Fázové rovnováhy v Česku (i ve světě) Ivan Wichterle Ústav chemických procesů AV ČR v.v.i., Praha Pokec 2007

Fázové rovnováhy ve fluidních soustavách kapalina – kapalina ... extrakce kapalina – pára ... destilace dvě kapalné fáze – pára ... extrakce + destilace Pokec 2007

 úpadek experimentování Historie Konec 19. století – objevují se první fyzikálně-chemická data (akademický přístup) Dvacátá léta 20.století – začátek chemicko-inženýrského přístupu k návrhům chemických procesů, a k tomu jsou potřebná dobrá data Boom experimentálních stanovení až do 70. let a následná tvorba datových bází Osmdesátá léta – rozvoj predikčních metod Počítače dovolují lenost  úpadek experimentování Pokec 2007

Fázové rovnováhy v Československu Po druhé světové válce začíná na VŠCHT přednášet G. Standart „americké“ kursy chemického inženýrství Navrhuje mj. zavést i systematičtější výzkum fázových rovnováh 1949 – na Ústavu fyzikální chemie VŠCHT vzniká zárodek „pražské termodynamické školy“ Pokec 2007

Fázové rovnováhy v Československu Padesátá léta – „otcové zakladatelé“: zavádějí nové experimentální techniky pro měření VLE zavádějí metody zpracování dat a jejich současnou inovaci vše shrnují v r. 1954 do monografie „Rovnováha kapalina-pára“, která později (1958) vychází v anglickém překladu jako světově unikátní dílo Pokec 2007

1958 – katedra fyzikální chemie J. Pick V. Fried E. Erdös E. Hála A. Reiser Pokec 2007

1958 – katedra fyzikální chemie J. Nývlt M. Rylek J. Pick V. Fried E. Erdös E. Hála A. Reiser Pokec 2007

1958 – katedra fyzikální chemie J. Nývlt M. Rylek T. Boublík J. Pouchlý J. Pick Č. Černý I. Vavruch V. Fried M. Šišková E. Erdös E. Hála A. Reiser Pokec 2007

První experimenty V r. 1953 vyšlo v Chemických Listech prvních sedm článků seriálu „Rovnováha kapalina-pára“ o fyzikální chemii fázových rovnováh Experimentální měření dat bylo ale vyprovokováno až požadavkem průmyslu: Butanol + butylmetakrylát + hydroxyisomáselnan butylnatý Butanol + butylmetakrylát + butylether Voda + kyselina mléčná + ether a také měření tlaků nasycených par čistých látek Pokec 2007

Experimentální technika Vývoj zcela nových rovnovážných přístrojů ... průkopnický průtočný model (1953) Pokec 2007

Nová pracoviště Ústav fyzikální chemie ČSAV  ÚTZCHT  ÚCHP CHTF SVŠT, Bratislava Resortní výzkumné ústavy: Výskumný ústav pre petrochémiu, Nováky VÚCHVU, Záluží VÚAnCH, Ústí n/L VÚOS, Pardubice Pokec 2007

Růst počtu experimentálních prací v čase Růst počtu experimentálních prací s časem Růst počtu experimentálních prací v čase N = počet prací log N = 0.0297 * year – 54.78 year  <1900, 1975> Pokec 2007

Srovnání se světem Svět Československo + ČR Počet autorů 13000 150 Počet časopisů 650 12 Počet článků 12500 250 Pokec 2007

Vývoj v návaznosti na separační procesy Co v ÚCHP (dříve ÚTZCHT) Vývoj v návaznosti na separační procesy Experimenty: Za >40 let existence termodynamické laboratoře byly naměřeny fázové rovnováhy (kapalina–pára)   a) za normálních tlaků 200 binárních soustav 30 ternárních soustav b) za vysokých tlaků 20 binárů a ternárů (Nemluvě o rovnováhách L-L, tlacích nasycených par, měřeních základních a dodatkových fyzikálně-chemických dat) Pokec 2007

Vývoj v návaznosti na separační procesy Co v ÚCHP (dříve ÚTZCHT) Vývoj v návaznosti na separační procesy Vedlejší produkt – Bibliografie dat o rovnováhách L-G počítačově zpracovávaná již od r. 1973, vydaná v sedmi monografiích vč. CD-ROM softwaru, a r. 2007 zahrnutá jako Vol. XIV do encyklopedie Landolt-Börnstein   Obsahuje údaje od r. 1888 do 2006: 13000 referencí (14000 autorů) 20000 systémů (3000 látek) Pokec 2007

Vývoj v návaznosti na separační procesy Až do doby zavádění počítačů v 60. letech používány grafické metody případně jejich modifkace ve spojení s ručními výpočty, např. McCabe-Thiele (1925) Lewis-Matheson (1932) Thiele-Geddes (1933) Tyto metody vycházejí z grafů experimentálních dat o rovnováze kapalina-pára Pokec 2007

Počítačová éra Nástup analytických metod při zpracování dat projekčních výpočtech separačních jednotek Přesun rukodílných výpočtů do CAPE Příklon k předpovědním metodám Pokec 2007

Co se stalo s fázovými rovnováhami ? Komputerizace umožnila:  podstatně lepší zpracování exp. dat a jejich digitalizaci  tvorbu datových bází  využití těchto databází ke zdokonalování předpovědí  dát ruce od experimentů (bohužel)  vytváření softwarových balíčků pro výpočet jakýchkoliv údajů pokud možno z ničeho (a za peníze) Pokec 2007

To vše navzdory tomu, že To vše navzdory tomu, že se dobře ví, že data chybí v okamžiku, když se potřebují (a přitom je nelze vypočíst s potřebnou přesností)  data při stále extrémnějších podmínkách (např. pro hlubinné vrty) lze předpovídat velmi špatně  slušná data pro superkritické extrakce nelze získat jinak než z experimentu  termodynamika na papíře a v počítači není všemocná Pokec 2007

CHISA a fázové rovnováhy – počet příspěvků Počet příspěvků na mezinárodních kongresech Pokec 2007

CHISA a fázové rovnováhy – podíl experimentů Podíl experimentálních prací Pokec 2007

Závěr V minulém století nastaly tyto posuny:  Přechod od korelací k předpovědím ... usnadňuje život fyzikálním chemikům  Přechod od experimentů k databázím ... usnadňuje život chemickým inženýrům ... ale ve svém důsledku to je moc špatné, protože ... Experimentů není nikdy dost, a to v žádné vědní oblasti Pokec 2007

Co do budoucnosti … ?  Vpád počítačů už nelze zastavit Co v budoucnosti ?  Vpád počítačů už nelze zastavit ... a ani z toho vyplývající pohodlný život, avšak ... …ani sebelepší simulátory prozatím nevystihnou realitu na 100% (ačkoliv budou stále lepší a hojnější)  Co s experimenty ? přežijí, protože někdy není jiné cesty, a protože ... ... počítače ještě nejméně padesát let nebudou samy experimentovat a bude tedy nutno spoléhat na pošetilce, kteří svého koníčka budou provozovat s pomocí (bohatších) mecenášů Pokec 2007

Pohodlné vysedávání u PC zatím žádná kvalitní data nevyrobilo ! Poslední varování Vážné varování Situace je tak vážná, že na závěr musím ještě jednou opakovat Pohodlné vysedávání u PC zatím žádná kvalitní data nevyrobilo ! Děkuji za pozornost Pokec 2007