díky důkladně promyšlené modulární konstrukci CTD a zcela ve smyslu uvažování „Plug & Play“, jsou všeobecně na minimum redukovány náklady na začlenění tohoto systému do nadřazených zařízení i na samotné vlastní zprovoznění.

38

KSB.indd 38

Obr. – Ventil Varibell®

Dávkovací stanice typu CTD jsou k dispozici v sedmi provedeních. Tyto se rozlišují velikostí dávkovacích nádrží (zásobníků), prakticky odstupňovaných od 40 l do 1000 l užitečného objemu. Dávkovací čerpadla jsou přizpůsobena dávkovacím nádržím v závislosti na jejich objemu a mohou být na přání montována přímo na nádrž. Čerpadla je možné instalovat jak s ruční regulací výkonu, tak i s dálkovým řízením. Rovněž lze dodat čerpadla řízená přes rozhraní PROFIBUS. »»www.hennlich.cz/hydro-tech

Unikátní ventily Varibell®: Maximální regulace Regulace v poměru až 1:10.000 – to je unikátní schopnost regulačních ventilů Varibell®. Ty se vyznačují dalšími přednostmi, jako je využitelnost pro velké množství médií v mnoha odvětvích průmyslu, také například v chemickém. Novinku na českém trhu představuje odštěpný závod HYDRO-TECH společnosti HENNLICH. „Ventily Varibell® díky své unikátní konstrukci umožňují regulovat kapaliny, plyny, emulze, páry nebo i znečištěná média. To vše v naprosto jedinečném poměru 1:10.000. To však není jejich jedinou výhodou,“ říká product manager pro ventily Varibell® Zdeněk Fujda.

Technické řešení může být přizpůsobeno náročným bezpečnostním podmínkám. Systém tak může být plynotěsný, s rozdílnými úrovněmi kontrol, se záchytnými vanami nebo clona-

využít například v chemickém průmyslu, farmacii, metalurgii, energetice nebo ve stavebnictví,“ vypočítává Zdeněk Fujda.

Ventily Varibell® je možné použít tam, kde klasické regulační ventily nestačí a musí být nahrazeny soustavou ventilů či jiným řešením. „Je to obecně všude tam, kde je vyžadován regulační poměr více než 1:100. Dají se proto

Ventily Varibell® mají dvoustupňovou regulaci během otevírání a zavírání. Při plném otevření se nezanášejí. „Velkou výhodou je velmi jednoduchá údržba, bez nutnosti rozebírat potrubní systém,“ doplnil odborník odštěpného závodu HYDRO-TECH. »»www.hennlich.cz/hydro-tech

Čerpadla Griswold™ řady 811 určená pro ropná nebo plynová pole Griswold™ Pump Company, přední dodavatel odstředivých čerpadel, uvedl na trh nová odstředivá čerpadla řady 811 Series ANSI Centrifugal Pumps, která nabízejí možnost provozu vyhovujícího jedné z klíčových podmínek průzkumu a využívání ložisek ropy


22.3.2013 14:06:52

servis

a zemního plynu – Leased Asset Custody Transfer (LACT). Jednotka LACT automaticky měří, vzorkuje a dopravuje ropu z místa těžby do přepravního potrubí k terminálu nebo koncovému zákazníkovi. Tato funkce poskytuje čerpadlu „registrační pokladnu“ mezi producentem a zákazníkem. Tím hlavním, co čerpadlo (ve své stacionární nebo mobilní „skid“ verzi) vedle jednotky LACT poskytuje, je spolehlivá a efektivní doprava ropy od majitele skladu nebo zásobníku k zákazníkovi. Odstředivá čerpadla Griswold’s 811 Series ANSI splňují požadavky, které jsou spojeny s jednotkou LACT, protože je jimi možné také kompletně přepravit ropu z tankeru do klientského zásobníku a zároveň třeba z tankeru na kamionovou cisternu, vše s vysokou spolehlivostí za všech náročných podmínek. Obr. – Griswold’s 811 Series ANSI Centrifugal Pump (foto: Griswold)

Čerpadla Griswold’s 811 Series ANSI uspokojí různorodé požadavky včetně LACT provozu, protože byla již navržena jako flexibilní, efektivní a odolná. Mají dvakrát větší třecí plochu na hřídeli oběžného kola ve srovnání s konstrukcí uzavřeného rotoru. Konstrukce otevřeného rotoru čerpadla řady 811 tak minimalizuje koncentraci tření vyvažováním hydraulického namáhání a tlaku na ucpávku, kterým se maximalizuje výkon a zjednodušuje údržba, prodlužuje životnost a snižují náklady na náhradní díly. Tělo čerpadla řady 811 může být zhotoveno z litiny, CDM4Cu, Alloy 20 nebo nerezavějící oceli, přičemž nesvařovaná konstrukce zajišťuje hladký, precizní a dokonalý povrch. Čerpadla jsou k dispozici v celé řadě rozměrů pro průtoky do 15142 l/min (4000 gpm) a jsou schopná pracovat do teploty 260 °C (500 °F). Standardní provedení zahrnuje samopřítlačné rotory se schopností samovymezení vůle při dosažení mezního výkonu a jsou vybavena zpevněným rámem, který činí čerpadla o 33 % pevnější než konkurenční modely. »»www.griswoldpump.com

Nové servisní centrum Alfa Laval v ČR

v areálu CTZone víceprezidentem společnosti Larsem Henrikssonem. Otevření se zúčastnili zákazníci z Čech, Maďarska a Slovenska. Po prohlídce centra následoval slavnostní večer ve vinařství v Zaječí. Alfa Laval vybudovala servisní centrum s cílem poskytovat maximální komfort spojený s renovací, diagnostikou a servisem rozebíratelných deskových výměníků tepla. Servisní centrum disponuje odborným personálem a speciálním vybavením, jako jsou chemické lázně na odstraňování nečistot a starých těsnění nebo technologie na kontrolu prasklin deformací desek. Předností servisního centra je především maximální profesionalita renovace výměníků v měřítku, v jakém nelze provádět v místě instalace. Navíc své zákazníky zbaví starostí s likvidací odpadů a maniuplací s chemikáliemi. Mít výměník odborně servisovaný od Alfa Laval není pouze praktické, ale má to také zřejmý ekonomický dopad. Obnovením maximální účinnosti přenosu tepla a tlakové ztráty je zamezeno plýtvání energií, je zajištěna kvalita výroby a produktivita. V neposlední řadě odpadají rizika nekvalifikované údržby jako např. výrobní ztráty v důsledku havarijních odstávek. »»www.alfalaval.cz

Nové servisní centrum společnosti Alfa Laval specializované na údržbu rozebíratelných deskových výměníků tepla bylo vloni 15. listopadu 2012 slavnostně otevřeno v centru Brna


KSB.indd 39

39

22.3.2013 14:06:54

měření a regulace

OPTIFLEX 2200 – nový TDR hladinoměr KROHNE Firma KROHNE představila v roce 1995 jako první na světě TDR hladinoměr pro měření výšky hladiny kapalin a sypkých látek a rozhraní 2 kapalin. Tento nový měřicí princip se rychle rozšířil a v létě roku 2012 představila firma KROHNE třetí generaci TDR hladinoměrů řady OPTIFLEX 2200. OPTIFLEX 2200 je nový modulární typ TDR hladinoměru pro měření výšky hladiny kapalin, kapalných plynů a sypkých látek. Cílem týmu, který pracoval na vývoji tohoto zcela nového hladinoměru, bylo vyvinout modulární hladinoměr, který se přizpůsobí požadavkům zákazníka beze zbytku nejen spolehlivým měřením výšky hladiny, ale také snadnou montáží a místním ukazováním výšky hladiny tam, kde je potřeba (tedy obvykle ne na střeše zásobníku). Při konstrukci hladinoměru byly tedy nejen zúročeny více než patnáctileté zkušenosti s vývojem a výrobou TDR hladinoměrů, ale také uplatněny nové konstrukční přístupy a technologie, které doposud v tomto segmentu přístrojů pro měření výšky hladiny nebyly použity.

Konstrukce hladinoměru a jeho hlavní části Při měření výšky hladiny v zásobníku je obvykle hladinoměr instalován na víku zásobníku. Z hlediska obsluhy nebo místního ukazování je ovšem toto místo často přístupné jen z plošiny prostřednictvím žebříku. V mnoha případech se také může lišit požadovaná poloha ukazatele (čtení údajů při pohledu shora nebo z boku). Konstrukce vyhodnocovací elektroniky umožňuje snadné řešení všech těchto požadavků. Vlastní blok elektroniky pro generování impulzů a vyhodnocení vzdálenosti hladiny od referenčního bodu (tzv. frontend) je oddělen od části vyhodnocovací elektroniky pro generování výstupního proudového signálu, zobrazení na displeji a programování parametrů (tzv. backend). Tyto 2 části elektroniky jsou vzájemně propojeny běžným čtyřžilovým kabelem o délce až 100 m a ukazatel tak může být umístěn například na stěně zásobníku ve výšce očí obsluhy. Kryt elektroniky se standardně vyrábí z tlakově odlévaného hliníku s povrchovou úpravou práškovým lakováním nebo pro zvlášť obtížné provozní podmínky, například v chemickém průmyslu, z korozivzdorné oceli. Bajonetový uzávěr krytu svorkovnice zajišťuje spolehlivé utěsnění prostoru svorkovnice a současně i snadnou demontáž i po mnoha letech provozu. Senzory hladinoměru umožňují přizpůsobení požadované aplikaci, a to jak z hlediska měřené látky, tak i stávajících podmínek pro montáž na zásobník (využití existujících hrdel nebo nátrubků). Pro měření výšky hladiny kapalin je možno použít jako senzor 1 lano o Ø 2 mm nebo 4 mm, 1 tyč

40

Krohne_2-2013.indd 40

Obr. 1 – Možná provedení krytu elektroniky a umístění ukazatele hladinoměru OPTIFLEX 2200

o Ø 4 mm, 2 lana o Ø 4 mm, 2 tyče o Ø 4 mm nebo souosý senzor pro čisté kapaliny s nízkou dielektrickou konstantou, například kapalné plynů nebo čistá rozpouštědla. Procesní připojení může být přírubové nebo závitové. Senzor a připojení se vyrábí z korozivzdorné oceli 316L, z materiálu Hastelloy, Monel, na přání mohou být části ve styku s měřenou látkou povlakovány FEP. OPTIFLEX 2200 má dvouvodičové napájení a proudový výstup 4–20 mA s komunikací HART®, na přání pak s výstupem Profibus PA nebo Fieldbus Foundation. Dlouhodobá přesnost měření je zajištěna novým vyhodnocovacím algoritmem DPR (Dynamic Pulse Rejection), který eliminuje nežádoucí parazitní odrazy vzniklé například ulpíváním měřeného média na povrchu senzorů. Pro měření látek s velmi nízkou hodnotou poměrné permitivity (εr ≤1,5) je možno aktivovat TBF mód. Pracovní frekvence přístroje je 1 GHz a je proto možno jej použít jako přímou náhradu starších TDR hladinoměrů firmy KROHNE řady BM 100 a BM 102 s využitím stávajícího těsnicího systému (nová vyhodnocovací elektronika se připojí pomocí adaptéru). V závislosti na použitém typu senzoru a poměrné permitivitě měřené látky je měřicí rozsah TDR hladinoměru až 40 m, teplota měřené látky může být v rozsahu –50 °C až +300 °C a tlak v rozsahu vakua až 4 MPa přetl., na přání i více. Přesnost měření je ±10 mm, na přání ±3 mm, opakovatelnost hladinoměru je 1 mm. Samozřejmostí je provedení do prostředí s nebezpečím výbuchu v provedení pevný závěr (Ex d) i v jiskrově bezpečném provedení (Ex i). Při náhradě staršího hladinoměru to umožňuje využití stávajících kabelů a návazných obvodů měření a regulace.

TDR hladinoměr OPTIFLEX 2200 má certifikaci SIL 2 podle normy IEC 61508 získaný v nezávislé laboratoři a ve speciální verzi se vyrábí rovněž v provedení pro jaderné elektrárny s certifikací SIL 2 podle IEC 51613. TDR hladinoměr OPTIFLEX 2200 se vyznačuje snadnou obsluhou prostřednictvím tlačítek umístěných pod velkým a dobře čitelným displejem nebo pomocí SW PactWare, pro které je k dispozici DTM soubor v plné verzi zdarma. K nové generaci TDR hladinoměrů firmy KROHNE patří i OPTIFLEX 1100 C, který je určen pro základní aplikace v prostředí mimo nebezpečí výbuchu – pro měření výšky hladiny kapalin a sypkých látek v přímém módu s minimální poměrnou permitivitou měřené látky εr ≥2,1. Hladinoměr má dvouvodičové napájení po proudové smyčce a je vybaven komunikací HART®. Senzor hladinoměru je tvořen 1 lanem o Ø 2 mm (pro měření výšky hladiny kapalin) nebo 4 mm (pro měření výšky hladiny prášků) nebo souosým senzorem pro měření výšky hladiny čistých kapalin s nízkou permitivitou. Na přání může být vybaven místním ukazatelem s tlačítky. Jeho předností je snadné uvedení do provozu a velmi nízká cena, která jej předurčuje pro běžné aplikace ve strojírenství a vodním hospodářství. Provozovatel jistě ocení celokovový kryt, snadnou montáž a vynikající poměr cena – výkon. Podrobné technické informace o TDR hladinoměrech KROHNE OPTIFLEX 1100C a OPTIFLEX 2200 naleznete na stránkách formy KROHNE nebo získáte v technických kancelářích firmy KROHNE v České republice v Brně, Praze a Ostravě. Podle podkladů firmy KROHNE zpracoval Petr Komp, KROHNE CZ, spol. s r.o., [email protected]


22.3.2013 14:07:44

výroba

Filtry HENNLICH pro chemický průmysl V chemii, petrochemii či jemné chemii se ve velké míře používá filtrace k dočištění různých chemikálií či sloučenin. Odštěpný závod HYDRO-TECH společnosti HENNLICH má ve svém portfoliu mnoho produktů vhodných právě pro tyto aplikace. „V současnosti dodáváme významným producentům a zpracovatelům na českém a slovenském trhu,“ říká product manager pro filtraci Daniel Leysek.

Pro kritické a nestandardní aplikace, například s vysokou teplotou, vysokou viskozitou, či lepivými a gelovitými látkami, dodává HENNLICH speciální filtrační svíčky. Obr. 2 – Filtrační sestava

Obr. 1 – Speciální filtrační svíčky

by jednoduché filtry musely být často obsluhovány. Dalším filtračním zařízením využívaným v chemickém průmyslu jsou speciální filtrační zařízení či celé sestavy. „V nedávné době společnost HENNLICH instalovala takovouto filtrační sestavu, která obsahovala čerpadla, filtry, nádrž, armatury a další komponenty. Celé zařízení je mobilní, což umožňuje jeho převoz na různá místa. Sestava je navíc řízena pomocí rozvaděče tak, aby mohla pracovat v automatizovaném procesu,“ doplnil Daniel Leysek. Obr. 3 – Automatické samočisticí filtry

Automatické samočisticí filtry se využívají především pro filtraci chemikálií v automatizovaném procesu. Toto platí nejvíce pro velkoobjemové výrobní procesy, kde

HENNLICH s.r.o., www.hennlich.cz/hydro-tech

plastové rohože Conwed Plastové rohože (netting) mají široké použití v řadě odvětví a jsou výhodným materiálem jako distanční nebo konstrukční polotovar. Jejich předním výrobcem je belgická firma Conwed® Plastics, v jejímž výrobním programu je široká paleta rohoží z řady materiálů o různé velikosti a tvaru ok. Hlavním cílem nově vytvořených webových stránek a jejich sekce Conwed Plastic Netting 101 je přiblížit výrobu, paletu a aplikační možnosti plastových rohoží a také vysvětlit některé pojmy vyskytující se v této branži při vzájemné komunikaci. Samozřejmě že účelem stránek je nalezení dokonalého řešení pro své stávající i nové klienty, přičemž tradice výroby rohoží u firmy Conwed trvá již 45 let. „Máme dlouhou a úspěšnou historii spolupráce s našimi klienty. Našemu VaV oddělení se daří tvořit neobvyklé dosud neotestované a out-of-the-box koncepty a jsme otevřeni vývoji nových a neověřených aplikací. Jestli potřebujete chránit, zesílit, oddělit, obejmout laminovat nebo potáhnout cokoliv, jsou naše rohože na dosah ruky a mají neobvyklé vlastnosti,“ uvádí Bert Paesen, Business Development Manager fy Conwed Plastics z Genk (Belgium). »»www.conwedplastics.com


Krohne_2-2013.indd 41

41

22.3.2013 14:07:49


CORI-FILLTM – kompaktní dávkovací systém kapalin Holandská firma BRONKHORST CORI-Tech BV vyrábí a dodává vedle termických i Coriolisovy hmotnostní průtokoměry a regulátory průtoku pro plyny a kapaliny.

davatele, aniž by bylo nutné programování nebo další hadrware.

Průtokoměry typové řady CORI-FLOWTM pokrývají průtoky v rozpětí od 20 g/h až do 600 kg/h, kompaktní průtokoměry řady Mini CORI-FLOW TM pokrývají rozpětí od 200 mg/h až do 300 kg/h. Průtokoměry obou uvedených typových řad jsou dodávány v kombinaci s následujícími akčními členy dávkovacích systémů:

Systém CORI-FILLTM byl mnohokrát úspěšně aplikován pro dávkování přísad, parfémů, barviv a při sterilizaci kapaliny (H2O2).

– uzavírací ventil pro velmi krátké sekvence dávky (<0,3 sec), – proporcionální regulační ventil spojitě fungující pro přesné řízení průtoku u déle probíhající dávky, – zubové čerpadlo pro přesné řízení průtoku u déle probíhající dávky, ovšem bez nutnosti použití tlakovaného média a zásobníku.

Typické aplikace

Tab. – Technické parametry systému CORI-FILLTM Rozsah průtoků

200 mg/h až 600 kg/h (několik modelů s různými rozsahy)

Rozsah tlaků

až do 200 bar (v závislosti na typu průtokoměru a viskozitě média)

Teplota

0–70 °C (vyšší na dotaz) 0,5% nebo lepší – pro hmotnostní dávkování 1% nebo lepší – pro objemové dávkování

Přesnost

(platí v rámci podmínek pro laboratorní použití přístrojů MiniCori Flow; celková přesnost zahrnuje parametry aplikace a použitých zařízení)

Připojení kapaliny

kompresní šroubení 1/8“, 1/4“, 6 mm

Kompaktní dávkovací systém kapalin Každý takový systém se skládá z Coriolisova hmotnostního průtokoměru řady CORI-FLOWTM nebo Mini CORI-FLOWTM a ventilu nebo (zubového) čerpadla. PID-regulátor na základní elektronické destičce průtokoměru zajišťuje optimální řízení ventilu nebo čerpadla a umožňuje okamžitá zahájení dávkování po připojení průtokoměru ke zdroji kapaliny a do systému řízení – (v nejjednoduším případě k autonomní napájecí a ovládací jednotce). Stačí zadat požadovaný průtok nebo velikost dávky a kompaktní regulační jednotka dávkovacího systému zajistí správné řízení průtoku s ohledem na reálnou teplotu a protitlak média ve výtlačné části systému. Integrovaná technologie CORI-FILLTM s Coriolisovým průtokoměrem s funkcí odměřování dávky (totalizérem) umožňuje dosáhnout vysoce přesné dávkování. Současně zajišťuje co nejrychlejší reakci akčního prvku (ventil, čerpadlo) k dosažení tohoto cíle. Sestava regulační dávkovací jednotky vždy zahrnuje následující komponenty: – průtokoměr, – regulační ventil / čerpadlo, – modul s funkcí “Total“: elektronická řídicí jednotka (např. Bright) nebo řídicí počítač či PLC-automat. Regulační dávkovací jednotka může být provozována buď autonomně nebo může být součástí vyššího řídicího systému. CORI-FILLTM technologie nabízí všechny tyto komponenty spolu s vyspělým řídicím sw vybavením v jedné sestavě od jednoho do-

42

D-Ex.indd 42

– analog. signálu (napěťový nebo proudový), – digitálně (RS232, volitelně sběrnice).

