एक आसवन दबाव पात्र क्या है? डिजाइन, सिद्धांत और अनुप्रयोग

मूल प्रश्न का उत्तरःआसवन दबाव पात्र क्या है, और यह भाप दबाव अंतर का लाभ उठाकर तरल मिश्रणों को कैसे अलग करता है?एक आसवन दबाव कंटेनर एक एएसएमई-कोडेड ऊर्ध्वाधर स्तंभ है जो वाष्प-तरल संतुलन संपर्क चरणों के माध्यम से दोहराए गए अस्थिर तरल घटकों को अलग करता है।वैक्यूम से दबाव पर काम करना (0.01 एमपीए) से उच्च दबाव (3.5 एमपीए) के लिए, कंटेनर सापेक्ष अस्थिरता α = (yi/xi) /(yj/xj) को पृथक्करण ड्राइविंग बल के रूप में उपयोग करता है।सैद्धांतिक चरणों की संख्या की गणना बाइनरी प्रणालियों के लिए * मैककैब-थिले विधि* या * फेन्स्के समीकरण* Nmin = log[(xD/(1-xD)) · (((1-xB) /xB) ] / log(α) कुल रिफ्लक्स के लिए की जाती है, Murphree प्लेट दक्षता (60-85%) और न्यूनतम रिफ्लक्स Rmin के 1.1-5.0 गुना रिफ्लक्स अनुपात द्वारा निर्धारित चरणों की वास्तविक संख्या के साथ।

1आसवन दबाव पात्रों के मुख्य परिचालन सिद्धांत

एक आसवन दबाव कंटेनर के भीतर प्राप्त पृथक्करण वाष्प-तरल संतुलन थर्मोडायनामिक्स, हाइड्रोलिक क्षमता सीमाओं पर निर्भर करता है जो बाढ़ और रोने को रोकता है,और प्रत्येक संपर्क चरण पर द्रव्यमान हस्तांतरण की दक्षता.

• ** वाष्प-तरल संतुलन और सापेक्ष अस्थिरता:**प्रत्येक संतुलन चरण में, अधिक अस्थिर घटक राउल्ट के नियम के अनुसार गतिशीलता गुणांक द्वारा संशोधित भाप चरण में वरीयता से विभाजन करता हैः yi·P = xi·γi·Pi*.सापेक्ष अस्थिरता αAB = (yA/xA) / ((yB/xB) पृथक्करण कठिनाई निर्धारित करता है: α > 2.0 कुछ चरणों के साथ आसान पृथक्करण की अनुमति देता है, जबकि α = 1.1-1.5 के लिए 50-200+ सैद्धांतिक चरणों की आवश्यकता होती है।कुल रिफ्लक्स पर *फेंस्के समीकरण* न्यूनतम चरण संख्या Nmin = log[xD·(1-xB) / ((1-xD·xB) ] / log(α देता है, जबकि अंडरवुड समीकरण न्यूनतम रिफ्लक्स अनुपात Rmin निर्धारित करते हैं, आमतौर पर औद्योगिक रूप से प्रासंगिक पृथक्करण के लिए 0.5-3.0।
• **हाइड्रोलिक क्षमता और बाढ़ संबंधः**स्तंभ के भीतर भाप और तरल लोड *F- कारक* (भाप क्षमता कारक) = Cv·√(ρv/ρL द्वारा परिभाषित परिचालन सीमाओं के भीतर रहना चाहिए, जहां Cv सतह भाप गति है।चाट ट्रे स्तंभों के लिए, बाढ़ का बिंदु (आमतौर पर बाढ़ का 80-85% डिजाइन सीमा है) फेयर सहसंबंध या सूडर-ब्राउन समीकरण के माध्यम से गणना की जाती हैः Cv,max = Csb·√[(ρL - ρv) /ρv।बाढ़ के 85% से अधिक होने से भारी तरल पदार्थ बह जाता है (वाष्प तरल बूंदों को ऊपर ले जाता है)30% से नीचे बाढ़, वाष्प ऊर्जा ट्रे पर तरल रखने के लिए अपर्याप्त है, ट्रे छिद्रण और बाइपास चरणों के माध्यम से तरल निकासी का कारण बनता है।
• **मास ट्रांसफर दक्षता और HETP:**चरण दक्षता निर्धारित करती है कि एक निश्चित संख्या में सैद्धांतिक चरणों के लिए कितने वास्तविक भौतिक चरणों की आवश्यकता होती है। ट्रे स्तंभों के लिए,*मर्फ्री वाष्प दक्षता* EMv = (yn - yn+1)/(yn* - yn+1) आम तौर पर 60-85% के बीच है, ट्रे के प्रकार (सीव, वाल्व, बुलबुला टोपी), बांध की ऊंचाई (25-75 मिमी) और तरल प्रवाह पथ की लंबाई से प्रभावित होता है।पृथक्करण को *HETP (एक सैद्धांतिक प्लेट के बराबर ऊंचाई) द्वारा मापा जाता है*: संरचित पैकिंग (Mellapak 250Y) के लिए 0.4-0.6 मीटर, यादृच्छिक पैकिंग के लिए 0.6-1.0 मीटर (पॉल रिंग, 50 मिमी) । वास्तविक स्तंभ ऊंचाई = सैद्धांतिक * HETP * (1/EMv),20% सुरक्षा सीमा के साथ गलत वितरण के लिए.

