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トレイ蒸留効率に還流比の影響

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トレイ蒸留は、様々 な産業設定で化合物の混合物を分離するために使用化学工学の重要な手法です。化学プラント、石油精製、天然ガス処理など。蒸留は、トレイと呼ばれる多くの異なるレベルの列で実行されます。液体フィード ストリーム列通過熱への暴露後凝縮または蒸発、分離する混合物の有効化に基づいており情勢の違い。設計するためにコスト生産的な蒸留装置のシステム トレーの分離効率を検討しています。ここでメタノール、イソプロパノール、水の混合物を分離するために使用する多孔板トレイの分離効率を調査します。

蒸留塔の液体飼料が導入され、それは同時に上昇流の気相に連絡しながら流れます。液体が底に達したらそれ再ボイラーと蒸発か、列を再入力または液体のまま出入りしますシステム。底と呼ばれる、この終了するストリームには、重いコンポーネントが含まれています。比 VB、沸騰は液体の底に残して液体の量の列にリサイクルの比率です。蒸気ストリーム列を通じて上方向し、逆流のドラムに入る前に凝縮します。それは、2 つのストリームに分割されます。システム、および列を循環させる逆流ストリームを終了するより揮発性成分を含む留。逆流率留出率との比である還流比は分離効率に影響を与えます。全モードでストリームの 100% 列にリサイクルされます。ただし、実用的な蒸留は経済的な分離を達成するために部分的な逆流モードで運営しています。みましょう VLE データを使用して、2 つのコンポーネントの分離に必要な段階の数を調べる・ マッケーブ シール分析を見て今。蒸留物の組成から、RD プラスワン上 RD と等しい斜面と営業線を描画します。底から始まって構成は BLE 曲線と、一番下に到達するまで線を営業の VB プラス vb. ステップ上にプロットを 1 つと等しい斜面と営業線を描きます。手順分 reboiler の 1 つ、必要なトレイの数と同じ数です。効率を評価するには、Murphree メソッドが使用されます。EML は、1 つのトレイに Murphree 効率オフ終了する蒸気平衡だったと仮定すると既存の液組成変化で割ったトレイ上の液組成の変更をについて説明します。トレイに低効率は、低い界面領域または列内の問題を特定し、設計を改善でき、低表面的な速度に関連付けられています。蒸留塔のしくみし、還流比が分離に与える影響について説明した、みましょうテストし、実験室で効果を発揮します。

開始する前に、トレイの常圧蒸留装置に精通します。ユニットは、六つのふるいトレーを含む列で構成されます。フィードの貯水池には、メタノール 50 重量 %、イソプロパノール 30 重量 %、水 20 重量パーセントの混合物が含まれています。これは予熱器のフィードをし、列にポンプを介して送られます。列から蒸留は、サンプルを収集するためにバルブ装備合計コンデンサーに収集されます。逆流ドラム、還流ポンプ、および予熱器は、効率を高めるため連続還流比を調整するを提供するために使用されます。最後に、再沸器と底のポンプ、混合物の加熱、底弁を使用して分析のためのサンプルを取得します。貿易の常圧蒸留装置の大半は、グラフィカルなインターフェイスを使用して運営されています。合計逆流モードの実験を開始、冷却水をオンにし、再沸器液体のレベルをチェックします。または下部のポンプを使用していくつかの液体を削除する液体を追加してレベルを調整します。主な再沸器ヒーターとストリップ ヒーターを入れます。コントロールを介して、リボイラーを設定手動の温度コント ローラーの少なくとも 60% の出力を調整。逆流ドラムを充填し、凝縮する蒸気のオーバーヘッド待ちます。逆流ドラムが 50% のレベルに達したら、私は 20% のセット ポイントと自動、還流ポンプをオンに逆流流量コント ローラーを設定します。コント ローラーの逆流の流れを測定するとすぐに、逆流流量はスパンの 12 に 13% まで 20 に 30 秒ごと 2% 刻みでセット ポイントが徐々 に減少します。再沸器ヒーターがアクティブ化されたシステムはまた逆流予熱を開始しました。今自動でコント ローラーを設定し、約 65 ° c のセット ポイント逆流予熱を与えます。逆流ドラム レベルが約 50% であることを確認してください必要なかどうか定数逆流する逆流流量コント ローラーのセット ポイントを変更することで速度を手動で調整およびドラム 25 ~ 75% のレベル。すべての流れ、レベル、温度、および組成がセット ポイントの近くにあり、約 2 分間の大幅変更ではない、全モードの定常状態が達成されていることを言うことができる 1 つ。