Vzorkování

20 msec

Elektrické připojení

konektor 8-pin kruhový pro RS232, el. napájení a analog. signály

Sběrnicové rozhraní

Profibus-DP, DeviceNet, Modbus-RTU, Flowbus

El. napájení

+15 až 24 Vss (v závislosti na akčním členu)

Obr. 1 – Příklad regulátoru dávky s ovládacím modulem Bright +Us

BRIGHT

Reset counter

CORI-FILLTM s uzavíracími ventily Všechny CORI-FILLTM systémy jsou schopny spolupracovat s uzavíracími on-off ventily s elektr. nebo pneumatickým ovládáním (viz. obr. 2). Elektr. vybavované ventily mohou být provozovány ve speciálním úsporném režimu pro snížení spotřeby energie a tím lze dosáhnout co nejmenšího nežádoucího ohřevu kapalin. CORI-FILLTM technologie zahrnuje automatickou korekci přetečení dávky: po několika málo dávkách je přesnost optimalizována tak, aby případné tlakové poruchy, které by mohly způsobit pod- nebo přeběh dávky, byly vykompenzovány. Obr. 2 – 4-kanálový plnicí systém

Hlavní přednosti: – rychlý čítač dávky-totalizér s P-regulátorem a alarmovými funkcemi, (ovládací jednotky typu E-7000-13 nebo Bright), – kompaktní řešení – malé rozměry i váha, – simultánní dávkování více kapalin: – celkové snížení času produkce, – pozitivní, příp. negativní trend nápočtu dávky

Lokální ovládání s E-7000 / Bright – Snadná obsluha z RC panelu (read-control) s indikací: – měřené / žádané hodnoty (průtok nebo %), – nápočtu dávky (hmotnostně nebo objemově), – alarmové funkce, – nastavení požadovaného průtoku / dávky pomocí: – tlačítek RC panelu,

Výhody: – nižší hnací tlak média potřebný pro proporcionální ventily – použitím trysek s relat.velkými průměry, – rychlé časy dávkování (pod <0,3 sec), – přesná a rychlá kompenzace při přeběhu dávky (je potřeba jen několik málo dávek


22.3.2013 14:08:20


před spuštěním ostrého provozu) – závisí na speciálním konvergenčním faktoru pro totalizační funkci,

Obr. 6 – Mini-CORI Flow s integrovaným uzavíracím on-off ventilem

Obr. 7 – Příklad aplikace se 125 kruhově uspořádanými dávkovacími průtokoměry Mini-Cori Flow (průměr nosné desky s průtokoměry = 1 m)

– vhodné pro systémy s delším dávkováním – tzv. dlouho trvající dávk. systémy (nad 3 sec),

dávkování do otevřených zásobníků, potřebných při vážení,

– cenová efektivita. Obr. 3 – Typické průběhy automatické korekce systému setpoint counter corrected setpoint

3

2

1

0

-1 0

1

2

3

4

5

time (s)

6

7

8

9

CORI-FILLTM s proporcionálními ventily a čerpadly Všechny CORI-FILLTM systémy jsou schopny spolupracovat buď s proporcionálními ventily (obr. 4) nebo se (zubovými) čerpadly (obr. 5) a používají PID regulační funkce implementované v elektronice průtokoměru. Všechny sw čítače systému CORI-FILLTM mají další P-regulátor pro rychlé a současně plynulé uzavření ventilu nebo zastavení čerpadla, jakmile je dosaženo úplnosti dávky. Obr. 4 – Regulační průtokoměr CORI-Flow s proporc.ventilem

10

– zvláště vhodné pro systémy s čerpadlem.

– žádné problémy s alergeny – dávkovací linky jsou odděleny,

Gravimetrická metoda dávkování a CORI-FILLTM technologie

– kompaktní řešení vzhledem k velmi malým délkám potrubí mezi průtokoměrem a ventilem nebo čerpadlem,

Tradiční způsob dávkování kapalných hmot je řešen použitím sady uzavíracích ventil a vážením, kdy každá komponenta je vážena samostatně, protože váha je společná a řídicí systém musí dávkování provádět postupně; to je velmi časově náročné. Technologie CORI-FILLTM nabízí zkrácení a zlevnění výrobního procesu díky možnosti souběžného dávkování komponent. Výhody: – kratší doba výroby, díky souběžně dávkovaným komponentám, – lepší výsledná produkce díky menšímu odpařování těkavých kapalin, – žádný zápach v důsledku odpařování při

– snížené riziko z důvodu plynu uzavřeného v prostoru potrubí a způsobujícího zpoždění účinků, – vysoká přesnost dávkování díky technice Coriolisových průtokoměrů a kompaktní montáži, – rychlá odezva (pod <0,3 sec.), – menší režie pro systémy PLC řízení díky CORI-FILLTM technologie využívající integrovaný čitač a přímo ovládaný akční člen. Petr Schwarz, D-Ex Instruments, s.r.o., BRNO, [email protected]

Obr. 8 – Porovnání metod a) gravimetrická

b) CORI-FILLTM

Obr. 5 – Regulační průtokoměr Mini-CORI-Flow s čerpadlem HNP

www.chemagazin.cz Výhody:

– Aktuální zprávy z ekonomiky, legislativy, technologií, laboratorní techniky, ekologie, výuky, vědy a výzkumu

– „Poprvé a správně“ – první vytvářená dávka nevyžaduje korekci na přetečení dávky, CHEMagazín • Číslo 2 • Ročník XXIII (2013)

D-Ex.indd 43

– Archiv časopisu, Burza, Kalendář akcí, Videa a další odkazy – Objednávka nebo změny bezplatného zasílání časopisu CHEMAGAZÍN

43

22.3.2013 14:08:22

Kompaktní Coriolisův hmotnostní průtokoměr a regulátor

velmi malého průtoku plynů a kapalin

v o N

ým

o

l e d

M

15

Nový senzor s nízkou tlakovou ztrátou Aplikace: Měřicí a řídící systémy při výrobě polovodičů, v technologiích palivového článku, v potravinářském, petrochemickém a farmaceutickém průmyslu, dále v mikroreaktorových systémech, ana lytických procesech a v (MO)CVD aplikacích.

Vlastnosti: • rozpětí průtoků od 200 mg/h až do 300kg/h • přímé měření nezávislé na vlastnostech média • funkce multi-range: jednoduchá změna rozsahu pomocí digitálního rozhraní (v rozpětí až 1:2 000) elektronika s integrovanou regulační funkcí • pro řízení ventilu nebo kapalinového čerpadla • vysoká přesnost a opakovatelnost, rychlá odezva • možnost obousměrného režimu měření

Výhradní zastoupení v ČR: D-Ex Instruments, s.r.o. Optátova 37 • 637 00 Brno Tel.: 541 423 218 • Fax: 541 221 580 E-mail: [email protected] • www.dex.cz

• krytí elektroniky IP65 • těsnění kov-kov • Ex-provedení dle ATEX Cat. 3., Zone 2 (pouze pro modely M12, M13, M14, pro M15 se připravuje) • analogové V/V signály • digitální komunikace: RS232 , Profibus-DP®, DeviceNet™, ModBus RTU, Lon Works nebo FLOW-BUS funkce: alarm, totalizér •

Výhradné zastúpenie v SR: D-Ex Instruments, s.r.o. Pražská 11 • 811 04 Bratislava Tel.: +421 (0)2/5729 7421 • Fax: +421 (0)2/5729 7424 e-mail: [email protected] • www.dex.sk

25. – 26. 9. 2013 VI. ročník veletrhu analytické, měřicí a laboratorní techniky

registraci návštěvníka předem!

získejte více výhod díky

Kongresové centrum Praha

Široká nabídka výrobců a distributorů laboratorní techniky Bohatý doprovodný program – přednášky, workshopy, semináře Soutěž o nejlepší exponát

Organizátor

místo konání

Informace, registrace, volné vstupenky

LABOREXPO_CH_2-2013.indd 1

»

© 2012 – kreativní & grafické studio

Slosování vstupenek o hodnotné ceny

partneři doprovodného programu

www.laborexpo.cz

22.3.2013 14:10:15

výroba

Novaseptum – efektivní a bezpečný systém vzorkování V dnešním biofarmaceutickém průmyslu je čas zásadní. Jedno zpoždění v dostupnosti produktu může výrazně oslabit pozici na trhu a způsobit významné finanční ztráty. Je velmi důležité držet výrobní proces stabilní a vyvarovat se možných výkyvů. Dosáhnout lepší kontroly výroby je možné změnou tradičního vzorkování za rychlejší a spolehlivější vzorkovací systém. Pomocí vzorkovacího systému Novaseptum je možné zvýšit počet vzorků a zároveň snížit čas na čištění a proplachování. Se systémem Novaseptum lze vzorkování lépe rozvrhnout. Novaseptum je sterilní, uzavřený, jednorázový vzorkovací systém, který zajišťuje bezpečné vzorkování. Tento systém zároveň zajišťuje ochranu operátora a eliminuje možnost vzniku křížových kontaminací bioreaktoru. Obr. 1 – Novaseptum vzorkovací systém

Vzorkování produktu během výrobního procesu je kritické. Nepřesné nebo falešně pozitivní výsledky mohou vést ke karanténě výrobku a znamenají opakování testů. Se vzorkovacím systémem Novaseptum nevzniká riziko kontaminace výrobního procesu nebo kontaminace vzorku. Je ideální pro vzorkování běžných kapalin a buněčných kultur sterilních nebo aseptických výrob. Novaseptum umožňuje naprostou sterilitu odběru vzorku. Uzavřený design zajišťuje jeho izolovanost od doby odběru až k jeho analýze. Při použití tohoto systému není prováděn proplach, proto se minimalizují ztráty produktu. Také není nutné provádět sterilizace mezi jednotlivými odběry, a proto lze ušetřit čas a zároveň odebírat vzorky s vyšší frekvencí oproti tradičnímu vzorkování, kde se před každým odběrem provádí sterilizace propařováním přes SIP smyčku. Navíc propařování tradiční cestou je závislé na obsluze. Vzorkování pomocí systému Novaseptum eliminuje selhání lidského faktoru. Také validace tohoto vzorkování je v porovnání s validací vzorkování přes SIP smyčku velmi snadná. Vzorek odebraný přes Novaseptum je více reprezentativní, neboť není naředěn zbytky kondenzátu po sterilizaci nebo zbytky vody po proplachu. Novaseptum vzorkovací systém je velmi

46

Merck_Novaseptum.indd 46

jednoduchý na použití, manipulaci a je velmi flexibilní. Instalace vaků do držáku (obr. 2) je provedena v několika minutách. Poté se připojí celý nainstalovaný držák přes konektor na tank a proběhne čištění a sterilizace parou celého výrobního zařízení. Vzorky se odebírají v průběhu výroby jednoduchým odjištěním odběrové pozice a propíchutím jehly přes septum do vnitřku tanku. Po naplnění vzorkovacího vaku se pozice opět zajistí. Jehla se vrací zpět do septa. Po odebrání vzorku (obr. 3) se vak odstřihuje speciálními kleštěmi v místě kovového kroužku. Tím dojde ke sterilnímu uzavření hadic na obou koncích a vzorek může být odeslán do laboratoře. V nabídce Merck Millipore je mnoho různých typů a objemů vzorkovacích jednotek. Většina jednotek je ve formě plochých vaků, které se snadno uskladňují. Vzorkovací jednotky HIGH PURITY jsou základní vzorkovací jednotky vhodné pro většinu vzorkovacích aplikací, jakými jsou test sterility, test na mikrobiální zátěž, endotoxiny a chemické analýzy. Základní vzorkovací jednotka má jehlu o průměru 1 mm. Vzorkovací jednotka CELL CULTURE má průměr jehly 2 mm a je určena na vzorkování z fermentorů. Vzorkovací jednotky HIGH PURITY a CELL CULTURE jsou k dispozici o objemech 50, 100, 250 a 1 000 ml. Pro vzorkování z malých bioreaktorů jsou k dispozici jednotky, které lze autoklávovat. Vzorkovací jednotka je pak autoklávována společně s malým bioreaktorem. Pro odběry velmi hodnotných produktů je vhodná speciální stříkačka Novaseptum AV (obr. 1), která umožňuje

přesné odběry od 1 do 20 ml a tím nedochází ke ztrátám produktu. Poslední z řady vzorkovacích jednotek jsou multivzorkovací jednotky 5 x 50, 5 x 100, 5 x 250 ml a multivzorkovací stříkačky 5 x 5, 2 x 20 ml. Rychlé a jednoduché napojení vzorkovacího řešení je také klíčové. Merck Millipore nabízí mnoho různých držáků a konektorů pro možnost napojení Novaseptum vzorkovacího systému do nových, ale i existujících výrob. Některé typy konektorů jsou vyráběny na zakázku dle specifických potřeb. Při použití NA konektorů (obr. 4) nevznikají žádné rizikové mrtvé prostory zvané DEAD LEGS. Obr. 4 – Novaseptum NA konektory a různé typy držáků

Novaseptum je unikátní patentovaná technologie vzorkování, která zachovává plnou integritu systému. Ing. Kateřina MIKULCOVÁ, Merck spol.s r.o., [email protected]

Obr. 2 – Instalace vaků do držáku a na tank

Obr. 3 – Odebrání vzorku a odstřižení vaku


22.3.2013 14:11:22

autosamplery

Nová generace PAL systémů – dech beroucí příprava vzorku a dávkování Společnost CTC Analytics produkující špičkové analytické autosamplery – tzv. PAL systémy – vyvinula nový typ dávkovače, který mění dosavadní zvyklosti a posunuje nejdůležitější fázi rozboru vzorku (přípravu a dávkování do analyzátoru) z kategorie kritická do plně automatizovaná. Dokážete si představit, že provedete headspace nástřik do GC z jedné vialky, do druhé přidáte vnitřní standard, přidáte extrakční činidlo, intenzivně protřepete a extrakt nadávkujete do HPLC? To vše automatizovaně v jedné sekvenci? Ano, dnes to již hravě zvládneme! PAL systémy třetí generace se pyšní celou řadou technických novinek a vylepšení. V duchu hesel „připrav a dávkuj“ (PAL, Prepare And Load) se švýcarští konstruktéři s precizností sobě vlastní zaměřili na oblasti manipulace se stříkačkou, intenzivní míchání tzv. vortex a nástřik z velmi malého objemu jakkoliv tvarované vialky. Klíčová vymoženost je automatická výměna stříkaček – pro manipulaci s kapalinami a parními fázemi se zřídkakdy obejdeme s jedním typem stříkačky, potřebujeme jich více. Tato vlastnost se promítla též do názvu PAL systémů třetí generace – PAL RTC, Robotic Tool Change. Obr. 1 – Vyměnitelné moduly se stříkačkou pro PAL RTC

Nástřik z velmi malého objemu nás nemůže překvapit, ohromení však přichází v jeho provedení: jehla, která perforovala septum vialky indikuje odpor, který je proti jejímu pohybu vyvíjen; tato síla výrazně vzroste ve chvíli, kdy se jehla dotkne dna vialky – v tuto chvíli se pohyb zastaví, jehla se mírně povytáhne a provede se nadávkování: plně automaticky. Tímto způsobem jsme schopni z vialky (aniž bychom ji museli před tím zkoumat, testovat a nastavovat hloubku průniku jehly) s kapalinou o objemu 5 µl nadávkovat 3x 1 µl. Děkujeme vám, švýcarští hodináři! Autosampler PAL RTC je univerzální a lze jej použít jak pro dávkování do GC tak i HPLC systémů (či FIA-MS, bez separace), aparaturu lze osadit temperovanými boxy s výsuvnými policemi pro vialky či mikrotitrační destičky, lze implementovat systém vysokotlakých dávkovacích a přepínacích ventilů pro širokou škálu aplikací v kapalinové chromatografii a hmotnostní spektrometrii. Dodávaný software Sample Control je velmi intuitivní a programování dílčích kroků přípravy a dávkování se stává procesem, který vás nejen nadchne, ale též pohltí. Sample Control je kompatibilní takřka se všemi

softwarovými produkty hlavních výrobců chromatografických technik a hmotnostních spektrometrů. Obr. 3 – PAL Sample Control, intuitivní software pro programování kroků autosampleru

Prohlédněte si impozantní videa na www. youtube.com/pragolab (viz také QR kód níže), přijďte se k nám na tuto špičkovou aparaturu podívat a kupujte jen to nejlepší.

Lukáš Plaček, Pragolab s.r.o., [email protected]

Obr. 4 – Magnetický transport vialky do modulu Vortex s následným intenzivním protřepáním

Obr. 5 – Automatická detekce dna vialky Obr. 2 – PAL systém třetí generace – PAL RTC


Pragolab_pLAČEK.indd 47

47

22.3.2013 14:11:48

analýzy paliv

Petrotest – nová akvizice Anton Paar Od začátku tohoto roku se rozšířila nabídka produktů Anton Paar o celý sortiment firmy Petrotest, renomovaného výrobce přístrojů k provádění zkoušek především ropných produktů, která se stala součástí firmy Anton Paar. Vedle standardně nabízených manuálně ovládaných přístrojů je zde početně zastoupena i skupina semi-automatických přístrojů (například pro stanovení bodů vzplanutí), ale i některých špičkových automatických přístrojů. Příkladem těchto automatů jsou níže zmíněné nedávno inovované systémy.

Analytický systém pro měření oxidační stability PetroOXY Zvýšení bezpečnosti při měření oxidační stability dle ASTM D525 / ISO 7536 bylo jedním z hlavních záměrů při konstrukci analytického systému PetroOXY firmy Petrotest pod hlavičkou Anton Paar, určeného ke stanovení oxidační stability benzinů (ASTM D525, ISO 7536), motorové nafty, bionafty (EN 14112) a směsných biopaliv (EN 15751). Klasické provedení těchto analýz je časově velmi náročná operace kladoucí poměrně vysoké nároky na laboratorní personál, které tento automat prakticky odstraňuje. Korelace mezi výsledky dosaženými při využití tradičních testů dle EN 15751 a výsledky získanými na přístroji PetroOXY dle EN 16091 byla prověřena pomocí mezilaboratorních testů.

jednotlivými testy – pro čištění a přípravu k dalšímu měření postačí pouhých 5 minut. PetroOXY poskytuje jednoznačné a srozumitelné výsledky s výrazným zvýšením opakovatelnosti a reprodukovatelnosti naměřených hodnot. Přístroj může díky jednoduché a intuitivní obsluze ovládat i laboratorní personál s jednoduchou technickou přípravou. PetroOXY je vynikajícím nástrojem pro analýzy ve vývoji, výrobě a skladování paliv včetně bionafty (FAME) a aditiv.

Automatický přístroj pro stanovení bodu vzplanutí PMA 5 Petrotest dále pod hlavičkou Anton Paar nabízí přístroj pro stanovení bodu vzplanutí PMA 5 Pensky-Martens (ASTM D93) pro stanovení bodu vzplanutí ropných produktů s použitím metodik Pensky-Martens uzavřený kelímek ASTM D93 A, B a C. PMA 5 lze použít pro biopaliva a směsi s přídavkem biopaliv, stejně jako klasických motorových naft, topného oleje a petroleje a potenciálně hořlavých kapalin jako jsou mazací oleje nebo nátěrové hmoty. Obr. 2 – PMA 5

ve® joystickem umožňujícím velmi snadné ovládání a zadání nezbytných vstupních parametrů, jako je například název vzorku, volba programu, nebo parametry testu. Pro výstup lze zvolit jednotky °C nebo °F, teplotní rozsah je od okolní teploty až po 405 °C bez potřeby použití přídavných systémů.