2मुख्य प्रकार के आसवन दबाव पात्र

आसवन दबाव पात्रों को उनके आंतरिक वाष्प-तरल संपर्क उपकरण द्वारा वर्गीकृत किया जाता है, जो क्षमता, दक्षता, दबाव में गिरावट और पूंजी लागत निर्धारित करता है।औद्योगिक अभ्यास में तीन संरचनाएं प्रमुख हैं:

• **सिव ट्रे आसवन स्तंभः**इन एएसएमई जहाजों में (0.6-4.0 मीटर व्यास, 10-60 मीटर ऊंचाई) तरल प्रवाह के लिए डाउनकोमर खंडों के साथ छिद्रित ट्रे डेक (3-8 मिमी छेद, 10-15% खुला क्षेत्र) होते हैं। 0.5-2 के एफ-कारक पर काम करते हैं।5 m/s·(kg/m3) ^0.5सिव ट्रे डिजाइन लोडिंग पर 70-80% की मर्फ्री दक्षता प्राप्त करते हैं। 450-600 मिमी की ट्रे दूरी भाप-तरल को अलग करने की अनुमति देती है। प्रति ट्रे दबाव में गिरावट डिजाइन दरों पर 0.5-1.0 केपीए है।ये स्तंभ उच्च क्षमता के लिए पसंद किए जाते हैं, पेट्रोकेमिकल रिफाइनरी में मध्यम शुद्धता के अनुप्रयोग (कच्चे आसवन, एफसीसी मुख्य फ्रैक्शनर) ।
• **संरचित पैक किया हुआ आसवन स्तंभः**इन जहाजों में एक-दो मीटर ऊंचे मॉड्यूल में ढेर किए गए एकतरफा शीट धातु पैकिंग (जैसे, सुलज़र मेलापैक 250Y, कोच-ग्लिच फ्लेक्सीपैक) का उपयोग किया जाता है। एचईटीपी 0.4-0.6 मीटर और सैद्धांतिक चरण प्रति 50-200 Pa का दबाव गिरावटस्ट्रक्चरल पैकिंग वैक्यूम आसवन के लिए महत्वपूर्ण ट्रे की तुलना में 3-5% कम दबाव गिरावट प्राप्त करती है, जहां थर्मल अपघटन को रोकने के लिए निचले दबाव को 1-5 kPa से नीचे रखना चाहिए।एफ-कारक = 1 पर 2-3 मी/सेकंड का क्षमता कारक.5-2.0 प्राप्त करने योग्य हैं. तरल पदार्थ वितरक (नोच-ट्रोफ या छिद्रित पाइप प्रकार) को दोषपूर्ण वितरण को रोकने के लिए ± 5% के भीतर एकरूपता प्राप्त करनी चाहिए जो दक्षता को 20-50% तक कम करता है।
• ** विभाजित दीवार (विभाजन) स्तंभः**इन एकल पोत विन्यासों में एक ऊर्ध्वाधर आंतरिक विभाजन दीवार शामिल है, जो दो क्रमिक स्तंभों के बजाय एक स्तंभ खोल में तीन उत्पादों (हल्के, मध्य, भारी) को अलग करने में सक्षम बनाता है।गोले की संख्या को कम करके, उपकरण की संख्या, और रीबॉयलर ड्यूटी 20-35% तक, विभाजित दीवार कॉलम महत्वपूर्ण कैपेक्स और ऊर्जा बचत प्राप्त करते हैं।विभाजन स्तंभ को पूर्व-विभाजन पक्ष और मुख्य सुधार पक्ष में विभाजित करता है, एक तरल विभाजन अनुपात (आमतौर पर 0.3-0.7) और वाष्प विभाजन अनुपात हाइड्रोलिक डिजाइन द्वारा नियंत्रित किया जाता है। स्थापित अनुप्रयोगों में बीटीएक्स अरोमैटिक्स पृथक्करण और सी 3 / सी 4 स्प्लिटर सेवा शामिल हैं।

आसवन दबाव पात्र प्रकार तुलना मैट्रिक्स

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

प्रश्न: आसवन डिजाइन में न्यूनतम रिफ्लक्स और न्यूनतम चरणों में क्या अंतर है?