今では、システムが定常状態に達すると、有限逆流モードに移行しましょう。毎分約 120 立方センチメートルのセット ポイントと自動フィード フロー コント ローラーを設定します。次予熱器給水ポンプとフィードを有効に、自動でコント ローラーを設定し、それにおよそ 65 の摂氏のセット ポイントを与えます。フィードの設定を設定すると、自動で逆流フロー速度コント ローラーを置く、逆流の流れの出発点を約 80% のセット ポイントに設定します。25 と 75% の間逆流ドラムのレベルを維持する蒸留製品の撤退を始めます。自動で留出液流量コント ローラーしゼロの流れ上のセット ポイントを調節します。Reboiler 60 ~ 80% の一定レベルを維持するためにボトム製品の撤退を始めます。自動で底フロー コント ローラー、下部のポンプをオンにし、0 上記流量設定値を調節します。速度定数を沸騰を維持しながら約 3 つの異なる還流比率で有限の逆流の操作を繰り返します。有限逆流モードで別の定常状態に調整するため実施しています。セット ポイントの近くにありますすべての流れ、レベル、温度と組成が大幅変更しないとき、代わりの状態は達されます。代わり状態に達したら、サンプル バルブを開き、サンプル ボトルを使用して、1 組の 3 〜 4 ミリ底と、各サンプル ポイントで蒸留製品のサンプルを収集します。ピペットを使用して、フィードのサンプルを収集するために給水タンクの上部から挿入します。次に、各トレイ トレイ サンプルを集録の中隔ポートを介してそれを挿入針の注射器を使用して。サンプルを確保し、実験の終了後ガス クロマト グラフを使用して分析します。

今では、実験が終了したら、結果を分析に注目しましょう。このシステム ・ マッケーブ シール分析は、4.5 段階は分離に必要なことを示しています。しかし六つのステージに加えて、再沸器システムを利用します。次に、GC のデータを使用してサンプルの質量の割合を取得します。Murphree トレイ効率の式を適用し、各トレイの効率を計算します。トレイ 2 が有意の対応よりも効率的かつ視覚的観察から非常に泡状にします。界面領域で非常に高い。トレイ 1 つだったよりも泡が、いくつかの同調を観察できます。この現象は、アルコールの混合物のための低表面張力の結果です。トップ 2 つのトレイに水はほぼすべて削除されていた、いくつかイソプロパノールを用いる大抵メタノールを残してします。トレイ 3 は、貧しいメタノールの効率は、異なる化合物は、水はこの場合、トレイの深遠な濃度変化を受けるときは観測を持っていた。今各還流比の留出液および底の組成に及ぼす影響を決定するための計算を繰り返します。一般に、逆流率が低い蒸留のメタノール純度が減少します。逆流率が高い高い運用コストで分離が向上します。

最後に、貿易蒸留および化学工業でのトレイの効率の測定のいくつかアプリケーションを見てをみましょう。石油精製所は原油を複数の製品に分けます。フィードのストリームは、大気圧で加熱された原油です。船、ディーゼル、灯油、ナフサ、ガソリン、重油などの燃料、沸点に基づく区切られ、従ってチェーンの長さ。化学エンジニアは、目的の製品の分離プロセスを最適化するためにトレイの効率を使用します。まだで煮沸してアルコール量が 10 〜 12% である洗浄剤として知られている穀物発酵製品の混合物、ウォッカやウィスキーなどの蒸留酒を生成して起因した蒸気は区切られた単純な蒸留を貿易や。これはより高い沸点を持っているプロパノールと水のような他のアルコールから分離するエタノールをことができます。

蒸留のゼウスの概要を見てきただけ。今、蒸留プロセス、トレイ蒸留装置の操作方法およびその効率を評価する方法を理解する必要があります。また、工業用蒸留のいくつかのアプリケーションを見てきました。見ていただきありがとうございます。

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