Nový kompaktní destilační automat ADU 4+ Dalším přístrojem v řadě od Petrotest pod hlavičkou Anton Paar je nový automatický destilační přístroj ADU 4+ s vestavěným chladicím systémem, samozhášivým systémem a integrovaným počítačem s externím monitorem a ADUPro softwarem. Tento kompaktní systém slouží k měření destilační křivky leteckých paliv, benzínů, motorových naft, topných a turbínových olejů, rozpouštědel, petroleje a širokého spektra ropných produktů. Manuální provedení této zkoušky vyžaduje odborné provedení a lidský faktor může výsledky zcela znehodnotit. Kontrolu teploty, destilovaného objemu a intenzitu zahřívání je nutné provádět přesně a současně. Tyto operace jsou při použití destilačního automatu prováděny automaticky přesně dle požadavků normy ASTM D 86. Obr. 3 – Kompaktní destilační automat ADU 4+

Jedinečná koncepce přístrojů PetroOXY z hlediska bezpečnosti, a současně plně automatické měření této důležité charakteristiky, znamená nový přístup k měření oxidační stability paliv. Obr. 1 – Analytický systém PetroOXY

PetroOXY umožňuje měření pouze při bezpečně uzavřeném prostoru natlakovaném kyslíkem. Víko nelze během probíhajícího testu žádným způsobem otevřít. Bezpečnost celého systému je potvrzena i certifikátem German Federal Institute of Materials, který je na požádání k dispozici. Kompaktní stolní přístroj PetroOXY nabízí možnost velmi rychlých měřicích cyklů (typicky kratších než jednu hodinu), stejně jako rychlé a jednoduché čištění mezi

48

AP_Petrotest.indd 48

Díky vestavěnému samozhášivému systému je u PMA 5 výrazně zvýšena bezpečnost obsluhy. Dalšími bezpečnostními prvky tohoto všestranně použitelného stolního přístroje je ochranný elektrický obvod chránící proti přehřátí systému, ovládací panel odolný vůči polití a vestavěný senzor pro automatickou korekci na barometrický tlak. PMA 5 rovněž umožňuje volbu mezi iniciačním plaménkem nebo topnou spirálkou. Víčko zkušebního kelímku se všemi nezbytnými připojeními k příslušným senzorům lze jednoduše ovládat jednou rukou. Výhodou přístroje PMA 5 je rovněž možnost předehřátí testovaného materiálu. Lze tak udržovat vzorky s vysokou teplotou tání při teplotách nad 150 °C a okamžité spuštění míchadýlka po započetí testu. Vedle úspory času je také usnadněno i následné čištění. PMA 5 je kompletně vybaven pro testování bodu vzplanutí pomocí standardních postupů, uživatelských programů i rychlého testovacího programu. Přístroj je vybaven barevným grafickým displejem 5,7” a Pmo-

Přístroj ADU 4+ poskytuje automatickou analýzu destilačních charakteristik dle ASTM D86, D850 a D1078-IP 195. Umožňuje rovněž zařazení uživatelských programů. Výkonný ohřev o výkonu 1200 W zajišťuje pracovní rozsah až do 450 °C. Veškeré pracovní podmínky, jako je teplota chlazení nebo teplota prostoru jímacího válce, se automaticky mění v závislosti na zařazení testovaného vzorku do destilační skupiny 1–4. Základní vybavení jednotky odpovídá normě ASTM D86, s dalším příslušenstvím je možné provádět zkoušky i aromatických uhlovodíků a těkavých organických kapalin dle ASTM D850 and ASTM D1078.


27.3.2013 12:14:01

analýzy paliv

ADU 4+ je konstruován s ohledem na minimální prostorovou náročnost. Základní technické charakteristiky jsou detekce destilovaného objemu systémem pevných optických závor, vysoce odolný nerezový kryt, temperovaný prostor jímacího válce a digitální displej s membránovými klávesami.

Obr. 4 – Penetrometr PNR 12 pro testování asfaltů a mazacích tuků s automatickou detekcí povrchu

nek vykazuje proti pronikání penetrátoru o specifickém tvaru (kužel, jehla). Vedle tvaru penetrátoru je výsledek silně ovlivněn dalšími podmínkami, jako je testovací teplota, čas a závaží, specifikovanými použitou normovanou teplotou. Penetrometr PNR 12 umožňuje plně automatické provedení testu použitím patentovaného testovacího příslušenství Force-Sensor-Plunger, který detekuje povrch i nevodivých vzorků dokonce i v případě, že je jejich povrch pokrytý vodou. Test i zpráva o výsledku probíhají automaticky.

Systémy pro zkoušení penetrace materiálů Významnou kapitolou ve výrobním programu firmy Petrotest tvoří rovněž systémy pro zkoušení penetrace materiálů. Penetrace je využívána pro zkoušení odolnosti, kterou zkoušený vzorek za specifických podmí-

www.anton-paar.cz www.anton-paar.sk

laboratorní systémy

Skladování laboratorní čisté vody Bakterie se budou v čisté vodě množit a tvořit biofilm, pokud nebudou provedena preventivní opatření. K jejich odstranění lze použít filtry s porozitou menší než 0,2 µm nebo ultrafiltry. Pokud je ale vstupní voda příliš kontaminovaná bakteriemi, zátěž filtru bude příliš vysoká a může dojít k prorůstání filtru a uvolnění bakterií a jejich zbytků zpátky do vody. Zabránění růstu bakterií může být místo filtrů dosaženo recirkulací vody a UV zářením. Pečlivý návrh systému je nezbytný k adekvátní regulaci bakteriální kontaminace.

Recirkulace nebo statické skladování vody? Upravená voda ze systémů pracujících na principu reverzní osmózy nebo destilace vyžaduje ve většině případů skladování. Tato upravená voda může být skladována dvěma způsoby: Varianta 1 – Ve statickém zásobníku nebo tlakové nádobě. Varianta 2 – V zásobníku s periodickou recirkulací přes kombinaci iontově výměnných pryskyřic nebo elektrodeionizace, UV záření a filtrace.

ce nežádoucí zdroj bakteriální kontaminace podle doporučení CLSI, ISPE, USP, EP. Recirkulace může způsobit dramatický pokles bakteriální kontaminace, jak je znázorněno na obrázku 1. Čištěná voda byla skladována ve dvou sterilních nádobách o objemu 25 litrů s ochrannými filtry. V obou případech byla každou hodinu odebrána voda průtokem 1 l/min odpovídající dvěma objemům zásobníku za den. Zásobníky byly pravidelně sanitovány. Jeden zásobník byl ponechán bez recirkulace a vzorkování probíhalo asepticky. Voda ve druhém zásobníku přerušovaně recirkulovala přes iontoměniče a UV lampu. Vzorky byly odebírány na dvou místech: ze zásobníku a po UV lampě. Jak bylo předpokládáno, obsah bakterií ve statickém zásobníku byl velmi vysoký, mezi 4 až 1 000 KTJ/ml. Hladina bakterií v recirkulačním zásobníku byla v průměru 2,1 KTJ/ml, což je mnohem menší zátěž na koncový filtr

v případě jeho použití. Nejlepších výsledků bylo dosaženo při odběru vzorků po čistících technologiích – běžně 0,1 KTJ/ml a méně.

Použití UV záření v destrukci bakterií Germicidní účinek krátkovlnného UV záření (také známo jako UV-C) je dobře zdokumentován a využívá se již od počátku roku 1900. Thyminové báze DNA a RNA jsou částečně reaktivní s UV zářením a tvoří thymine-thymine dvojné vazby (diméry), které inhibují transkripci a replikaci nukleových kyselin a zabraňují úspěšné reprodukci bakterií. K oxidačnímu poškození, které brání buněčnému metabolizmu, je potřeba výrazně vyšší dávky nebo použití záření s kratší vlnovou délkou. Germicidní účinek UV záření je úměrný expozici a intenzitě, obvykle vyjádřeno Dokončení na další straně

Obr. 1 – Porovnání mikrobiální kvality vody při statickém skladování a při recirkulaci

Varianta 1 nenabízí kontrolu nebo odstranění bakterií a není proto doporučena pro aplikace citlivé na bakterie. Varianta 2 poskytuje nejlepší řešení pro udržení kontaminace vody v zásobníku na nízké úrovni a konečné dočištění přímo před odběrem vody. Recirkulace vody v zásobníku má dva důvody. Proudící voda má tendenci bránit tvorbě a růstu biofilmu, který je centrem růstu bakterií. Průchod vody opakovaně přes UV lampu a čisticí média průběžně odstraňuje bakterie a jiné nečistoty z vody. Oproti tomu statická voda v zásobníku nebo „mrtvá místa“ jsou vždy považovány za vysoCHEMagazín • Číslo 2 • Ročník XXIII (2013)


49

27.3.2013 12:14:03

laboratorní systémy

germicidní efekt UV záření. Recirkulace vody zabraňuje uchycení a následného růstu bakterií na povrchu a opakovaný průchod přes 254 nm UV lampu zajišťuje, že jsou bakterie pravidelně ozařovány a tím permanentně poškozovány až k buněčné smrti.

Obr. 2 – Germicidní lampa

Pro efektivní využití UV emise při 254 nm, je lampa umístěna v průhledném křemenném pouzdře, které působí jako bariéra mezi zdrojem záření a vodou, a to celé je umístěno v reflexním nerezovém housingu. Voda teče v mezikruží mezi křemenným pouzdrem a nerezovým housingem.

v µwatt.sec/cm2. Bakterie je relativně snadné zničit, expozicí mezi 3 000 až 12 000 µwatt.sec/ cm2 dojde k inaktivaci přes 99 % populace. UV lampy používané v laboratorních systémech na úpravu vody jsou nízkotlaké rtuťové výbojky, které emitují záření s vlnovou délkou převážně 254 nm.

UV lampa v zásobníku nebo in-line? UV lampa v systémech na přípravu laboratorní vody se používá dvěma způsoby: – umístění UV lampy z vrchu zásobníku jako pokus o udržení nízké hladiny bakterií v zásobníku, – umístění in-line, kde voda protéká přes cylindrickou komoru s UV lampou uprostřed tak, aby všechna voda byla vystavena UV záření. Data výrobce UV lampy v zásobníku ukazují významný pokles počtu planktonických bakterií v zásobníku v relativně krátkém časovém rozmezí. Zde by mělo být poznamenáno, že počet planktonických bakterií nereprezentuje hladinu biofilmu v systému, takže v dlouhodobém horizontu bez účinné chemické sanitace nevyhnutelně zůstává riziko tvorby biofilmu. Biofilm chrání bakterie a snižuje účinnost UV záření stíněním. Process PURELAB Pulse mohou Narušené, aleFlow neusmrcené bakterie

také přispět k tvorbě biofilmu. Čistota zásobníku se mnohem spolehlivěji udržuje pravidelnou sanitací. Již vytvořený biofilm je velmi nesnadné odstranit. In-line UV lampy nabízejí spolehlivější a efektivnější kontrolu bakterií. Proudící voda dává mnohem méně příležitostí bakteriím se uchytit na povrchu a zůstat tam tak dlouho na to, aby se začal tvořit biofilm. Nejnovější systémy využívají recirkulaci v optimalizovaných intervalech s dostatečně rychlým prouděním a tím zabraňují vzniku biofilmu.

Orientace UV lampy Orientace UV lampy byla testována po mnoho měsíců a ukázalo se, že není rozdíl v účinnosti nízkotlaké rtuťové výbojky umístěné vertikálně nebo horizontálně. Mnohem důležitější je kvalita komponentů, např. účinnost UV systémů je přímo ovlivněna solarizací křemenného trubkového pouzdra. Použití syntetického křemene minimalizuje toto zhoršení a zajišťuje maximální transmisi UV záření.

Design UV systémů ELGA LabWater

P O

Nejnovější doporučené hladiny UV expozice od National Sanitary Foundation byly určeny jako ANSI standard v roce 2004. Daná specifikace je minimálně 16 000 µwatt.sec/cm2. UV komory firmy ELGA byly navrženy tak, aby byla zajištěna velmi vysoká UV expozice: více než 70 000 µwatt.sec/cm2 během recirkulace při nižším průtoku a mezi 27 000 až 80 000 µwatt.sec/cm2 během odběru. Tyto komory jsou účinné k deaktivaci všech bakterií i při velmi vysoké bakteriální zátěži 81 milliónů KTJ/ml.

O ELGA LabWater ELGA Lab Water vyrábí laboratorní systémy na úpravu vody a poskytuje s tím spojené služby. Systémy splňují specifikace na vodu pro laboratoře, zdravotnictví a klinickou biochemii. ELGA má zastoupení a distributory ve více než 60 zemích po celém světě. ELGA je globální značka pro laboratorní vodu společnosti Veolia Water Solutions & Technologies. Veolia Water Solutions & Technologies, dceřiná společnost Veolia Water, je přední společností poskytující řešení na klíč a specializovaný poskytovatel technologických řešení v úpravě vody. VWS poskytuje mimo jiné i řešení pro farmaceutický průmysl – od Aqua purificata, přes WFI až po odpadní vody.

Všechny ELGA LabWater UV komory v systémech na úpravy vody jsou umístěny v toku vody tak, aby byl maximalizován

Zastoupení v ČR: VWS Memsep s.r.o., www.memsep.cz, [email protected]

Obr. 3 – Schéma systému PURELAB Pulse

N č v e o

K m sy k

Water Quality Sensor Pump feed from Docking Vessel or Reservoir

Recirculation Pump Outlet

Outlet

PreTreatment Reverse Osmosis

Feedwater Inlet

Boost Pump (optional)

Pulse Module Conditioning Cartridge

Reverse Osmosis

Dispense Tap

Water Quality Sensor

Sanitization Port

Flow Switch

Outlet to Docking Vessel or Reservoir

N

UV Lamp Drain

50


V T E W

Drain


27.3.2013 12:14:06

s

PURELAB Pulse… Optimální kvalita čištěné vody

Unikátní recirkulační design

Nový PURELAB Pulse byl navržen k produkci vysoce kvalitní čištěné vody s nízkými provozními náklady. Systém je vhodný pro širokou škálu laboratorních aplikací. Jediný elektrodeionizační systém, který recirkuluje vodu až k místu odběru tak, aby byla zajištěna optimální čistota vody.

Patentovaná EDI technologie

Kvalita vody splňuje nebo překračuje požadavky mezinárodních standardů pro vodu Typ II. Provoz a údržba systému jsou velmi jednoduché. Provoz systému je šetrný k životnímu prostředí.

Více informací získáte na: Telefon: +420 724 335 947 Email: [email protected] Web: www.elgalabwater.com

Navštivte náš nový internetový obchod store.elgalabwater.com/cz AP_Petrotest.indd 51

27.3.2013 12:14:07

analytika a instrumentace

Nový způsob oxidace v analýze celkového organického uhlíku (TOC) Je známo, že matrice vzorků způsobují překážky pro rutinní měření celkového organického uhlíku (TOC). Velmi často musí být interferencím matric vzorků obětována stabilita kalibrační křivky. Některé běžné agresivní matrice vyžadují častou údržbu včetně týdenních nebo dokonce denních rekalibrací. Přepracováním průtokové cesty vzorku a způsobu oxidace vyvinula GE Analytical Instruments robustní analyzátor TOC, který udrží kalibrační křivku až 6 měsíců i pro nejobtížnější matrice solanek. Proces použitý v laboratorním analyzátoru Sievers InnovOx je oxidace ve vodě v nadkritickém stavu (Supercritical Water Oxidation SCWO). Nový přístup k této oxidační technice mokrou cestou využívá teplotu i tlak. Zvýšený tlak v reakční cele dramaticky zvyšuje účinnost oxidačního procesu, a proto poskytuje lepší výtěžnost u obtížných matric. Na rozdíl od spalovacích technik tento proces kompletně odstraňuje z průtokové dráhy vzorku mezi dvěma měřeními všechny doprovodné produkty. Výsledkem pak je vysoká robustnost kalibrace a její dlouhodobá stabilita.

Co znamená „nadkritický“ Kromě tradičně pojímaných tří fází (skupenství) hmoty – pevné, kapalné a plynné, jsou známy i další fáze. Za normálního tlaku zaujímají stejné hmotnosti pevné a kapalné fáze přibližně stejné objemy. Ekvivalentní hmotnost plynné vody zabírá při atmosférickém tlaku asi 1 600krát větší objem. Avšak uzavřeme-li plynotěsně nádobu s vodou a zvýšíme-li teplotu, je objem pro expanzi plynu omezen a tlak v nádobě začne s rostoucím množstvím plynné fáze vzrůstat. S rostoucím tlakem vzrůstá teplota, při které v uzavřeném prostoru přejde veškerá voda do plynné fáze. Se vzrůstající teplotou vody také roste tlak potřebný k udržení vody v kapalném stavu. V určitém bodě již není možné žádným zvýšením tlaku udržet vodu v kapalném stavu. Nad 374 °C a 225 atm plynná i kapalná fáze mizí a vytváří se fáze nazývaná nadkritická voda (Supercritical Water – SCW) – obr. 1. V nadkritickém stavu voda vykazuje některé výhodné charakteristiky společné pro kapalnou i plynnou fázi. SCW má hustotu téměř jako kapalina, ale difunduje jako plyn. Organické materiály a plyny jsou v SCW vysoce rozpustné a naopak anorganické soli se stávají nerozpustnými. Takové podmínky jsou ideální pro reakci nadkritické vodní oxidace (SCWO).

Co je SCWO a jak pomáhá při analýze TOC? Při měření celkového organického uhlíku (TOC) se pro oxidaci organického uhlíku

52

Anamet_TOC.indd 52

Obr. 1 – Supercritical Water – SCW

Obr. 2 – Analyzátor TOC InnovOx s autosamplerem

ve vzorku na CO2 používá několik technik. Vytvořený CO2 pak může být detekován a kvantifikován. Hlavní problém, kterému čelí analýza TOC, je zajištění dostatečné účinnosti oxidace organického uhlíku. InnovOx používá mokrou oxidační techniku. Tento proces využívá řešení s reagencií dodávající kyslík. InnovOx pracuje s 30% roztokem persulfátu sodného. Vzorek s okysličovadlem jsou v uzavřeném reaktoru zahřáté nad kritický bod a dochází tak k nadkritické vodní oxidaci (SCWO).

Přístrojové vybavení

Výzkum prováděný v sedmdesátých letech ukázal, že technika SCWO má mnoho charakteristik ideálních pro analýzy založené na oxidaci vzorku. Početné studie prokázaly, že tento proces dosahuje účinnosti oxidace lepší než 99 % již v časech 10 až 30 sekund. První patent pro tuto techniku podal v roce 1985 M. Modell. J. Testor, profesor chemického inženýrství na MIT, publikoval rozsáhlý výzkum o SCWO a pokračuje v propagaci vlastností a výhod, které tato technologie nabízí.

Modul pro manipulaci se vzorkem automatizuje několik funkcí včetně transportu vzorku z vialky do míchací komory, možnosti ředění, přidávání kyseliny a okysličovadla a transportu směsi do reakčního modulu.

Jak bylo řečeno výše, voda je v nadkritickém stavu vysoce rozpustná pro organické látky a plyny, zatímco organické soli se stávají nerozpustnými. To je velmi důležité, protože soli běžně zamoří okysličovadlo, což vede k nekompletní konverzi organického uhlíku na oxid uhličitý. Nadkritická voda je perfektní prostředí pro účinnou oxidaci vzorku. Ačkoliv tato technika je velmi slibná, muselo být překonáno mnoho překážek, než mohla být komerčně využita. Jednou z výzev bylo dosažení teploty a tlaku pro získání nadkritické vody. Přístroj musí pracovat při extrémních podmínkách a vyrovnat se také s jakýmikoliv destruktivními projevy vzorků obsahujících např. anorganické soli a kyseliny. GE Analytical Instruments je první výrobce, který úspěšně postavil analyzátor TOC založený technice SCWO s komerčním využitím pro vodné vzorky. Analýza TOC nabyla nová kriteria účinnosti, která převyšují soupeřící způsoby oxidace.