A: न्यूनतम रिफ्लक्स अनुपात Rmin (अंडरवुड समीकरणों के माध्यम से गणना की जाती है) वह रिफ्लक्स है जिस पर अनंत संख्या में चरणों की आवश्यकता होगी।न्यूनतम चरणों Nmin (कुल रिफ्लक्स पर Fenske समीकरण से) जब रिफ्लक्स अनंत है जब सैद्धांतिक चरणों की संख्या हैव्यावहारिक डिजाइन इन चरम सीमाओं के बीच काम करता है, आम तौर पर आर = 1.1-5.0 * आरमिन, गिलिलैंड सहसंबंध के साथ चुना गया रिफ्लक्स अनुपात को देखते हुए वास्तविक चरणों की संख्या निर्धारित करता है।

प्रश्न: एक आसवन दबाव कंटेनर में संरचित पैकिंग के लिए HETP कैसे निर्धारित किया जाता है?

A: संरचित पैकेजिंग के लिए HETP को विक्रेताओं द्वारा मानक परीक्षण मिश्रणों (उदाहरण के लिए, कुल रिफ्लक्स पर साइक्लोहेक्साइन/एन-हेप्टेन) का उपयोग करके प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया जाता है और F- कारक, तरल दर,और प्रणाली गुण. मेलापैक 250Y के लिए, HETP = 0.4-0.6 m F = 1.0-2.0 m/s·(kg/m3) ^ 0 पर।5पायलट से औद्योगिक स्तंभों तक स्केल अप करने पर 1.2-1.5* सुधार कारक लागू किया जाता है ताकि द्रव दोष वितरण प्रभावों को ध्यान में रखा जा सके जो स्तंभ व्यास 1-2 मीटर से अधिक होने पर अधिक गंभीर हो जाते हैं।

प्रश्न: एक चाट ट्रे आसवन स्तंभ में रोने का कारण क्या है और इसे कैसे रोका जाता है?

उत्तर: रोना तब होता है जब ट्रे के छिद्रों के माध्यम से भाप का वेग ट्रे डेक पर तरल पदार्थ को पकड़ने के लिए अपर्याप्त होता है, जिससे छिद्रों के माध्यम से तरल पदार्थ बह जाता है और डाउनस्ट्रीम चरणों को बायपास करता है।यह Murphree की दक्षता को 30-50% तक कम करता है. बाढ़ की गति (न्यूनतम वाष्प भार) के 30-50% से अधिक संचालन बनाए रखने और चर खुले क्षेत्र के साथ ट्रे डिजाइन का चयन करके रोना रोका जाता है (जैसे,चलती वाल्व टोपी जो कम वाष्प दर पर बंद होती है) या छोटे छेद व्यास (3-5 मिमी) जो वाष्प प्रतिरोध को बढ़ाते हैं.

प्रश्न: दो पारंपरिक स्तंभों के स्थान पर कब एक विभाजित दीवार स्तंभ का प्रयोग किया जाना चाहिए?

A: तीन-घटक फ़ीड को शुद्ध उत्पादों में अलग करते समय एक विभाजित दीवार स्तंभ फायदेमंद है जहां मध्य घटक प्रमुख अंश (> 30% फ़ीड) है,आसन्न घटकों के बीच सापेक्ष अस्थिरता समान है (α अनुपात < 2).0), और ऊर्जा की लागत 20-35% शुल्क में कमी को उचित ठहराती है। एक खोल, एक रिबॉयलर और एक कंडेनसर को समाप्त करने से पूंजी बचत को अधिक जटिल आंतरिक डिजाइन के खिलाफ तौला जाना चाहिए,सीमित टर्नडाउन (आमतौर पर 50-100% डिजाइन), और दो स्वतंत्र स्तंभों की तुलना में कम परिचालन लचीलापन।