Činnost laboratorního analyzátoru TOC Sievers InnovOx Laboratory (Obr. 2) probíhá ve třech krocích: (1) Manipulace se vzorkem a smíchání s reagenciemi, (2) Reakce SCWO a (3) Detekce pomocí nedisperzního IR detektoru. Tyto kroky jsou dále diskutovány pro analýzu NPOC (Non-Purgeable Organic Carbon). 1.Manipulace se vzorkem a míchání reagencií

2. Reakce SCWO Účinnost oxidace organického uhlíku persulfátem sodným roste s teplotou. Donedávna se používaly teploty do 100 °C. Vyšší teploty nebylo možné použít kvůli technologickým problémům se zvládnutím rostoucího tlaku v uzavřeném reakčním prostoru. Avšak InnovOx používá titanovou oxidační celu, která snadno vydrží i značně vysoké tlaky. Pro maximalizaci chemické oxidace je vzorek s okysličovadlem přemístěn do reakčního modulu a zahřát na 375 °C a voda přejde do nadkritického stavu. 3. NDIR Detekce Po kompletní oxidaci je vzorek přemístěn do separátoru plyn-kapalina a odloučený oxid uhličitý je poslán do kalibrovaného nedisperzního IČ detektoru (NDIR) ke kvantifikaci. NDIR detektor použitý v InnovOxu nabízí dynamický lineární rozsah od 0 do 50 000 ppm ve čtyřech optimalizovaných rozsazích (s mezí stanovitelnosti cca 100 ppb podle podmínek měření).

Kalibrace a měření vzorku V rámci testování efektivity SCWO byla provedena studie v kalibračním rozsahu 0,5 až 1 000 ppm. Byl připraven standard KHP s hodnotou 1 000 ppm TOC a byla pro-


22.3.2013 17:25:04

analytika a instrumentace

vedena čtyřbodová kalibrace. Měření byla provedena s devíti opakováními s nezapočítáním prvních tří měření. Kalibrační křivka byla ověřována pomocí vzorku zásobního roztoku s hodnotou 5 ppm. Měření bylo provedeno v kontinuálním modu 157krát. Byla naměřena střední hodnota 5,03 ppm se standardní odchylkou 0,15 a RSD 3,04 %. Takovýto test představuje asi třináct hodin nepřetržitého měření.

Závěr S využitím základních vlastností nadkritického stavu vody byla prokázána výborná spolehlivost a robustnost použité chemické oxidace. Kombinace teploty 375 °C a tlaku 225 atm umožnila vysoce účinné převedení organického uhlíku na oxid uhličitý. S kontrolovaným odstraňováním doprovodných produktů reakce a nečistot i velmi

obtížných matric mezi analýzami nabízí InnovOx nebývalou integritu celého systému měření TOC. Každá analýza začíná s čistou dráhou vzorku od nástřiku až po výstup z detektoru a to zajišťuje přesnost dat, robustnost kalibrace a prodloužené periody rutinní údržby přístroje. Z firemních materiálů přeložil a upravil: RNDr. Jan Toul, ANAMET, s.r.o., toul@ anamet.cz, www.anamet.cz

Naplňuje SFC novodobá očekávání? Na loňské výstavě PittCon 2012 představil Waters nový chromatograf Acquity UPC2, který používá CO2 v superkritickém stavu jako mobilní fázi (viz také CHEMAGAZÍN 3/2012). Superkritická kapalinová chromatografie (SFC) není metodou novou, ale vzhledem k technickým omezením nenaplnila zhruba před dvaceti lety očekávání do ní vkládaná. Jaká jsou tato očekávání?

Obr. 1 – Příklad porovnání chirální separace dvou enantiomerů na chirálních kolonách na klasickém HPLC / Acquity UPC2

Od SFC se nyní očekává, že nahradí HPLC na normální fázi a chirální separace na HPLC. Rovněž má ambice nahradit některé GC aplikace a má také potenciál ortogonality k HPLC na reverzní fázi. Daří se jí ale tato očekávání nyní naplňovat? Jako ukázku toho, že se to SFC daří, uvádíme příklad chirální separace měřené na Farmaceutické fakultě UK v Hradci Králové. Jedná se o separaci dvou enantiomerů na chirálních kolonách. První chromatogram je naměřen v klasickém HPLC módu (kolona Chiralpak IC-3, 3 µm, 4,6 x 150 mm; hexan/etanol 80/20; 1 ml/min; 215 nm; 35 °C), kde doba analýzy činila 10 minut. Další tři chromatogramy jsou naměřeny na Acquity UPC 2 v SFC módu (2 různé kolony Amycoat a Celulosa 1, 3 µm, 4,6 x 150 mm; CO2 s 5–30 % metano-

Analytica worlwide: GPP (Good Pipetting Practice) zvyšuje přesnost a reprodukovatelnost pipetování Jednokanálové pipety RAININ fy METTLER TOLEDO zvyšují výkon laboratoře a podporují kalibraci a usnadňují inventarizaci. Široká paleta ručních a automatických jednokanálových pipet, včetně průkopnické E 4 XLS, dává dobrý pocit, že máte vždy to potřebné po ruce. Jejich předností je ergonomický design a lepší výkon, díky novému systému LTS (LiteTouch System) pro snížení pipetovací síly, což je u pipetování vždycky důležité. Integrovaný RFID čip při tom usnadňuje kalibraci a inventarizaci. Pipety typu RAININ high-grade bioclean o vysokém stupni biologické čistoty, jež je sou-

lu; 3 ml/min; 215 nm; 40 °C), doba analýzy činila 2 až 4 minuty.

rálních separací je SFC v porovnání s HPLC rychlejší, účinnější a levnější technikou.

Závěrem lze konstatovat, že SFC naplňuje očekávání do ní vkládaná. Konkrétně u chi-

Marek Exner, Waters ČR, [email protected]

částí iniciativy „Pipetting 360°“, dávají nejvyšší pipetovací výkon díky inovativnímu designu a vysoce kvalitní výrobě. Jsou vyráběny v podmínkách čistých prostor plně bez kontaminace, což vylučuje nekonzistentnost a zničení experimentů. K dispozici je velká řada typů pipet, dostupných v různých sadách s odlišnými charakteristikami (např. filtrační typ), o různých objemech a v zákaznickém uspořádání pro danou specifickou aplikaci. Pipety, jako každý precizní přístroj, vyžadují speciální servis. METTLER TOLEDO, jako přední dodavatel vážicí techniky a přesného přístrojového vybavení, požadavky na takový servis optimálně splňuje rychle, jednoduše a levně. Pro nejvyšší přesnost pipetování a co nejdelší životnost pipet nabízí profesionální servis (údržbu, kalibraci, opravy a podporu) pod značkou „ServiceXXL“ jednak po internetu a také přímo na vašem pracovišti. »»http://cs.mt.com


Anamet_TOC.indd 53

Nový Průvodci skladováním 2013 DENIOS s.r.o., vedoucí firma v Evropě na trhu s výrobky určenými pro skladování nebezpečných látek a podnikovou bezpečnost, nyní dává k dispozici Průvodce skladováním nebezpečných látek. Na 20 stranách najdete cenné informace k otázkám skladování nebezpečných látek ve firmách a zároveň přehledný souhrn zákonů a nařízení, které se k problematice skladování nebezpečných látek vztahují. Průvodce si lze vyžádat bezplatně. Další publikací je kniha Skladové objekty, která se komplexně zabývá skladovými objekty a jejich provozem z pohledu bezpečnostních, hygienických a požárních předpisů. Cena knihy je 493,- Kč včetně DPH. »»www.denios.cz

53

22.3.2013 17:25:05

I INNTTEERRTTEECC®®

S ENTEK

Svetový anglický výrobca elektrochemických senzorov (pH, vodivostné, kyslíkové, iónselektívne elektródy) pre laboratórne a priemyselné použitie opäť na našom trhu. Elektódy sú vhodné pre všetky typy prístrojov všetkých svetových výrobcov, ale za výhodnejšie ceny. A navyše dokáže vyrobiť elektródu podľa špeciálných požiadaviek zákazníka.

Nové pH elektródy. Ako výsledok požiadaviek naších zákazníkov uvádza Sentek nové druhy elektród, ktoré spĺňajú tieto špecifické požiadavky. P11 Protected Bulb Použitie: všeobecne všade, kde je požadovaná robustná pH elektróda, ale nie je možné použiť epoxidovú elektródu. TECHNICKÁ ŠPECIFIKÁCIA pH rozsah:

0 - 14

Tepl. rozsah:

0 - 80°C

Ref. Type:

Ag/AgCl

Diafragma: Kombinovaná: Materiál:

Glass, Teflon áno sklo

PI10 LAB High Temperature Použitie: pre meranie pH pri vysokých teplotách. TECHNICKÁ ŠPECIFIKÁCIA pH rozsah:

0 - 14

Tepl. rozsah:

0 - 130°C

Ref. Type:

AgCl

Diafragma:

Teflon

Priemer: Kábel:

120 x 12 mm 1 m, BNC

w w w. l a b o ra t o r n e p r i s t r o j e . s k INTERTEC®s.r.o., ČSA 6, 974 01 Banská Bystrica Tel.: +421 48 415 4256, Fax.: +421 48 412 4454 e-mail: [email protected]

54

S54-55.indd 54


22.3.2013 14:15:01

SPECORD PLUS nová řada spektrofotometrů z Jeny

Zastupuje: CHROMSPEC spol. s r.o. tel/fax +420 518612514 GSM: +420 602829303

252 10 Mníšek pod Brdy Lhotecká 594 Tel.: 318 599 083 [email protected]

634 00 Brno Plachty 2 Tel.: 547 246 683 www.chromspec.cz

si Vás dovolují pozvat na bezplatný cyklus odborných přednášek 3. 4. 2013 Jihlava

Business hotel, Romana Havelky 13

4. 4. 2013 Přerov

Hotel FIT, Dvořákova 21b

10. 4. 2013 Ústí n. Labem

Clarion Hotel, Špitálské náměstí 3517

11. 4. 2013 Sokolov

Statek Bernard, Šachetní 135, Král. Poříčí

Infračervená a molekulová spektroskopie 9:00 9:40 10:20 10:30

– – – –

9:40 10:20 10:30 10:40

10:40 – 11:00

Molekulová spektroskopie – přenosné analyzátory pevných, kapalných a plynných analytů Nový vědecký FTIR spektrometr Nicolet iS50 a jeho rozšiřující moduly Novinky v UV-VIS spektrometrii, automatické spektrometry FT-NMR spektrometrie – picoSpin do každé laboratoře přestávka, občerstvení

Analýza malých molekul, anorganická analýza, fyzikální techniky 11:00 11:20 11:40 12:00 12:30

– – – –

11:20 11:40 12:00 12:20

– 14:00

Organická analýza – pokroky v chromatografii a hmotnostní spektrometrii Stopová anorganická analýza pomocí AAS, ICP, ICP-MS Fyzikální techniky (reologie, porozimetrie, velikost a tvar částic, sorpce par) Automatická příprava vzorků – Prep´n´Load oběd, ukončení semináře

Přednášející NicoletCZ, s.r.o.: František Kesner, Ján Pásztor, Ladislav Tenkl Pragolab s.r.o.: Magdalena Voldřichová, Jiří Dalecký, Pavel Janderka , Michal Klimovič, Ladislav Náměstek, Lukáš Plaček

Prosíme o registraci na [email protected].


S54-55.indd 55

55

22.3.2013 14:15:03

ekonomika a management

Ekonomika a řízení podniků v chemickém průmyslu (12) Řízení procesu údržby v chemickém průmyslu SOUČEK I.1, ŠPAČEK M.2, HYRŠLOVÁ J.2 1 Vysoká škola chemicko-technologická (VŠCHT), Praha, [email protected] 2 Vysoká škola ekonomie a managementu (VŠEM), Praha, [email protected], [email protected] Chemický průmysl je závislý na vybavenosti dlouhodobým majetkem. Jeho pořizování, udržování a zhodnocování je jedním z podmiňujících faktorů prosperity chemického průmyslu. Údržba dlouhodobého majetku a jeho využití je klíčovou aktivitou, která zajišťuje nejenom funkčnost a efektivnost provozu zařízení, ale i bezpečnost provozu a minimalizaci vlivu na životní prostředí. Proces údržby je součástí provozní fáze (viz členění investičního procesu popsané v předchozích článcích seriálu „Ekonomika a řízení podniků v chemickém průmyslu“) a pro její efektivní řízení jsou uplatňovány moderní postupy zahrnující inspekční i preventivní aktivity a samotné opravy opotřebovaných či poškozených částí zařízení. Článek se souhrnně zabývá jednotlivými praktikami procesu údržby, diskutuje vybrané kritické faktory úspěchu systémů údržby zařízení v chemickém průmyslu a definuje základní metriky posuzování efektivnosti údržby.

Investiční proces a životní cyklus projektu z pohledu údržby majetku

Zásady využívání a zhodnocování dlouhodobého hmotného majetku

Investiční projekt prochází v průběhu svého životního cyklu různými fázemi, přičemž jednotlivé fáze mají své cíle, jasné časové vymezení, disponibilní zdroje i alokaci odpovědnosti. Vlastní přípravu a realizaci projektů, počínaje identifikací určité základní myšlenky projektu, až po ukončení jeho provozu a likvidaci, lze chápat jako sled čtyř fází [5, 16] (viz obrázek 1):

Zásadním požadavkem na dlouhodobý hmotný majetek je, aby svým využíváním přispíval k tvorbě hodnoty podniku a zhodnocoval tak majetek vlastníků. Pro posouzení přínosů k tvorbě hodnoty podniku lze s výhodou použít nástroje finanční analýzy, zejména některé hodnotově orientované ukazatele [11]. Dlouhodobý hmotný majetek (dlouhodobé aktivum), resp. každá jeho položka, je charakterizován jeho životností. Dobu životnosti si určuje vlastník (resp. provozovatel) příslušného aktiva sám, podle skutečné míry opotřebení. Ta je dána frekvencí jeho používání, mírou provozní zátěže, kvalitou jeho pravidelné údržby a dalšími faktory.

– předinvestiční (předprojektová příprava), – investiční (projektová příprava a realizace výstavby), – provozní (operační), – ukončení provozu a likvidace. Obr. 1 – Životní cyklus projektu (Zdroj: Vlastní zpracování)

Ve třetí (provozní) fázi je zahrnut proces údržby. Jeho úkolem je zajistit, aby vybudované investice fungovaly bezpečně, spolehlivě a s minimálními vícenáklady. I když technická proveditelnost a bezproblémová technologická funkčnost je pro úspěch investičního řešení zásadní, je nezbytné nahlížet na každý proces optikou ekonomických efektů [10]. Je přitom zřejmé, že náklady údržby a případné ztráty způsobené výpadky provozu jsou mnohdy pro podnik fatální. Efektivní využívání vybudovaného majetku je základní filosofií současného podnikání. V souladu s touto filosofií se postupně prosadil hodnotový pohled na zhodnocování podnikového kapitálu a koncept ekonomické přidané hodnoty (Economic Value Added, EVA) aplikovatelný pro hodnocení efektivního rozvoje a řízení zisku (tzn. i nákladů, vč. nákladů na údržbu) [18]. Provozní fáze investičního cyklu je zaměřena na řízení provozu implementované technologie spojená s případnou korekcí a optimalizací chodu investičního celku podle nově vyvíjejících se podmínek. V průběhu provozování je zařízení udržováno dle přijatého inspekčního plánu (s důrazem na preventivní údržbu), případně je dále modifikováno přijímanými technologickými změnami. Úlohou údržby v provozní fázi je napomáhat prostřednictvím cíleně orientovaných zásahů do technologických procesů (např. seřizováním) k dosažení plánované výrobní kapacity. Významnou úlohu hraje strategický aspekt údržby, zejména provázání výrobních plánů s plány údržby i využití moderních nástrojů řízení údržby [15].

56

Chemanagement12.indd 56

Moderní přístupy provádění údržby Provádění údržby zařízení je vždy spojeno s efektivním vynakládáním finančních prostředků (obvykle se při plánování aplikuje hodnota 1,5–3 % z pořizovací hodnoty majetku) při eliminaci rizik vyplývajících z provozu zařízení. Riziko lze definovat jako pravděpodobnost ztráty hodnoty předmětného aktiva (typicky dlouhodobého majetku) a lze ho vyjádřit jako součin pravděpodobnosti vzniku rizikové události a závažnosti jejího dopadu [4]. Pravděpodobnost je vyjádřena jako frekvence události (poruchy, havárie apod.). Závažnost následků je vyjádřena ve vztahu k osobám, životnímu prostředí, ekonomice či reputaci podniku. V oblasti nepřijatelného rizika jsou aktivity, u kterých s výjimkou mimořádných okolností nelze riziko odůvodnit. Riziko může být přípustné pouze tehdy, když další snižování rizika je nepraktické nebo jsou-li náklady na jeho další zmenšení ve velkém nepoměru k dosaženému zlepšení. V této souvislosti lze mluvit o referenční úrovni rizika, což představuje úroveň rizika, kterou je společnost ochotna akceptovat, popř. tolerovat (tzv. risk apetite). Kvantitativní vyjádření ochoty akceptovat riziko vyplývá z limitní schopnosti společnosti vstřebat riziko bez závažného nebo dokonce existenčního dopadu na společnost [2, 20]. Zásadou pro moderní přístupy v údržbě je tzv. RRM (Risk and Reliability Management), který v případě řízení údržby vyvažuje riziko nezbytnými preventivními činnostmi následujícími metodami [8]: – RCM (Reliability Centered Maintenance) – Údržba zaměřená na bezporuchovost, – RBI (Risk Based Inspection) – Inspekce na základě rizika, – SIFpro (Safety Instrumented Function) – Klasifikační a implementační metodika pro instrumentální jištění. RCM [13] se v zásadě zabývá všemi módy poruch, které nejsou pokryty metodikami SIFpro a RBI. Zařízení, kterými se metodika zabývá, jsou zařízení strojní (zejména rotační stroje), stavby, elektrická zařízení a instrumentace. RCM představuje strategii pro optimalizaci údržbových prací, které se snaží zabránit vyšší CHEMagazín • Číslo 2 • Ročník XXIII (2013)

22.3.2013 14:15:43


nákladovosti nebo nižší dostupnosti zařízení. Konečným výsledkem je základ plánu údržby a seznam doporučených zlepšení. RCM může být rovněž použita při vypracovávání projektu jako pomoc při výběru zařízení, pokud jde o optimální spolehlivost a náklady na dobu životnosti, a rovněž může být použita pro vypracování plánu údržby dodaného spolu s projektem. RBI [1] představuje strategii pro optimalizaci inspekčních a údržbových prací, která se snaží předejít možné ztrátě z úniku média. Metodika RBI se používá k řízení integrity tlakové obálky. Je to objektivní nástroj pro určení rozsahu inspekčních prací pro plánované zarážky a určení přesných částí statického zařízení, které mají být otevřeny pro kontrolu inspekce. Metodika se rovněž používá pro určení inspekcí za provozu mimo zarážku. Podobným způsobem jako RCM lze RBI rovněž použít během vypracovávání projektů jako pomocný nástroj při volbě konstrukčních materiálů – opět co se týče optimální spolehlivosti a nákladů na dobu životnosti zařízení. V rámci RBI jsou zvažovány všechny takové módy poruch, které ovlivňují tlakovou integritu zařízení a potrubních vedení. Ostatní módy poruch statických zařízení, jako úsady/zanášení, by měly být analyzovány v rámci RCM. SIFpro [9] pokrývá nahodilé bezpečné a nebezpečné poruchy instrumentačního jištění, včetně alarmů. Jedná se o přesně vymezenou oblast v rámci instrumentace. Např. veškerá instrumentace regulace procesu není zahrnuta pod SIFpro a měla by být analyzována pomocí RCM. Rovněž módy poruch jisticí instrumentace, které jsou jasně časově závislé, by měly být analyzovány pomocí RCM, aby byly zabezpečeny údržbové činnosti, které by zabránily tomu, aby tyto módy poruch vyúsťovaly do skutečných bezpečných nebo nebezpečných poruch. Aby bylo možné realizovat veškeré výhody z procesu RRM, je nezbytné propojit výstup RRM s procesy řízení údržby (tato praxe je např. aplikována ve společnosti Česká rafinérská, a.s.). To umožní řízení postupu prací, zaznamenávání stavu zařízení a analýzu trendů výkonnosti [3]. Navíc je nezbytné zajistit informovanost o tom, kde se použijí různé metodiky, a definovat role různých profesí, u kterých se metodika uplatní. Protože údržbové a inspekční práce, které vyplynuly z procesu RRM, se v převážné míře definují na základě stavu procesu a předpokladů učiněných v době analýzy, je třeba vždy provést revizi těchto strategií, pokud dojde ke změně provozních nebo procesních podmínek nebo pokud se skutečná spolehlivost zařízení ukázala jako výrazně odlišná od předpokladů učiněných v době analýzy. Kombinací uvedených technik je dosahováno preventivními aktivitami a inspekčními metodami eliminace provozních rizik a správných praktik při využívaní zařízení i v chemických a rafinérských provozech. Výhodou RRM je sladěný a strukturovaný přístup spočívající v následujícím [8]: – metodika poskytuje konzistentní a uniformní způsob hodnocení rizika, – snižuje se pracovní zatížení, jelikož výsledky analýzy z jedné metodiky mohou být použity v druhé, – zlepšuje se synergie jednotlivých základních metodik, výsledkem čehož je to, že přínosy kompletní studie RRM budou větší než součet přínosů jednotlivých metodik, – vytvoří se lepší porozumění a schopnost aplikovat činnosti vycházející z hodnocení rizika v rámci personálu z různých oblastí jedné provozní jednotky. Mezi další výhody plynoucí z aplikací jednotlivých metodik patří: – optimální spolehlivost a dostupnost zařízení, – snížení nákladů na údržbu a zachování požadované dostupnosti a spolehlivosti zařízení, – zajištění technické integrity, – existence jedné databáze pro registraci údajů o údržbě, inspekci a jištění, – existence jednoho zdroje pro plány a rozhodnutí v oblasti údržby, CHEMagazín • Číslo 2 • Ročník XXIII (2013)


inspekce a jištění. Základní pravidla údržby dle RRM lze shrnout takto: – údržba zálohového zařízení se neprovádí v zarážce, – poruchy nelze eliminovat, lze pouze snížit jejich následky nebo pravděpodobnost jejich vzniku, – cílem u většiny zařízení by mělo být provádět preventivní údržbu na základě stavu zařízení, – je třeba se zaměřit na efektivní detekci bodu potenciální poruchy, – provádění předčasné preventivní údržby má za následek buď zvýšené náklady na údržbu, nebo sníženou spolehlivost zařízení, – pozdní provedení preventivní údržby znamená zvýšenou pravděpodobnost výskytu poruchy, – zařízení, jehož selhání má malé následky, se provozuje do poruchy, – selhání zařízení provozujících se do poruchy jsou předvídatelná, tj. lze se na ně dopředu připravit (způsob opravy, náhradní díly atd.).

Výkonnost údržby a její měření Hlavním cílem údržby je pozitivně ovlivňovat hodnotu podniku, tzn. přispívat k růstu výkonů a zároveň efektivně řídit náklady, které jsou s výkonem údržby spojené. Tyto snahy vyústily v koncept tzv. hodnotově řízené údržby (VDM – Value Drive Maintenance), dle kterého jsou opodstatněné pouze ty výkony údržby, které přispívají k tvorbě hodnoty podniku [7]. Předpokladem efektivního hodnotového řízení údržby je měření její výkonnosti s využitím indikátorů výkonnosti (tzv. metrik) [19]. Proces měření výkonnosti údržby (MPM – Maintenance Performance Measurement) je definován jako multidisciplinární proces měření a odůvodňování hodnoty vytvořené investicí do údržby při zohlednění požadavků vlastníků nahlížených strategicky z hlediska celkové podnikatelské prosperity [14]. Přístupy k měření výkonnosti a efektivity údržby byly v minulosti zatíženy značnou mírou subjektivismu. Stále existují nejednoznačnosti v tom, které parametry porovnávat a jak získané výsledky interpretovat. Určitý systém do metodiky měření výkonnosti údržby vnesla až norma EN 15341, která zobecnila do té doby známé a užívané přístupy a formulovala čtyři kategorie poměrových ukazatelů, které jednoznačně měří všechna rozhodná kritéria výkonnosti údržby. Jedná se o tyto kategorie indikátorů: ekonomické, technické, organizační a bezpečnostně-environmentální [17]. Příklad některých typických indikátorů dle EN 15341 používaných v jednotlivých kategoriích uvádí tabulka 1. Podobně jako v Evropě i v USA vznikl systém metrik SMRP (Society for Maintenance and Reliability Professionals). Na rozdíl od EN 15341 jsou indikátory seskupeny do pěti kategorií: obchod a management, spolehlivost procesu výroby, spolehlivost zařízení, organizace a vůdcovství, řízení práce [6]. Tab. 1 – Příklad typických indikátorů podle kategorií (Zdroj: [17]) Kategorie indikátorů

Indikátor

Ekonomické

Celkové náklady na údržbu * 100 % Reprodukční hodnota majetku

Technické

Celkový provozní čas * 100 % Celkový provozní čas + čas nefunkčnosti způsobený údržbou

Organizační

Počet pracovníků vlastní údržby * 100 % Celkový počet vlastních zaměstnanců

Bezpečnostně -environmentální

Počet zranění * 100 % 1 milion odpracovaných hodin

Takto získané ukazatele lze využít pouze komparativním způsobem, tzn. v případě, kdy jsou porovnávány se stejnými ukazateli jiných obdobných podniků (tzv. benchmarkingové porovnání), odvětvovými průměry nebo s tzv. nejlepšími praktikami (The Best Practices). Soubory indikátorů, které slouží jako metriky procesů Dokončení na další straně

57

22.3.2013 14:15:44


údržby, lze členit na „předbíhající“ (leading), měřící efektivitu vstupů, „koincidenční“ (coincidental), měřící efektivnost v okamžitém čase, a „zpožděné“ (lagging), měřící efektivitu výstupů již završených procesů údržby. Předbíhající indikátory jsou označovány jako provozní či operační a jejich žádoucí úrovní lze ovlivňovat kvalitu výstupů. Předbíhající indikátory tak varují uživatele, že cíl nebude dosažen, ještě před tím, než se objeví problém. Zpožděné indikátory jsou vesměs představovány finančními indikátory a slouží k monitorování již ukončeného procesu [17]. Tyto indikátory nejsou predikční. Teprve vzájemné propojení předbíhajících a zpožděných indikátorů umožňuje kontrolovat proces výkonnosti údržby. Metriky, které jsou využívány k měření výkonnosti údržby, mohou být tvrdé1) nebo měkké2). Obrázek 2 ilustruje integrovaný model měření výkonnosti údržby (MPM), zahrnující vzájemné vazby mezi vstupy, procesy, výstupy a uplatněnými indikátory a metrikami (Input-Process-Output Model – IPO). Využívání jednotlivých typů metrik je do určité míry flexibilní a záleží vesměs na provozní jednotce, jaký typ metriky si pro daný typ procesu zvolí [12]. Obr. 2 – Indikátory měření a vyhodnocování výkonnosti údržby (Zdroj: Vlastní zpracování dle [17])

Závěr Řízení procesu údržby v chemickém průmyslu představuje jednu z nejvýznamnějších aktivit, která vymezuje nároky na systematičnost a koordinační schopnost. Úspěšné provádění údržby majetku je spojeno s aplikací moderních technik, které při svém využití v českém chemickém průmyslu prokázaly nevyhnutelnost volby formalizovaných a systémových přístupů k řízení procesu údržby. Specifikum chemického průmyslu spočívá ve značné náročnosti provádění údržby zařízení vzhledem k tomu, že její efektivní realizace nejenom zefektivňuje provoz podniku (a tím zajišťuje tvorbu zisku, resp. zvyšování hodnoty podniku pro jeho vlastníky), ale i zajišťuje bezpečnost provozu (která zejména v chemickém průmyslu je jedním z nejrizikovějších faktorů) a prevenci případných negativních dopadů na životní prostředí (v případě neplánovaných odstávek zařízení, příp. havárií zařízení). Selhání procesu údržby v chemickém průmyslu může způsobit významné ztráty. Úspěšné provádění procesu údržby je spojeno s aplikací takových technik, jakými jsou RCM (Reliability Centered Maintenance) – Údržba zaměřená na bezporuchovost, RBI (Risk Based Inspection) – Inspekce na základě rizika a SIFpro (Safety Instrumented Function) – Klasifikační a implementační metodika pro instrumentální jištění. Neoddělitelným faktorem výkonu údržby je její řízení zaměřené na tvorbu hodnoty podniku. K tomuto účelu se využívají účelově nastavené indikátory, tzv. metriky, které lze rozdělit podle typu na ekonomické, technické, organizační a bezpečnostně-environmentální. Z časového hlediska mohou být předbíhající, koincidenční nebo zpožďující. Porovnáním takto získaných indikátorů s konkurencí, odvětvovými průměry nebo s tzv. nejlepšími praktikami v oboru lze vyhodnotit kvalitu výkonu údržbářských činností v daném podniku.

58


Pozn.: 1) Tvrdé metriky jsou kvantifikovatelné nebo objektivně existující. Např. počet výpadků technologického procesu za směnu. 2) Měkké metriky jsou kvalitativní, založené na úsudku, vesměs subjektivní a jsou založeny na vnímatelných údajích. Např. spokojenost zákazníků se službou nebo manažerské ohodnocení postoje pracovníků k zákazníkům. Financováno Vysokou školou ekonomie a managementu, o.p.s.

Literatura [1] API RP 580, Risk Based Inspection. 2nd ed. American Petroleum Institute, 2009. [2] CROUHY M., GALAI D., MARK R. The Essentials of Risk Management. McGraw-Hill Companies, 2006. ISBN 0-07-142966-2. [3] ČSN IEC 60300311: 2000, Management spolehlivosti – Část 311: Návod k použití – Údržba zaměřená na bezporuchovost. [4] ČSN IEC/ISO 31010:2010, Management rizika – Techniky posuzování rizika. [5] FOTR J., SOUČEK I. Investiční rozhodování a řízení projektů. Praha: Grada Publishing, 2010. ISBN 978-80-247-3293-0. [6] GRENČÍK J. Porovnání KPI údržby v USA a Európe. Spravodaj ATD SR, 2011, č. 1,2, s. 17 – 25. ISSN 1337-8252. [7] HAARMAN M., DELAHAY G. Value Driven Maintenance – New Faith in Maintenance. Dordrecht, 2004. Dostupné z: http:// www.mainnovation.com/uploads/media/2002-03_otm-en.pdf. [cit. 2012-09-29]. [8] HAVLŮ V. Zefektivnění procesu údržby pomocí metodik pro hodnocení rizik. Přednáška na setkání vrcholových manažerů k problematice „Správný management majetku a jeho údržby – vyšší výrobní potenciál firmy“, Liblice, 2010. [9] ISA TR84.00.022002 Part 1. Safety Instrumented Functions (SIF) Safety IntegrityLevel (SIL) Evaluation Techniques Part 1. Introduction, The Instrumentation, Systems, and Automation Society, 2002. [10] KISLINGEROVÁ E. Manažerské finance. Praha: C. H. Beck, 2004. ISBN 80-7179-802-9. [11] KISLINGEROVÁ E., HNILICA J. Finanční analýza krok za krokem. Praha: C. H. Beck, 2008. ISBN 978-80-7179-713-5. [12] LEGÁT V. a kol. Management a inženýrství údržby. Praha: Professional Publishing, 2013. [13] MOUBRAY J. Reliability Centred Maintenance. ButterworthHeinemann, 1997. ISBN 0831131462. [14] PARIDA A. Development of a Multi-criteria Hierarchical Framework for Maintenance Performance Measurement: Concepts, Issues and Challenges. Doctoral thesis, Luleå, University of Technology, 2006. ISBN LTU-DT-06/37-SE. Dostupné z http://epubl.ltu.se/1402-1544/2006/37/index-en.html, [cit. 2012-08-16]. [15] SOUČEK I., ŠPAČEK M. Přednáška na setkání vrcholových manažerů k problematice „Správný management majetku a jeho údržby – vyšší výrobní potenciál firmy“, Liblice, 2012. [16] SOUČEK I., ŠPAČEK M., HYRŠLOVÁ J. Ekonomika a řízení podniků v chemickém průmyslu (8) – Řízení investičního procesu v chemickém průmyslu. Chemagazín, XXII (2012), 5, s. 48. [17] STENSTRÖM C., PARIDA A., KUMAR U., GALAR D. Maintenance Value Drivers, Killers and Their Indicators. Proceedings from International Conference on Maintenance Performance Measurement & Management, Lulea, Švédsko, 2011. ISBN 978-91-7439-379-8. [18] STERN J. M., SHIELY J. S., ROSS I. The EVA Challenge: Implementing Value-Added Change in an Organization. Wiley, 2003. ISBN 0-471-47889-X. [19] ŠPAČEK M. Ekonomické a manažerské nástroje měření a vyhodnocování údržby. Sborník mezinárodní odborné konference Údržba 2012, 2012, s. 109. ISBN 978-80-213-2312-4. CHEMagazín • Číslo 2 • Ročník XXIII (2013)

22.3.2013 14:15:45


[20] VEBER J. a kol. Management. Základy, prosperita, globalizace. 2. vyd. Praha: Management Press, 2009. ISBN 978-80-7261-200-0.

Abstract MANAGEMENT OF MAINTENANCE PROCESS IN CHEMICAL INDUSTRY Summary: Management of maintenance process in chemical industry is the complex of sophisticated activities allowing safe and reliable operation of the assets. It is recommended to apply sophisticated tools to formalize maintenance

management approaches, which allows applying predictable solutions to problems. Assets operation and cost efficient utilisation of equipment preventing operational losses which often exceed maintenance costs themselves, are also addressed. The prerequisite for effective maintenance management is the application of Value Driven Maintenance concept, which ensures that all the maintenance activities belong to company value drivers. This concept takes advantages of the system of properly set metrics, which transform maintenance performance efficiency into easily measurable and controllable figures. Key words: Chemical industry, maintenance process, refining industry, RRM, SIFpro, RCM, RBI, performance measurement

osobnosti české chemie

K životnímu jubileu Ing. Vladimíra Dufka, CSc. Ing. Vladimír Dufek, CSc. (*3.2.1928), absolvent VŠCHT Praha v letech 1947–51, prokázal svou příslušnost ke skupině nazývané později jako workoholici nástupem do pracovního poměru již v posledním ročníku studia. Na nočních směnách v tehdejší Tesle Hloubětín pravidelně kontroloval teplotu pecí ve známé budově Always. Občas se tam setkával s tehdejším vedoucím výzkumu profesorem Wernerem Espem, který ho seznamoval s optimalizací výroby práškového železa, používaného k přípravě elektronických součástí.

počet jeho odborných publikací čísla 65. Účastnil se tehdy zavádění licence samomazných materiálů Glacier ve slovenském závodě ZVL Dolný Kubín a dostal nabídku stát se zaměstnancem anglické firmy. Rozhodl se ji odmítnout, podobně jako nabídku přejít do výzkumu TU Wien po okupaci naší země. Stal se pouze členem elitní International Plansee Society for Powder Metallurgy a později také nově vytvořené European Powder Metallurgy Association.

přeložena i do němčiny a vyvolala zájem především v Rakousku.

Po vojenské prezenční službě v letech 1951–53 přešel do nově konstituovaného Výzkumného ústavu pro práškovou metalurgii ve Vestci u Prahy. Tam vedl výzkum jiný pracovník německé národnosti, profesor Curt Agte, jeden za zakladatelů předválečného vývoje slinutých nástrojových materiálů. Novým tématem se mu stala neoxidová keramika, do níž se řadí nejen soustavy karbidů (výzkum byl zaměřen na přísadní karbidy tantalu a niobu k soustavě WC-Co) ale také nitridy, boridy a silicidy, při jejichž slinování je nezbytná ochranná atmosféra, popřípadě vakuum. V důsledku reorganizačních změn a odchodu profesora Agteho do tehdejší NDR převzal Ing. Dufek úkol dokončit vývoj kovokeramických kompozitů pro brzdová a spojková obložení. Zavedení jejich výroby roku 1965 v závodě Potštejn, který dodnes nese název Diafrikt, nahradilo karcinogenní osinkové materiály, jednak v automobilovém a leteckém průmyslu, jednak ve strojírenství, kde přispělo k rychlému zavedení automatizace pochodu obrábění (CAD-CAM). V tomtéž roce vyšla jeho první monografie KOVOKERAMICKÉ TŘECÍ MATERIÁLY (SNTL Praha). O svých výsledcích referoval na mezinárodních konferencích v Londýně (1966), Krakově a Moskvě (1967). Dostal též pozvání na konferenci EUCHEM (1965) v rakouském Semmeringu, kde přednesl these své disertace „O monoxidech prvních čtyř přechodných prvků“, obhájené na Katedře anorganické chemie VŠCHT v Praze, vedené profesorem Petrů.

V souvislosti s přípravou prognózy rozvoje do roku 2000 se stal na jeden rok zaměstnancem Federálního ministerstva pro technický a investiční rozvoj, brzy je však musel jako nestraník opustit.

TÝDEN VĚDY, VÝZKUMU A INOVACÍ PRO PRAXI

Když v roce 1968 tehdejší čtyřicátník bilancoval, dosáhl vedle zmíněné monografie

V roce 1988 jako čerstvý důchodce dosáhl počtu 125 příspěvků v tuzemských i zahraničních časopisech. Jeho hlavním úspěchem v té době bylo vypracování technologie výroby hexagonálního nitridu boritého pro výrobu tzv. odtrhovacích kroužků, nezbytných pro zavedení horizontálního plynulého lití oceli. Výrobní plán na výrobu 22 milionů kroužků ročně však předběhl dobu a ztroskotal jak pro nepřipravenost hutního průmyslu, tak i z konkurenčních důvodů. O deset let později měl za sebou přednášky na dvou Světových kongresech o práškové metalurgii (Paříž 1994, Granada 1998) a řadě mezinárodních sympoziích (Stockholm 1996, Washington 1996) a podílel se na rozvoji výroby wolframu v závodě Osram Bruntál, který se stal v roce 2001 nejlepším investorem v ČR. Počet příspěvků se v roce 1998, kdy bylo jubilantovi 70 let, blížil číslici 200. Aktivní přednáškovou činnost zakončil roku 2005 na Evropském sympoziu o práškové metalurgii v Praze, na jehož přípravě se podílel od jmenování do přípravného výboru EPMA rok před tím na obdobném sympoziu ve Vídni. Na počátku letošního roku se může pochlubit číslicí 270, neboť k tomu přibyly i monografie historického charakteru; poslední z nich se zaměřila na světově uznávanou dvojici uměleckých sklářů, Leopolda Blaschky a jeho syna Rudolfa, s názvem „Skleněný svět Blaschků“. Kniha byla



Kromě vědecké a výzkumné činnosti se také věnoval sportu, nejdříve aktivně, později jako funkcionář prvoligových oddílů. Záslužná byla i jeho několikaletá činnost člena Horské záchranné služby v Jeseníkách. Vlastimil Brožek, VŠCHT Praha, [email protected]

15.–19. 4. 2013, Kouty nad Desnou, Jeseníky, Hotel Dlouhé Stráně Zveme vás k účasti a prezentaci odborných příspěvků. Zúčastněte se trojice odborných akcí, zveřejněte inzerci v tištěném programu, prezentujte svoji ﬁrmu u výstavního stolku, umístěte banner v prostorách konference. Stále je možné zasílat přihlášky. Odborný program bude probíhat v přednáškových sekcích a ve vývěskové sekci. Přihlašovací formulář a program naleznete zde:

www.tretiruka.cz/konference/ Od pondělí 15. 4. se bude konat 22. CHEMICKO-TECHNOLOGICKÁ KONFERENCE

Od středy 17. 4. se budou konat 8. symposium ODPADOVÉ FÓRUM 2013 a 4. konference OZE 2013 – Obnovitelné zdroje energií.

O D PA D OV É FÓRUM 2013 Sborníky na CD ROM pro všechny účastníky.

Těšíme se na Váš zájem a setkání s Vámi. Pořádá CEMC ve spolupráci s PCHE. Kontakty:

www.tretiruka.cz/aaa/kontakt/ CEMC, Ing. Jiří Študent 28. Pluku 524/25, Praha 10, 101 00 tel.: 274 771 353, fax: 274 775 869 [email protected] PCHE, Ing. Jaromír Škarka, CSc. Na Dračkách 13, Praha 6, 162 00 [email protected]

CheMagazin s logem březen 2013.indd 1

59

20.3.2013 15:17:30

22.3.2013 14:15:45

aktuálně

Vědci Mendelovy univerzity v Brně učinili významný objev v léčbě rakoviny Brno 31. 1. 2013 – Vědci z Mendelovy univerzity v Brně našli způsob, jak transportovat léky do nádorem postižené buňky, aniž by toxické sloučeniny zasáhly zdravé orgány. A to pomocí nanotransportéru léčiv. Právě značná toxicita chemoterapie v současné době neumožňuje aplikaci dostatečně vysokých dávek cytostatik potřebných ke zničení nádorových buněk. Za vším stojí objev proteinu apoferitinu, který dokáže ve své dutině vázat molekuly léčiv a cíleně tak dopravit lék k postižené tkáni. Tento objev zařadil tým Ústavu chemie a biochemie mezi excelentní vědecká pracoviště ve výzkumu cíleného transportu nanočástic v nanomedicíně. V léčbě nádorových onemocnění má výzkum vědců Mendelovy univerzity v Brně celosvětový význam. Vědcům Ústavu chemie a biochemie Mendelovy univerzity v Brně se podařilo odstraněním atomů železa z feritinu získat protein apoferitin, který svou strukturou vytváří „klec“ umožňující vázat molekuly. Takto vzniklá dutina může být využita pro úschovu dalších iontů nebo molekul. Kromě toho lze modifikovat i povrch apoferitinu. „To otevírá další možnosti efektivnějšího využití transportu uzavřených léčiv k cílovým buňkám s minimalizací vedlejších účinků, zvláště pak toxicity vůči necíleným orgánům,“ říká prof. Ing. René Kizek, Ph.D. Obr. – Prof. Ing. René Kizek, Ph.D. v laboratoři

V nemocnicích už za několik let Výzkum využití apoferitinu při léčbě nádorových onemocnění je ve fázi přípravy praktických experimentů. Ty jsou nutné k prověření technologie před jejím nasazením do běžného využití v medicíně, což může trvat ještě několik let. Pokud se tato nová metoda léčby osvědčí, půjde o důležitý prostředek boje proti rakovině. Pro realizaci experimentálních testů a následných klinických zkoušek bude Mendelova univerzita v Brně hledat vhodného partnera. Jednoduché použití Aplikace apoferitinu do organismu nebude složitá. „Předpokládáme klasické injekční podání pravděpodobně s vazbou na magnetizovatelnou mikročástici. Transport probíhá krevním řečištěm – jde o přirozenou molekulu těla. Kromě toho je apoferitin vybaven specifickými molekulami pro cílenou vazbu k danému typu

60

Monitor_2-2013.indd 60

nádorové buňky. V místě vazby se pak díky změně prostředí uvolní cytostatikum do okolí,“ upřesňuje prof. Kizek. Ve světě se již s různými metodami cíleného transportu léčiv experimentuje. Výhodou metody vyvinuté na Mendelově univerzitě v Brně je zejména použití vhodnějšího proteinu – apoferitinu, který proti jiným proteinům umožňuje cílené uzavírání léčiva do své struktury. Mendelova univerzita v Brně již podala na objev vědců z Ústavu chemie a biochemie přihlášku vynálezu, patentovou ochranu chce rozšířit i do zahraničí. »»www.mendelu.cz

ECHA zpřístupnila platformu Classification & Labelling Helsinki, 31. 1. 2013 – Publikace platformy C&L je jednou z iniciativ ECHA (European chemical agency) na podporu firem, aby mohly aktivněji pracovat na kvalitě svých oznámení, aby lépe plnily své zákonné povinnosti a v případě potřeby mohly přijít s dohodnutými položkami ve výčtu C&L. Poskytuje snadný a bezpečný způsob jak firmy kontaktovat s oznamovateli nebo žadateli ohledně stejné látky. Cílem je usnadnit dodržování nařízení CLP a zlepšit celkovou kvalitu veřejných údajů v přehledu vlastních C&L. To bude také přínosem pro malé a střední podniky, které budou moci sledovat klasifikace ustanovené většími společnostmi. Platforma C&L je jednoduchá a snadno pochopitelná. Je přístupná buď přes web stránky C&L Inventory na webu ECHA. Ke každé látce jsou dostupná témata diskuzí, pokud někdo zjistí nějaké nesrovnalosti ve své Inventory summary page. Každá diskuzní skupina je přístupná pouze registrantům a oznamovatelům, kteří jsou přihlášeni jako oznamovatelé pro určitou látku. Jakmile se dosáhne shody na společné klasifikaci a značení, společnosti to neprodleně oznámí Agentuře a upraví svá oznámení na REACH-IT. Tyto změny jsou zároveň reflektovány na veřejné stránce ECHA C&L Inventory. Agentura je organizátorem veřejného webináře, který bude v březnu zaměřený na použití této platformy. www.echa.org

LANXESS posiluje své aktivity v oblasti výroby vysokovýkonného kaučuku São Paulo/Leverkusen, 11. 3. 2013 – Lanxess posiluje své postavení největšího výrobce vysokovýkonného kaučuku. Na základě studie proveditelnosti se německý chemický koncern pro specializované produkty rozhodl přejít ve svém jihobrazilském závodě Triunfo (Rio Grande do Sul) z výroby emulzních butadien-styrenových kaučuků (E-SBR), které se používají v konvenčních pneumatikách, na výrobu roztokových butadien-styrenových kaučuků (S-SBR), které nalézají uplatnění ve vysokovýkonných „zelených pneumatikách“.

LANXESS je první společností, která realizovala takovou přestavbu závodu. Budoucí kapacita výroby S-SBR v Triunfo ve výši 110 000 tun za rok se nijak neliší od dosavadní kapacity výroby kaučuku E-SBR. Změna výrobní technologie si vyžádala investice ve výši 80 milionů EUR, která bude financována z vlastních zdrojů společnosti LANXESS. Závod začne vyrábět nejmodernější kaučukové směsi S-SBR na konci roku 2014. E-SBR se používá převážně k výrobě a protektorování pneumatik pro nákladní vozidla. LANXESS je největším výrobcem vysokovýkonných kaučuků na světě, včetně S-SBR a polybutadienových kaučuků na základě neodymové technologie (Nd-PBR) prodávaných pod značkou Buna. Globální růst poptávky po obou druzích kaučuku do roku 2017 se odhaduje přibližně na 10 procent ročně v důsledku vyššího zájmu spotřebitelů o hospodárnější a ekologičtější „zelené pneumatiky“. LANXESS v uplynulých dvou letech zvýšil svou globální kapacitu výroby vysokovýkonných kaučuků S-SBR a Nd-PBR o 70 000 tun za rok. Společnost toho dosáhla zvýšením efektivity výroby ve svých závodech v Dormagenu (Německo), Orange (USA) a Cabo de Santo Agostinho (Pernambuco/Brazílie). LANXESS navíc vyrábí S-SBR ve svém francouzském závodě Port Jérôme. LANXESS kromě toho položil loni v září základy pro nový nejmodernější závod na výrobu Nd-PBR v Singapuru, který bude uspokojovat především poptávku rostoucího pneumatikářského průmyslu v Asii. Závod budovaný celkovou investicí ve výši 200 milionů EUR bude mít kapacitu 140 000 tun za rok a zahájí činnost v první polovině roku 2015. »»www.lanxess.de

Unikátní trubička do krku se stala nejlepší českou inovací Praha, 27. 2. 2013 – Nejlepší tuzemskou inovací roku 2012 se stal projekt Degradabilní jícnový stent s degradabilním potahem, který pomáhá pacientům s onemocněním jícnu. Jedná se o trubičku, která rozšíří zúžený jícen například při nádoru, autonehodě nebo v jiné krizové situaci. Hlasovalo pro ni 41 procent účastníků Festivalu Česká inovace, který se konal 27. února v Národní technické knihovně v Praze. Autorem vítězného projektu, který byl zařezen do kategorie Inovační hvězda určené pro malé a střední firmy, je společnost Ella – CS. Primárně je určen lékařům ošetřujícím pacienty s poškozením jícnu, léčba je pro ně komfortnější a méně nákladná. Tento produkt je světovým unikátem. Tato jícnová trubička vznikla na základě poptávky po speciální výztuži, která se musí vstřebat. Dá se zavést do trávicího traktu nebo do dýchacích cest, investice do tohoto produktu se pohybovala v řádu miliónů korun, popisuje autor projektu, vystudovaný lékárník Karel Volenec. Vítězný projekt vzešel z vítězů pěti kategorií soutěže Česká inovace. V kategorii Inovativní nápad určené jednotlivcům a studentům porota vybrala projekt týmu Masarykovy univer-


22.3.2013 14:16:35

aktuálně

zity v Brně nazvaný „Tvorba aerosolu vzorků pomocí tepelného odpařování diodovými lasery“. Metoda funguje pro určování přítomnosti kovů, jako je olovo, cín, zinek či kobalt v nejrůznějších kapalinách, krvi nebo v potravinách. Její výhodou je především nízká cena, vysoká rychlost a snadný transport. V kategorii Nadějná inovace zahrnující živnostníky a začínající firmy zvítězil projekt firmy Flexicat tools nazvaný Nástroje a technologie pro tmelení a broušení velkých a zakřivených ploch. Inovace je jedinečná díky unikátnímu rozložení tlaku na celou pracovní plochu a využití principu stěrače. Broušení je rychlejší a spotřebuje méně materiálu. V úplně nové kategorii Veřejná správa uspěl Program vytváření a rozvíjení zájmu žáků o vědecké a technické obory v Pardubickém kraji, jehož autorem je Asociace pro mládež, vědu a techniku. Inovace je zaměřena na ovlivňování zájmu žáků základních škol o vědecké a technické obory. Program umožnil v Pardubickém kraji experimentálně ověřit, že je možné v průběhu pěti let zapojit do aktivit na úrovni kraje až tisíc žáků, pedagogů, rodičů i odborníků a propojovat vzdělávací soustavu s praxí. Vybíralo se ze 110 přihlášených projektů Celkem se do soutěže Česká inovace přihlásilo 110 projektů z různých sfér průmyslu, obchodu, vědy nebo státní správy. Finalisty v pěti kategoriích vybírala porota z řad ředitelů firem, vědeckých a akademických pracovníků i novinářů. Cílem soutěže je pomoci zajímavým inovacím k uplatnění na trhu, vzájemně propojit jejich autory a vytvářet v Česku inovativní prostředí. »»www.festival-cin.cz

Polymer Institut Brno vyráběl loni nejvíce ve své historii Brno, 11. 3. 2013 – Polymer Institut Brno (PIB), který patří do skupiny Unipetrol, má za sebou nejúspěšnější rok ve své historii, co se objemu produkce týče. Tržby z výroby v roce 2012 dosáhly 165 milionů korun, což je 15,5% meziroční nárůst. K lepším výsledkům přispělo zejména zprovoznění nové granulační linky na výrobu širokého spektra koncentrátů aditiv. Polymer Institut Brno nyní disponuje efektivnější výrobou, širším produktovým portfoliem a navýšením kapacity o zhruba 40 %. „V loňském roce bylo vyrobeno 1150 tun koncentrátů, což je nejvíce v historii firmy,“ říká Karel Šula, vedoucí odboru marketingu a obchodu Polymer Institutu Brno. „Také výroba barevných koncentrátů v posledních dvou letech zaznamenala významný růst díky průniku do sortimentu umělých trav. V loňském roce bylo jen pro tento účel vyrobeno 150 tun barevných koncentrátů a celkový objem výroby barevných koncentrátů dosáhl 375 tun,“ dodává Karel Šula. UV stabilizátory poskytují materiálům, jako jsou například folie, pásky, vlákna a další výrobky, ochranu proti ultrafialovému záření. Druhým nejvýznamnějším produktem jsou barevné koncentráty pro řadu polymerů jako jsou např. PP, PE, PC, ABS, San a další. Barevné koncentráty z produkce Polymer Institutu Brno

jsou laděny na zakázku podle zákaznických vzorů, barevných stupnic Panthone a RAL, případně dle jiných požadavků zákazníka. Významnou součást produkce institutu pak tvoří také retardéry hoření (75 t/rok), které nacházejí své uplatnění převážně v elektrotechnickém průmyslu, a thermostabilizační koncentrát Makrostab Thermo (86 t/rok). Investice do nové granulační linky v loňském roce dosáhla hodnoty 12 milionů korun. Linka je tvořena dvoušnekovým extruderem s výkonem až 300 kg/h (záleží na typu zpracovávaného materiálu), má patery dávkovací váhy, je vybavena podvodní granulací a čerpadlem s kontinuální filtrací taveniny, což umožňuje vyrábět koncentráty pro náročnější aplikace, jako jsou vlákna nebo netkané textilie. Vyrobený granulát je dopravován podtlakovou pneumatickou dopravou do zásobníku produktu a dále pytlován na poloautomatické váze. »»www.polymer.cz

Nejlepší mladý chemik je z Pardubic Pardubice, 12. 3. 2013 – Ve čtvrtek 7. března se v prostorách ABC klubu Na Olšinkách uskutečnilo slavnostní vyhlášení 6. ročníku soutěže Hledáme nejlepšího mladého chemika. Soutěže se zúčastnilo více než 2 500 žáků osmých a devátých tříd ze 108 základních škol pěti krajů: Pardubického, Královéhradeckého, Středočeského, Libereckého a Kraje Vysočina. Přestože většinu soutěžních kategorií opanovala ZŠ Cerekvice, pomyslný titul krále mladých chemiků nakonec zůstal v Pardubicích. Slavnostního zahájení se krátkým proslovem ujala náměstkyně hejtmana Pardubického kraje Jana Pernicová, pod jejíž záštitou se soutěž konala, a Ladislav Novák, ředitel Svazu chemického průmyslu ČR. Ze čtyř soutěžních kategorií byla jako první vyhlášena kategorie Nejlepší projekt. Letošní zadání, které znělo „Chemie snadno a lehce“, se pokusilo originálně uchopit a poutavě zpracovat 10 třídních kolektivů. Nejzdařilejší projekt s názvem „Dobrý učitel chemie“ vytvořili žáci ZŠ Cerekvice nad Loučnou pod vedením Dagmar Víškové. Jejich prezentace obsahovala mimořádně citlivý a poučený přístup k žákům třetí třídy, kterým jejich učitelé – deváťáci srozumitelnou a hravou formou přiblížili základní chemické pochody. „Naši mladí učitelé postupovali stejnou metodou, jakou učím já: potravu pro mozek a rozum okořením značnou dávkou citu a empatie, tak aby myšlenka byla chutná a dobře stravitelná. Možná proto se mi daří děti pro chemii nadchnout,“ říká Dagmar Víšková, jejíž třída vyhrála přenosnou laboratoř od firmy Lach-Ner a další ceny. Druhé místo obsadila ZŠ Brandýs nad Orlicí s projektem „Vlastnosti vody“. Jako třetí skončila ZŠ Studánka Pardubice, jejíž projekt nesl název „Škola hrou“. Dalších sedm týmů, které se účastnily projektové části, bylo odměněno vouchery v hodnotě 500–700 Kč a dárkovými taškami společnosti Lach-Ner. Nově vyhlášenou kategorií byla letos Soutěž o školu s nejlepšími mladými chemiky. O konečném pořadí rozhodl součet bodových zisků všech žáků školy jak v soutěži jednotlivců, tak v projektech. Na prvním místě se umístila opět ZŠ Cerekvice nad Loučnou, druhé místo ob-



sadila ZŠ Dubina-Pardubice a jako třetí skončila ZŠ Polabiny 1 – Pardubice. Třetí v pořadí přišla na řadu kategorie Nejlepší učitel. Tím se stal ten kantor, jehož svěřenci získali nejvyšší součet bodů v soutěži jednotlivců i v projektové části. I tuto kategorii opanovala ZŠ Cerekvice nad Loučnou, respektive Dagmar Víšková. „My jsme malá obec a naše škola nemá potřebné vybavení. Všechny tyto úspěchy mají pro nás ohromný význam,“ řekla šťastná vítězka, kterou přijel podpořit autobus plný dětí a rodičů včetně starosty obce. Nejlepší učitelka byla oceněna wellness pobytem v hodnotě 3 000 Kč dle vlastního výběru, dárkovou taškou, pohárem a diplomem. Druhé místo obsadila Libuše Výborná ze ZŠ Dubina – Pardubice. Na třetím místě se umístil Miloš Fofoňka ze ZŠ Polabiny 1 – Pardubice. Zvláštní cena pak byla udělena Aleně Volejníkové ze SPŠCH Pardubice za organizaci a odbornou garanci soutěže. Hlavní soutěžní kategorií byla tradičně Soutěž jednotlivců – Nejlepší mladý chemik, kterým se po dramatickém a napínavém klání stal Pardubák Filip Kolman ze ZŠ Polabiny 1. Jindy poklidným a vyrovnaným dojmem působící mladý muž se ze svého vítězství nepokrytě radoval. „Ano jsem šťastný, že jsem to dokázal! Tušil jsem sice, že bych mohl uspět, soutěž mi nepřipadala extrémně těžká, ale na vítězství jsem rozhodně nepomýšlel,“ komentoval svůj úspěch nejlepší mladý chemik, který získal iPad Mini 16 GB, dárkovou tašku od FCHT Univerzity Pardubice, pohár a diplom. Na druhém místě se umístil Josef Jaroměřský ze ZŠ Třebechovice pod Orebem, který vyhrál Sony PlayStation 3, DVD, pohár a diplom. Třetí místo obsadila Jana Krejčíková ze ZŠ Potěhy, jež získala telefon Samsung Galaxy Ace, pohár a diplom. Další čtyři finalisté si odnesli tyto hodnotné ceny a další drobnosti. Pro prvních sedm finalistů ale soutěž ještě neskončila. Postoupili totiž do celostátního finále, které se pod záštitou SCHP ČR uskuteční dne 30. května 2013 v prostorách pořádající Fakulty chemicko-technologické Univerzity Pardubice. „Na akademické půdě poměří své síly 27 nejlepších žáků ze všech regionů, kde soutěž probíhala. Což je téměř celá republika. Půjde tedy o jakési mistrovství ČR v chemii,“ přibližuje Gabriela Čebišová z agentury Czech marketing, která soutěž realizuje. »»www.mladychemik.cz

Platinové termočlánky ze SAFINY expandují do hi-tech průmyslu Jesenice, 13. 3. 2013 – Společnost SAFINA, a.s., přední zpracovatel materiálů s obsahem drahých kovů ve střední a východní Evropě, proniká s výrobou termočlánků z platiny a rhodia do světového hi-tech průmyslu. Objem roční výroby termočlánků se pohybuje ve stovkách kilogramů za rok a za poslední rok dosáhl nárůst výroby 30 %. SAFINA produkuje termočlánky referenční kvality na základě využití inovativní a vysoce komplexní výrobní technologie. Navíc patří mezi přední dodavatele termočlánků, kteří vyrábějí v nejvyšší třídě v sériovém režimu. Dokončení na další straně

61

22.3.2013 14:16:35

aktuálně

SAFINA vyrábí tři druhy termočlánků z platiny a rhodia – „S“: Platina: Platina Rhodium 10 (hlavní využití je v Evropě), „R“: Platina: Platina Rhodium 13 (rozšířeno zejména v USA) a „B“: Platina Rhodium 6: Platina Rhodium 30 (vhodné pro velmi vysoké teploty). Jejich produkce je komplexním souborem více než 40 specifických kroků. Tyto drahé kovy mají nezastupitelnou kvalitu, pokud jde o možnost přesného měření velmi vysokých teplot a jejich korozní odolnosti vůči prostředí. Termočlánky z výrobního programu SAFINY se využívají pro měřicí zařízení v hi-tech odvětvích, kde je hlavní prioritou absolutní bezpečnost a ochrana lidského života. Jedná se zejména o letecký (např. řízení chodu proudových motorů), chemický (citlivé chemické technologie), jaderný, sklářský (zvlákňování skla), ocelářský, automobilový (bezpečnostní čidla), vojenský a elektrotechnický průmysl. Termočlánky SAFINY slouží pro měření teploty také v četných přístrojích využívaných ve zdravotnictví a ve vědě a výzkumu, jsou např. zařazeny do aplikací NASA – americké firmy, jako Cleveland Electric nebo NBS, ze safinských termočlánků montují mimo jiné teploměry pro vesmírné aplikace. „Výroba termočlánků je v naší společnosti na výrazném vzestupu a je charakterizována vysokou specializací. O vývoj know-how a výzkum se stará samostatný projektový tým, zároveň provádíme významné investice do nových technologií. SAFINA má samostatnou akreditovanou kalibrační laboratoř, která prošla klíčovou inovací v roce 2012 a má jedinečné postavení nejen na českém trhu. Za poslední období jsme také investovali nejen do žíhacích pecí a dalších zařízení určených k výrobě, ale také do měřicího systému pevných bodů. Poslední celkové investice do dalšího vylepšení přesáhly 20 milionů Kč,“ řekl Tomáš Plachý, generální ředitel SAFINA. Měření kvality termočlánků se v SAFINĚ provádí pomocí tzv. metody pevných bodů (teplota tání čistých kovů), která zaručuje vyšší preciznost a vyšší kvalitu termočlánků. Jedná se o absolutní metodu pro verifikaci kvality produkce, nepotřebuje žádné referenční body, je absolutní sama o sobě a to SAFINĚ zajišťuje unikátní postavení na celosvětovém trhu. Této metodě přecházela tzv. porovnávací metoda pomocí vzorku – etalonu druhého řádu. Zavedením nové metody v roce 2012 se SAFINA významně posunula v kvalitě měření termočlánků. Dnes vyrábí termočlánky nejvyšší kvality dle norem IEC a ASTM. Testování kvality vyrobených šarží zaštiťuje zkušební laboratoř SAFINY akreditovaná Českým metrologickým institutem. Videoprezentaci termočlánků můžete zhlédnout na: www.youtube.com/user/safinaas. »»www.safina.cz

Nová Laboratoř nanotechnologie v ÚFE AV ČR Praha, 14. 3. 2013 – Nová Laboratoř nanotechnologie zahájila provoz v Ústavu fotoniky a elektroniky Akademie věd ČR v Praze (ÚFE). Jejího slavnostního otevření se ve čtvrtek 14. března 2013 zúčastnil předseda AV ČR prof. Jiří Drahoš a další hosté z pracovišť AV ČR a vysokých škol. Po přivítání ředitelem

62


ÚFE AV ČR doc. Jiřím Homolou představil tento projekt zástupce ředitele ústavu pro technické otázky Ing. Karel Chadt. Přístrojové vybavení Laboratoře nanotechnologie se opírá o elektronový litograf a rastrovací elektronový mikroskop s iontovým dělem a modulem pro hmotnostní spektrometrii sekundárních iontů (FIB-SEM-SIMS). Vybudování Laboratoře nanotechnologie představuje významný moment v moderní historii ÚFE AV ČR. Čisté laboratoře a moderní nanotechnologické přístroje umožní vědcům z tohoto ústavu a také ze spolupracujících pracovišť řešit současné ambiciózní výzkumné projekty v oblasti fotoniky a optoelektroniky i otevřít zcela nové oblasti bádání. Elektronový litograf pořízený v rámci projektu excelence Grantové agentury ČR „Nanobiofotonika pro medicínu budoucnosti“ se uplatní především pro přípravu a charakterizaci fotonických a plasmonických nanonostruktur pro výzkum optických biosenzorů. Obr. – Laboratoř nanotechnologie na Ústavu fotoniky a elektroniky Akademie věd ČR

Profesor Gerhard Lammel, dlouholetý pracovník Max Planck Institute v Německu, vybudoval na Masarykově univerzitě mezinárodní a mezioborový tým, ve kterém pracují studenti a post-doktorští pracovníci z Holandska, Řecka a Slovenska. Skupina vyvíjí globální modely migrace a chování persistentních toxických látek v atmosféře. Výzkum je zásadní nejen z hlediska fundamentálního poznání, ale i v praxi, kde pomáhá předpovídat význam globální změny klimatu pro rizika chemikálií. Druhá nově vzniklá odborná skupina pod vedením dr. Branislava Vrany (dříve působil m. j. v Anglii či Francii) zkoumá ultrastopové hladiny chemikálií ve vodách ČR a Evropy, jako jsou antibitiotika, léčiva, pesticidy ale také umělá sladidla, jako sukraloza. „Běžné mikroorganismy v prostředí pomáhají vodu čistit. Tím, že je však neustále vystavujeme chemickému stresu – např. antibiotikům z odpadních vod – urychlujeme jejich evoluci a vznikají nové kmeny patogenních bakterií, které jsou zcela rezistentní vůči běžným lékům“, uvádí vedoucí výzkumného týmu. Tříletý projekt, který získal více než 26 milionů korun z evropského Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost (CZ.1.07/2.3.00/20.0053) podporuje i další aktivity (mezinárodní workshopy, letní školy, zvané přednášky), stáže českých odborníků na nejlepších zahraničních pracovištích ale i další možnosti spolupráce, které lze sledovat na internetových stránkách. »»www.recetox-networking.cz

Vědci z ÚFE AV ČR nyní vyvíjejí novou generaci biosenzorů, jejichž povrch je tvořen souborem kovových částic nanometrových rozměrů. Tyto struktury dovolí koncentrovat elektromagnetické pole do objemů srovnatelných s velikostí molekul, díky tomu pak lze detekovat extrémně nízké koncentrace biologických látek či pozorovat interakce nízkých počtů biomolekul. FIB-SEM-SIMS pořízený s finančním přispěním AV ČR je víceúčelový nanotechnologický přístroj, který umožní ovlivňování, zobrazování a chemickou analýzu povrchů nanostrukturovaných materiálů s vysokým rozlišením. Nové možnosti dává tento přístroj ve výzkumu ionizačních a excitačních procesů při interakci iontů s povrchy pevných látek, jehož cílem je zvýšení citlivosti a rozlišovací schopnosti metody FIB SIMS. Vysoké rozlišení je nezbytné například pro snímání iontových obrazů příčných řezů optických vláken, která jsou na ÚFE AV ČR předmětem intenzivního výzkumu.

Knižní novinka: Moderní HPLC separace v teorii a praxi

»»www.ufe.cz

Zahraniční experti environmentální chemie se zabydlují v Brně Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí – RECETOX při Masarykově univerzitě v Brně získalo nové posily ze zahraničí. S podporou projektů evropských strukturálních fondů se podařilo přilákat špičkové vědce, kteří založili nové pracovní skupiny a přinesli unikátní expertízu v oblastech výzkumu chemikálií v atmosféře či jejich rizik ve vodách.

Na konferenci Česká chromatografická škola – HPLC 2013 (13.–15. května 2013, v Seči u Chrudimi) bude představena nová publikace zaměřená teoreticky i prakticky na techniku vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC). Jde o dvoudílnou příručku či učebnici v českém jazyce, která si klade za cíl umožnit čtenářům seznámení se základní terminologií a principy HPLC pro usnadnění orientace v odborných textech v anglickém jazyce. V textu jsou systematicky uváděny anglické ekvivalenty českých pojmů, které ocení ze-


22.3.2013 14:16:36

aktuálně

jména studenti a začátečníci. Jedním z největších přínosů práce je široký seznam ne vždy snadno dohledatelných odkazů na původní práce (více než 900 odkazů), které naopak využijí pokročilejší uživatelé, kteří potřebují danou tématiku studovat detailněji. První díl učebnice je rozčleněn do 5 hlavních kapitol, které jsou zaměřeny na teoretické aspekty HPLC a vzájemně se tématicky prolínají. V této části se autoři zabývají základními pojmy chromatografické separace, instrumentací v HPLC, chromatografickými separačními módy, stacionárními fázemi a současnými trendy v HPLC. Uvedené kapitoly přinášejí podrobnou a zároveň velmi názorně zpracovanou tématiku vhodnou jak pro vysokoškolské

studenty, tak pro čtenáře bez hlubšího vzdělání v tomto oboru. Druhý díl se zabývá praktickou částí HPLC, jmenovitě laboratorní praxí v oblasti HPLC, vývojem a optimalizací metody, přípravou vzorku k chromatografické analýze, vyhodnocováním výsledků, validací metod, kvalifikací HPLC systémů a řešením problémů v HPLC. Tato část je zaměřena ryze prakticky a najde uplatnění zejména u čtenářů pracujících v tomto oboru v oblasti průmyslu, farmacie, zemědělství i akademické sféry. Pro lepší srozumitelnost textu a snazší pochopení problematiky autoři využívají bohatou grafickou ilustraci (téměř 300 většinou barevných obrázků v obou dílech) a praktické pří-

klady usnadňující porozumění důležitým informacím a jejich zapamatování. Druhý díl dále přináší řadu prakticky užitečných tabulek, ve kterých jsou zapracovány informace často potřebné při vývoji metod v laboratoři (hodnoty UV cut-off, mísitelnost a viskozita rozpouštědel, pK hodnoty pufrů používaných v HPLC atd.), které čtenář vždy rád najde na jednom místě. Kniha bude k dostání přímo na výše uvedené konferenci nebo později k objednání prostřednictvím České chromatografické školy o.s. Lucie Nováková, Michal Douša a kolektiv: Moderní HPLC separace v teorii a praxi, vydává Vydavatelství Univerzity Palackého v Olomouci, 2013, 1. vydání. »»www.ceskachromatografickaskola.cz

udržitelný rozvoj

JAKÁ JE UHLÍKOVÁ STOPA TITANOVÉ BĚLOBY Mezivládní panel pro změnu klimatu, kterého se účastní vědci a instituce z celého světa, označil v roce 2007 možnou změnu klimatu na zemi jako jednu z největších výzev, které budou čelit národy, jejich vlády, podnikatelský sektor a občané v průběhu dalších desetiletí. Předpokládá se, že vlivem lidské činnosti dochází k zesílení působení skleníkového efektu, zejména v důsledku spalování fosilních paliv. Plynů, které skleníkový efekt intenzifikují, je celá řada, např. metan, oxid dusný, fluorované uhlovodíky, avšak nejrozšířenějším skleníkovým plynem, který vytváří člověk, je oxid uhličitý – CO2. MŽP ČR uvádí ve svém materiálu, že přirozená koncentrace oxidu uhličitého před průmyslovou revolucí byla 280 ppm (tzn. částic CO2 v 1 miliónu částic vzduchu), zatímco dnes je to téměř 400 ppm. Dopady změny klimatu budou nesporně ovlivňovat celý svět a tedy i Českou republiku. Očekává se, že u nás bude ohroženo zejména hospodaření s vodou, s následkem delších období sucha a zvýšeného rizika povodní. Uhlíková stopa je pak číslo udávající množství skleníkových plynů, které se váže na konkrétní výrobu, výrobek, proces či činnost. Může to být vztaženo na naprosto běžnou lidskou činnost, jako je bydlení, relativně běžné výrobní procesy, jako je pekárna či zemědělská farma, případně na velmi komplexní výrobní systémy, jako jsou zpravidla chemické továrny. V takové bilanci se berou v úvahu všechny zdroje skleníkových plynů. Vztáhneme-li to na chemickou výrobu, jde hlavně o používání energií, včetně té elektrické, která si vnáší do chemické výroby svou uhlíkovou stopu ze své výroby v elektrárnách, dále o vlastní energetické zdroje, spalovací procesy (např. sušárny či kalcinační pece), chemické reakce přímo vytvářející skleníkové plyny (např. neutralizace kyselých vod), spalování a skládkování případných odpadů, doprava surovin, meziproduktů, výrobků a odpadů

všemi možnými dopravními prostředky. Finální uhlíková stopa se pak vyjádří jako absolutní množství CO2, které zkoumaná činnost produkuje. Pokud činnost produkuje i jiné skleníkové plyny, jejich množství se přepočte na společný jmenovatel – na množství CO2 dle jejich relativního efektu na oteplování. V případě uhlíkové stopy výrobku se výsledek ještě vztáhne na 1 tunu tohoto výrobku. Výrobková uhlíková stopa může pokrývat celý životní cyklus výrobku – počínaje těžbou suroviny, v našem případě ilmenitu, výrobou dalších potřebných chemických surovin a energií, přes vlastní výrobu zkoumaného výrobku až po jeho použití, např. v nátěrových hmotách či plastech, a po finální odstranění konečných výrobků ve fázi odpadu, vše vždy se zahrnutím vlivu dopravy. Někdy je však praktičtější, jako je tomu i v případě výrobků Prechezy a obecně u široce využívaných chemikálií, omezit výpočet uhlíkové stopy pouze na část životního cyklu – od výroby surovin až po okamžik, kdy hodnocený výrobek opustí bránu podniku. Na problematiku změny klimatu zareagovali i výrobci titanové běloby (TB) sdružení v Asociaci výrobců TB (TDMA), jejímž členem je i Precheza. V roce 2010 bylo dohodnuto, že bude vyhodnocena celoodvětvová uhlíková stopa titanové běloby. Výroba TB je však složitá; kromě toho, že existují dvě základní naprosto odlišné technologie, má každá výrobna své specifické uspořádání ve vztahu ke vstupům do výroby a k řešení vedlejších výrobků. Z toho důvodu dospěli členové TDMA k závěru, že je nutné zpracovat společnou metodiku, která ujednotí způsob výpočtu uhlíkové stopy pro všechny výrobce a výrobny a která by zároveň respektovala principy mezinárodních norem pro hodnocení životního cyklu výrobků a pro výpočet uhlíkové stopy. Vývoj takové metodiky byl při zapojení všech členů TDMA dokončen na konci roku 2011 a následně byl proveden



výpočet, do kterého byly zapojeny všechny výrobny TB na světě v rámci TDMA s použitím vstupních dat roku 2010. Bližší podrobnosti k metodice a výpočtu lze nalézt na webových stránkách TDMA (www.tdma. info) v sekci Sustainability. Výsledkem je, že uhlíková stopa titanové běloby je v rámci odvětví jeho výroby na hodnotě 5,2 tun CO2/t výrobku. Nyní může čtenář namítnout – no, a co s tím? Význam tohoto čísla je v tom, že může sloužit k porovnání s jinými výrobky, např. v případě odběratelů, kteří aplikují v dodavatelském řetězci principy trvale udržitelné ekologické politiky. Pro porovnání z odvětví pigmentů: dle německého svazu chemického průmyslu je uhlíková stopa organických pigmentů 26 tun CO2/t výrobku (s rozpětím cca ±50 %), kovových a perleťových pigmentů 8 tun CO2/t výrobku (±30 %), anorganických pigmentů a plniv 6 tun CO 2/t výrobku (±50 %). Hlavně však může hodnota uhlíkové stopy sloužit samotným výrobcům TB jako výkonnostní ekologický ukazatel, kde se jejich výrobny z pohledu ovlivnění klimatu nacházejí ve vztahu celoodvětvovému ukazateli. Metodika samotná pak pomáhá identifikovat klíčové oblasti, kde je možno dosáhnout dalšího zlepšení, tím snižovat uhlíkovou stopu a tedy vliv výrobny na životní prostředí. Z tohoto pohledu je pozice Prechezy příznivá – výrobna TB v Precheze má totiž nižší uhlíkovou stopu než je průměrná hodnota za celé odvětví výroby TB. Průběžně jsou však činěny další kroky ke zlepšení tohoto ekologického parametru – zejména řadou akcí cílených na úsporu energií či snahou o využití přímých emisí CO2 z výroby. Je při tom evidentní, že další zlepšování uhlíkové stopy má nejen pozitivní ekologický, ale i ekonomický dopad. Ing. Pavel Mikulík, MBA, PRECHEZA a.s., www.precheza.cz

63

22.3.2013 14:16:36

servis

Deionozovaná voda vyžaduje speciální těsnění Elastomery obsahují řadu různých přísad, především nízkomolekulárních organických látek, které se mohou uvolňovat z jejich matrice a rozpouštět v některých rozpouštědlech nebo prostě v čisté vodě. Tento efekt, který je znám jako „leaching“, je patrný v aplikacích, kde vzniká deionizovaná voda. Extrakcí přísad z elastomerů dochází k měřitelné redukci objemu, což pochopitelně snižuje jeho těsnicí vlastnosti. Současně mohou různá rozpouštědla v závislosti na jejich polaritě difundovat do matrice elastomeru a mohou naopak jeho objem zvětšovat. Pokud tyto vlivy působí současně, je výsledkem tvarová nestálost a snížení jeho těsnicí kvality. K tomu přistupují i fyzikální a chemické změny, jejichž výsledkem je změna mechanických vlastností. Z toho důvodu se při výběru vhodného těsnicího materiálu klade důraz na jeho tvrdost, průtažnost, napětí při 100% protažení a mez pevnosti. Podle aplikací se povolují určité přijatelné mezní vlastnosti. Přijatelné hodnoty tolerancí u hmotnostních a objemových změn jsou ±5 %, resp. ±10 %, pro změny mechanických vlastností jsou u dynamických aplikací ±15 %, u statických ±30 %. Elastomer typu 70 EPDM 291 dodávaný německou firmou Freudenberg Process Seals GmbH & Co. KG, Weinheim, vykazuje velmi dobré charakteristiky v běžné i demineralizované vodě. Předností tohoto elastomeru je, že znatelně nemění hmotnost či objem ani po delší době ponoření do vody horké i 200 °C. Nebyly zaznamenány ani citelné změny po dlouhodobém ponoření v deionizované vodě při 100 °C.

mohou seznámit na stánku společnosti Freudenberg. »»www.freudenberg-process-seals.com

POWTECH: Senzor statické elektřiny Essen, 6.3. 2013. – Německá společnost Newson Gale GmbH, Essen, bude na veletrhu POWTECH (Hala1, stánek 216) předvádět ucelenou nabídku zařízení pro průmyslovou ochranu před statickým nábojem do všech nebezpečných prostor. Nekontrolovaný elektrostatický výboj je nebezpečím pro řadu průmyslových odvětví. Energie výboje může způsobit zahoření mnoha druhů výbušných prachových směsí se vzduchem. Zásadní ochranou je především uzemnění a propojování, kterými se náboj eliminuje do zemního nulového bodu. Společnost Newson Gale dodává technické prostředky pro uzemňování a propojování včetně tří produktů Cen-StatTM, Bond-Rite® a Earth-Rite®. Jimi se propojují vodivé nebo staticky disipativní materiály na nulový potenciál. Jsou vybaveny svorkovnicemi, propojkami a řídicím systémem, který sleduje různé úrovně nebezpečí. Tyto svorkovnice mohou být jak v mobilní úpravě nebo jako stabilní a jsou ve shodě s EU standardy, např. ATmosphère EXplosive (ATEX). Obr. – Svorkovnice Earth-Rite® (Foto: Newson gale)

Spolehlivou odolnost prokázaly O-kroužky, kruhová těsnění speciálních tvarů nebo těsnění ventilů zhotovené z elastomeru 70 EPDM 291 za následujících podmínek: – ve vodě do 180 °C, – v deionizované vodě do160 °C a – ve vzduchu do150 °C. Obr. – Elastomer typu 70 EPDM 291

Zemnící svorkovnice Cen-StatTM zajišťuje bezpečnost u jednotlivých zařízení a správnou kontrolní činnost. Má svorkovnici zcela vyhovující ATEX a testovanou na FM, kabeláž a relé a je určen především pro dopravu hořlavých nebo výbušných materiálů mezi kontejnery, zásobníky, sudy a přepravníky IBC. Bond-Rite má jiskrově bezpečnou samotestovací svorkovnici a monitorovací jednotku. Ta zajišťuje uživateli vizuální verifikaci pospojování s velmi nízkým odporem (<10 Ω) na patřičném zemnicím bodě. Zařízení je schváleno pro použití ve všech ATEX zónách. ®

Tento materiál má také řadu certifikací. Vyhovuje evropské normě DIN EN 681 – 1 WB a americké normě NSF 61. Splňuje také požadavky pro pitnou vodu podle německého nařízení DVGW (KTW, W 270 a W 534), britské WRAS a francouzské ACS bez omezení. Materiál 70 EPDM 291 dokonce splňuje požadavky FDA pro potraviny a léčiva. Vysoká čistota tohoto materiálu je také vyhovující pro USP Class VI. Návštěvníci veletrhů POWTECH a TechnoPharm 2013 se s elastomerem 70 EPDM 291

64

Servis2.indd 64

Produkt Earth-Rite® nabízí nejširší ochranu, která zahrnuje propojení a schopnost její kontroly. Systém zajišťuje, že nebude zahájen rizikový proces nebo operac, pokud nebude provedeno dokonalé uzemnění a nebude nastavena průchodná cesta ke svodu elektrostatického náboje na zemnicí bod. Systém Earth-Rite® je navržen pro nebezpečné prostory ve zpracování a manipulaci s rizikovými materiály v přepravních prostředcích, jako jsou sudy, IBC, silniční a železniční cisterny. Systém je také vhodný pro plnění nebo vyprazdňování flexibilních kontejnerů na sypké hmoty (FIBC) z vodivých nebo staticky disipativních materiá-

lů. Lze jej také použít pro vícebodový monitoring uzemnění mezi výrobním zařízením, jako jsou fluidní sušičky, dopravníky a plničky. Statický uzemňovací systém Earth-Rite® lze instalovat a používat po celém světě. Jednotka má schválení ATEX a má certifikaci Mezinárodní elektrotechnické komise (IEC) pro explozivní atmosféru (IECEX). Mimo to má shodu se severoamerickými, čínskými a brazilskými standardy. »»www.newson-gale.co.uk nebo www.newson-gale.de

objemová čerpadla Blackmer® se zasouvacími lopatkami Blackmer®, přední světový výrobce objemových a odstředivých čerpadel a recipročních kompresorů, uvedl na trh nová objemová čerpadla se zasouvacími lopatkami NPH4F Sliding Vane Pump. Jedná se o objemové čerpadlo, jehož čtyř nebo pětiramenná rozeta je opatřena grafitovými plátky, které kopírují vnitřní excentrický obvod hlavy čerpadla a během otáčení unášejí dopravovanou kapalinu od sání do výtlačného potrubí, opatřeného přetlakovým ventilem. Ten zabraňuje poškození čerpadla v případě nechtěného uzavření výtlačné větve. Čerpadla Blackmer NPH4F Sliding Vane Pump jsou konstruována s ohledem na maximální použitelnost v čerpací technice a jsou určena k čerpání čistých nekorozivních kapalin. Vnitřní ložiskové kapsy mají standardní uložení hřídele a čerpadla mají napojení v liniovém 180° směru, na rozdíl od napojení v úhlu 90° u svých předchůdců typu NP4F. Stejně jako NP4F mají čerpadla NPH4F litinové tělo s vnitřně zabudovaným pojistným ventilem proti náhlému přetlaku. Toto uspořádání zajišťuje větší bezpečnost a spolehlivost, zejména za těžkých pracovních podmínek. Další předností jsou výměnné ložiskové kazety na požádání, dále vedle běžného těsnění i jednoduché nebo trojité těsnicí náhubky (lip seal); 4” navařovací vývody, varné příruby 4” ANSI 150 lb/sq inch RF nebo šroubovací 4” příruby. Na přání lze dodat i povlakované hlavy. Obr. – Čerpadlo Blackmer NPH4F Sliding Vane Pump (Foto: Blackmer)

Čerpadla NPH4F jsou k dodání pro diferenční tlak do 13,8 bar (200 psi) a do maximálně 500 otáček/min. »»www.blackmer.com


22.3.2013 14:17:09

Veletrhy a konference

Inovace Ph.D. studia pro biotechnologické aplikace Představujeme Vám projekty na propojení a inovaci doktorských studijních programů, zaměřených na oblast medicínských bio a nanotechnologií. Na těchto projektech OPVK spolupracují holding Contipro, Ústav imunologie (Univerzita Palackého v Olomouci), Ústav fyzikální a spotřební chemie (Vysoké učení technické v Brně) a Univerzita Pardubice. Vzdělání a praxe v těchto oblastech je v současné době značně specializovaná, bez vzájemného propojení a syntetické vazby na reálné potřeby akademické sféry a výrobních institucí soukromého sektoru. Cílená provázanost těchto dvou oborů je značným přínosem v edukaci inovačních procesů, které jsou v ČR zcela nově zaváděny a v realizaci představují výstupy s mimořádně vysokou přidanou hodnotou. Projekt zájemcům nabízí: – unikátní ucelené kurzy, které budou syntézou teoretických poznatků zprostředkovaných vysokou školou, ale zejména praktických laboratorních metod v podmínkách podnikového výzkumu (výzkumného podniku Contipro Group s.r.o.), s cílem seznámit účastníky s postupy, které jim ukážou nejmodernější bio a nanotechnologické procesy nerealizovatelné v limitech akademické laboratoře. Pro všechny účastníky kurzů bude zajištěno zdarma ubytování a strava po dobu realizace kurzů, – praktické stáže v délce trvání jednoho

8.–10. 4. 2013 Mikulov na Moravě

ICCT 2013 – 1. mezinárodní chemicko-technologická konference Na připravované konferenci zazní plenární přednášky zvaných osobností o postavení chemického průmyslu v EU a ve světě, o aktivitách chemicky zaměřených technologických platforem a výzkumných center. V dalších příspěvcích očekáváme referáty a vývěsková sdělení o novinkách v aplikovaném výzkumu a experimentálním vývoji, ve velkotonážním průmyslu i v průmyslu chemických specialit. Tématickými okruhy budou zejména: Chemické technologie a materiály (petrochemie a organická technologie, anorganická technologie, katalýza, nanotechnologie, materiálové inženýrství, polymery, kompozity, biotechnologie). Zdroje energie (ropa, plyn, uhlí, paliva, biopaliva, palivové články, materiály a technologie pro energetiku). Technologie pro ochranu prostředí (zpracování odpadů, ochrana ovzduší, technolo-

měsíce realizované v laboratořích společnosti Contipro Group s.r.o. Formou pohovoru bude pro každý cyklus vybráno celkem 10 adekvátních účastníků. Ze strany společnosti Contipro Group s.r.o. bude pro všechny účastníky stáže zajištěno zdarma ubytování a strava po dobu realizace stáže v laboratořích. Týdenní kurzy 2013 27.–31. 5. 2013: Transportní mechanismy a podstata transportních mechanismů – responsivní systémy. 26.–30. 8. 2013: Směrová léčiva, vakcíny a chemie cíleného transportu. 7.–11. 10. 2013: Transportní mechanismy a podstata transportních mechanismů. 25.-29. 11. 2013: Problematika farmaceutické výroby a potenciální rizika nanotechnologií. Měsíční stáže – Příprava orientovaných nanovláken z biopolymerů. – Příprava mikrovláken z biopolymerů jako nosičů biologicky aktivních látek. – Fluorescenční spektroskopie nanostruktur pro medicínu. – Upconversní nanočástice. – Terapeutické užití blokujících RNA. Bližší anotace ke stážím naleznete přímo na webu http://www.bionanotech.cz/web/ staze.

gie pro dekontaminaci půd, bezpečné řízení procesů, prevence havárií, analýza rizik). Organizační komise: RNDr. Helena Pokorná, ČSPCH Praha, Zuzana Boháčová, Orgit, s.r.o., Ing. Darina Bouzková, Orgit, s.r.o. Pořádá: ČSPCH Konferenci zajišťuje: Orgit, s.r.o. E: [email protected] I: www.icct.cz 23.–25. 4. 2013 Nürnberg Messe

POWTECH / TechnoPharm/ Partec Mezinárodní chemické veletrhy a kongres na dosah ruky Koncem dubna se opět sejdou chemičtí inženýři z celého světa, aby v době konání největšího veletrhu technologií pevných částic POWTECH (www.powtech.de) poznali nové trendy v oblasti manipulací, vážení, drcení a mletí, třídění, dávkování, míchání, homogenizací, screeningu a granulací práškových a sypkých látek. Na veletrhu POWTECH nabídne v pěti výstavních halách více jak 700 vystavovatelů své výrobky, stroje, zařízení a služby určené k mechanickým


Semináře_2-2013.indd 65

Škola molekulárních biotechnologií – Lékařské nanobiotechnologie Týdenní workshopy 2013 22.–26. 4. 2013: Hydrogely na bázi biopolymerů. 20.–24. 5. 2013: Nosičové systémy pro biologicky aktivní látky II (přednášené v AJ). 13.–16. 5. 2013: Buněčná terapie, kmenové buňky. 10.–14. 6. 2013: Scaffoldy a tkáňové inž. 23.-27. 9. 2013: Regulační a funkční peptidy a proteiny pro tkáňové inženýrství – jejich příprava a užití. 30. 9.–4. 10. 2013: Nosičové systémy pro biologicky aktivní látky I (přednášené v AJ). Dvouměsíční stáže – Příprava mikrovláken z biopolymerů pro vývoj textilií použitelných v chirurgii břicha. – Vývoj upconversních nanočástic a kvantových teček coby diagnostických prostředků. – Biologie plasmidů u rodu Streptococcus. – Moderní postupy u fermentace Basidiomycet. – Vývoj hydrogelů na bázi biopolymerů. – Příprava nanovlákenných struktur z biopolymerů jako nosičů aktivních látek. Více informací ke stážím najdete na http:// nanobiotechnologie.cz/staze nebo se můžete obrátit přímo na Blanku Doležalovou [email protected].

operacím a přístrojové vybavení pro měření kvality částic. Nedílnou součástí budou i nanotechnologie a vybavení pro počítání a měření velikosti a tvaru nanočástic. V dalších halách se seznamte s posledními technickými novinkami pro výrobu léčiv, potravinových doplňků, krmiv a kosmetiky na souběžném veletrhu TechnoPharm (www. technopharm.de), na kterém se představí kolem 300 vystavovatelů. Budou se orientovat především na čisté prostory, sterilní a předepsané balení léčiv. Speciální nabídky Valná část vystavovatelů (mezi jinými i české firmy) se bude zabývat protivýbuchovou ochranou a bezpečností provozu chemických zařízení, na což naváže doprovodný INDEX Safety Congress. Nebude chybět ani reálná ukázka nejnovější protivýbuchové techniky na volné ploše. V této sekci nebudou tradičně chybět úspěšné české firmy. Dokončení na další straně

65

22.3.2013 14:17:37

Veletrhy a konference

„Čisté“ podnikání Výroba potravin, nápojů, léčiv nebo kosmetiky vyžaduje vysoký standard hygieny a bezpečnosti. V tomto druhu podnikání je vše podřízeno dokonalé čistotě. Praxe „easy-to-clean“ přináší v oblasti hygieny nejen efektivitu, ale i úsporu prostředků. O tom bude doprovodný program „Cleanroom Village“, který podpoří Dr. Jürgen Hofmann z European Hygienic Engineering & Design Group (EHEDG). Pro přihlášené účastníky bude uspořádán CleanRoomCongress (www.cleanroom-congress.com), který se bude zabývat výstavbou a schvalováním čistých prostor ve farmaceutické výrobě se zaměřením na výrobu API a který pořádá APV e.V. (Asociace farmaceutických výrobců), Mainz, DE. Více informací Vám již nyní poskytne oficiální zastoupení norimberské veletržní společnosti v ČR, spol. PROveletrhy E: [email protected], T: 775 663 548. 23.–25. 4. 2013 Javitz Center, New York

INTERPHEX 2013 Farmaceutický a biochemický veletrh. I: www.interphex.com 13.–15. 5. 2013 Seč u Chrudimi

Česká chromatografická škola – HPLC 2013 Konference patří mezi pravidelné setkání odborníků pracujících v oblasti separačních metod se zaměřením na HPLC/UHPLC a kapilární elektroforézu. Konferenci pořádá Česká chromatografická škola, o.s. a je organizována jako setkání techniků, operátorů, studentů a vědců. Konference je zaměřena ryze prakticky a je vhodná jak pro pracovníky QC laboratoří tak pro pracovníky vysokých škol. Oficiálním jazykem konference jsou čeština, slovenština a angličtina. V tomto roce to bude již 4. ročník konference, který se uskuteční na Sečské přehradě v hotelu Jezerka. V budoucnu se konference bude pravidelně organizovat každý lichý rok a pokud se nám to podaří, bude se pravidelně střídat s konferencí Chiranal. Organizuje: Česká chromatografická škola o.s. E: [email protected]; [email protected] I: www.ceskachromatografickaskola.cz 13.–15. 5. 2013 Beijing, Čína

AchemAsia 2013 – 9th International Exhibition and Conference on Chemical Engineering and Biotechnology I: www.achemasia.de 18.–21. 6. 2013 Štrbské Pleso vo Vysokých Tatrách

Riadenie procesov – Process Control ’13 Na túto19. medzinárodnú konferenciu Vás pozývajú Ústav informatizácie, automatizácie a matematiky FCHPT STU v Bratislave a Katedra řízení procesů FEI Univerzity Pardubice.

66

Semináře_2-2013.indd 66

Zameranie konferencie: Navrhovanie lineárnych a nelineárnych systémov riadenia – Modelovanie, simulovanie a identifikácia technologických procesov – Technické prostriedky merania a regulácie – Optimalizácia procesov – Robustné a adaptívne riadenie – Simulácia a riadenie v pedagogickom procese – Inteligentné systémy riadenia – Informačné technológie v automatizácii – Aplikácia výpočtovej a riadiacej techniky v priemysle – Prediktívne riadenie – Algoritmy a počítačové riadenie Technickí sponzori: Slovenská spoločnosť pre kybernetiku a informatiku (národná členská organizácia IFAC), Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Mediálni partneri: Chemagazín a AT&P Journal. Akceptované príspevky budú indexované v IEEE Xplore a v databáze Web of Science. Informácie a registrácia: Ústav informatizácie, automatizácie a matematiky, Fakulta chemickej a potravinárskej technológie STU, Radlinského 9, SK812 37 Bratislava T: +421 (02) 59325 366 E: [email protected] I: http://www.kirp.chtf.stuba.sk/pc13 2.–4. 7. 2013 Pardubice

ELM 2013 – 3 rd European Lipidomic Meeting Tato akce volně navazuje na předchozí úspěšné konference Graz Lipid Mass Spec Meeting pořádané v letech 2010 a 2012 v Grazu skupinou Dr. Köfelera. Na základě vzájemné dohody jsme se rozhodli pokračovat v tradici těchto konferencí. Změnil se název konference, kde zmizela slova „Mass Spec“, čímž chceme zdůraznit záměr přilákat vědce ze všech vědních oblastí zabývajících se lipidy a lipidomikou, jako např. chemie, biologie, medicína, výživa a další. Slovo „evropský“ ukazuje záměr budoucí rotace pořadatelství mezi různými evropskými destinacemi. Je pravděpodobné, že analytická chemie a zvláště hmotnostní spektrometrie nadále budou hrát důležitou roli, avšak interakce a komplementární přístupů vědců z různých vědních oborů mohou být hnací silou lepšího poznání biologických funkcí a metabolismu lipidů. Na konferenci přijalo pozvání několik špičkových zahraničních přednášejících z USA, Austrálie a evropských zemí, takže bude příležitost vyslechnout prezentace klíčových osobností ve světovém lipidomickém výzkumu. Kromě jiného, zvanou přednášku potvrdil i prezident amerického konsorcia LipidMaps prof. Dennis. Seznam potvrzených zvaných zahraničních přednášejících: – Edward A. Dennis (University of California, San Diego, La Jolla, USA), – Stephen J. Blanksby (University of Wollongong, Australia), – Andrej Shevchenko (Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics, Dresden, Germany),

– Xianlin Han (Sanford-Burnham Medical Research Institute, Orlando, USA) – Kim Ekroos (Zora Biosciences, Espoo, Finland), – Bernhard Spengler (University of Giessen, Germany), – Harald C. Köfeler (Medical University of Graz, Austria). Pořádá: Lipidomická sekce ČSBMB a FCHT Univerzity Pardubice Kontaktní osoba: Michal Holčapek, předseda organizačního výboru T: 466 037 087 E: [email protected]; I: http://elm2013.uochb.cas.cz/ 26–29. 8. 2013 Přírodovědecká fakulta Univerzity Palackého, Olomouc

13th International Nutrition & Diagnostics Conference 2013 E: [email protected] I: www.indc.cz 25.–26. 9. 2013 Kongresové centrum Praha

LABOREXPO 2013 – VI. ročník veletrhu analytické, měřicí a laboratorní techniky s odborným doprovodným programem. Přípravy veletrhu LABOREXPO 2013 jsou v plném proudu. K účasti se již zaregistrovalo 71 vystavovatelů, což je půl roku před zahájením téměř stejně tolik, jako v roce 2011. Přihlášeni jsou nejen tradiční nejvýznamnější domácí distribuční společnosti a výrobci laboratorní techniky, ale zároveň i na našem trhu poměrně nové a ještě ne tolik známé firmy, přicházející na trh s řadou nových přístrojů a moderním laboratorním vybavením. Kompletní aktualizovaný seznam vystavovatelů, včetně seznamu více než 400 firem, které zastupují, najdete na web stránkách veletrhu. Tradiční doprovodný program veletrhu bude letos zaměřený na prezentaci úspěšných vědecko-výzkumných projektů a představení nejmodernějších laboratorních metod a hi-tech laboratorní přístrojů, které při tom byly využity. Těšit se tak můžete na velmi zajímavé přednášky a prezentace z oblasti analytiky, biochemie, life science nebo na představení konkrétních do praxe a výroby zavedených nano aplikací. Kvalitu přednášek i přednášejících opět zaštitují spolupracující odborné společnosti ČSCh a ČSBMB, vybrané vědecké instituce Akademie věd ČR a chybět nebudou ani zástupci průmyslu. Odbornou část doprovodného programu veletrhu LABOREXPO sponzorují společnosti Lach-Ner, MERCI a MerckMillipore. Vstup na veletrh včetně veškerého doprovodného programu je volný. Organizátor: CHEMAGAZÍN s.r.o. I: www.laborexpo.cz 7.–11. 10. 2013 Výstaviště Brno

MSV 2013 – 55. mezinárodní strojírenský veletrh Organizátor: Veletrhy Brno, a.s. I: www.bvv.cz/msv


22.3.2013 14:17:37

55. mezinárodní strojírenský veletrh Měřicí, řídicí, automatizační a regulační technika

MSV 2013

MSV 2013

Stále se můžete přihlásit!

7.–11. 10. 2013 Brno – Výstaviště Záštita Svaz průmyslu a dopravy ČR

Ministerstvo průmyslu a obchodu

Hospodářská komora ČR

Veletrhy Brno, a.s. Výstaviště 1 647 00 Brno Tel.: +420 541 152 926 Fax: +420 541 153 044 [email protected] www.bvv.cz/msv

Mobius® Mix Míchací tanky s jednorázovými vaky Ekonomické a flexibilní řešení pro zvýšení výrobní kapacity • Potřebujete vyrábět mnoho různých přípravků o různých objemech? • Máte málo času na čistění a sterilizaci zařízení? • Chcete snížit riziko křížových kontaminací? • Hledáte systém, který je jednoduchý na použití a rychlý na instalaci? Mobius míchací technologie je řešením! Mobius míchací tanky mohou být uvedeny do provozu za méně než 5 minut. Poskytují optimální míchací výkon s otáčkami až 500 RPM. Míchací vaky s jednorázovými vaky redukují odstávky na CIP & SIP. Každý vak je sterilní a obsahuje magneticky poháněnou vrtuli, která levituje. Jsou k dispozici o objemech 100 l, 200 l, 500 l a 1000 l. Kontaktujte divizi Merck Millipore společnosti Merck spol. s r.o.

www.merckmillipore.cz www.merckmillipore.sk

Zobecněný model hydrodynamiky toku a jeho identifikace. Homogenizační účinky rotačních míchadel

Recommend Documents