蒸留 圧力 容器 は 何 です か

根本的な質問に答えます蒸留圧力容器とは何か?蒸気圧力差を活用して液体混合物をどのように分離するのか?蒸留圧力容器は,蒸気液体平衡接触段階を繰り返して揮発性液体成分を分離するASMEコードの垂直列である.圧力が真空から発生する (0.01 MPa) から高圧 (3.5 MPa) までの間,容器は相対的揮発性 α = (yi/xi) / ((yj/xj) を分離推進力として使用する.理論上の段階数は,二元系の *マッカベ・ティール方法* または *フェンスケ方程式* Nmin = log[(xD/(1-xD)) · (((1-xB) /xB) ] / log(α) で計算される.マルフリープレート効率 (60~85%) と最低リフルックスRminの1.1~5.0倍のリフルックス比で決定される.

1蒸留圧力容器の基本操作原理

蒸留圧力容器内で達成される分離は,蒸気液体均衡熱力学,水力容量制限により水浸しや流出を防止します.そして,接触段階のそれぞれで質量移転の効率性.

• **蒸気液体の均衡と相対的揮発性:**各均衡段階では,より揮発性のある成分は,活動係数によって修正されたラウル法則に従って蒸気段階に優先的に分割される:yi·P = xi·γi·Pi*.相対波動性 αAB = (yA/xA) / ((yB/xB) は分離難度を決定する: α > 2.0 は数段階で簡単に分離できるが,α = 1.1-1.5 は 50-200+ の理論段階を必要とする.総反流時の*フェンスケ方程式*は,最小段階数 Nmin = log[xD·(1-xB) / ((1-xD·xB) ] / log(α) を与えます.工業的に重要な分離では通常0.5-3.0で,アンダーウッド方程式は最小のリフルックス比Rminを決定します.
• **水力容量と洪水関連性:**列内の蒸気および液体の負荷は,Cvが表面蒸気速度である*F因子* (蒸気容量因子) =Cv·√(ρv/ρLによって定義された操作可能な限界内に保持されなければならない.フィルム・トレイ・コラム用, 浸水点 (通常,浸水量の80~85%が設計限界) は,フェア相関またはソーダーズ・ブラウン方程式:Cv,max = Csb·√[(ρL - ρv) /ρvを用いて計算される.85% を超えた洪水は,大量の液体 (蒸気は液体滴を上へと運びます) を引き寄せます.洪水の30%以下では,蒸気エネルギーはトレイに液体を保持するのに不十分で,トレイの穴を通って液体の排水を引き起こし,ステージを回避する.
• **質量移転効率とHETP:**ステージ効率は,ある数の理論段階に必要な実際の物理段階の数を決定します.*Murphree蒸気効率* EMv = (yn - yn+1)/(yn* - yn+1) は通常60~85%の範囲でタンクの種類 (シート,バルブ,バブルキャップ),堤防の高さ (25-75 mm),液体流通路長によって影響されます.分離はHETP (理論プレートに相当する高さ) で定量化される.構造包装 (Mellapak 250Y) の場合は0.4〜0.6m,ランダム包装 (Pall リング,50mm) の場合は0.6〜1.0m.実際の柱の高さは=理論的な*HETP* (1/EMv),誤った配送に対して20%の安全性があります.

2主な蒸留圧力容器の種類

蒸留圧力容器は,容量,効率,圧力低下,資本コストを決定する内部蒸気液体接触装置によって分類される.3つの構成が産業慣行を支配する:

• **シブ・トレイ蒸留コラム:**これらのASME容器 (直径0.6-4.0m,高さ10-60m) は,液体流出のためのダウンコマーセクションを持つ穴が開いたトレイデッキ (3-8mmの穴,10-15%のオープンエリア) を含んでいます.0.5-2のF因子で動作します.5m/s·(kg/m3) ^0.5シーブトレイは,設計負荷で70〜80%のマーフリー効率を達成する. 450〜600mmのトレイ間隔は,蒸気液体の分離を可能にします. トレイあたり圧力が設計速度で0.5-1.0kPaに低下します.これらの列は,高容量のために好ましい石油化学精製 (原油蒸留,FCCメインフラクション) の中等純度アプリケーション.
• ** 構造化されたパック式蒸留コラム:**これらの容器は,高さ1〜2mのモジュールに積み重ねられた波紋製のシート金属包装 (例えば,スルザー・メラパック250Y,コック・グリッチ・フレキシパック) を使用する.HETPは0.4-0.理論段階ごとに50〜200Paの圧力低下構造包装は,熱分解を防ぐために底圧が1〜5kPa未満を維持しなければならない真空蒸留に不可欠なトレイよりも3〜5倍低い圧力低下を達成します.F因子 = 1 で 2〜3 m/s の容量因子.5-2.0 は達成可能である.液体配送装置 (ノッチ・トルーフ型または孔管型) は,効率を20〜50%低下させる誤差配分を防ぐために, ± 5% 内の均一性を達成しなければならない.
• **隔壁 (隔壁) の柱:**これらの単船構成には垂直内隔壁が組み込まれ,連続した2つの柱の代わりに1つの柱殻で3つの製品 (軽,中,重) の分離が可能である.貝殻の数を減らすことで20~35%増やし,リボイラー用電池を 20~35%増やし,CAPEXとエネルギー削減を大幅に達成する.隔壁は,前分断側と主要な直直側に分割します液体分割比 (典型的には0.3-0.7) と蒸気分割比を水力設計で制御する.確立されたアプリケーションにはBTX芳香分離およびC3/C4分割器サービスが含まれます.

蒸留圧力容器の種類 比較マトリックス

よくある質問 (FAQ)

Q: 蒸留設計における最低リフルックスと最低段階の違いは何ですか?

A:最小反流比 Rmin (アンダーウッド方程式で計算) は,無限数の段階が必要となる反流量である.分離は熱力学的に可能である.最小段階 Nmin (総反流時のフェンスケ方程式から) は,反流が無限であるときの理論的段階数です実践的な設計は,通常R = 1.1-5.0 * Rminで,選択された反流比を考慮して実際のステージ数を決定するGilliland相関で,これらの極端の間を操作する.

Q: 蒸留圧力容器で構造化された梱包のためにHETPはどのように決定されますか?

A:構造包装のHETPは,標準試験混合物 (例えば,全反流時のサイクロヘクサン/nヘプタン) を用いて,F因子,液体速率と相関して,実験的に販売者によって決定されます.システム属性メラパック250Yでは,HETP = 0.4-0.6 m F = 1.0-2.0 m/s·(kg/m3) ^ 0 で5パイロットから産業用柱へのスケールアップでは,柱直径が1-2mを超えるとより深刻になる液体の誤差分布効果を考慮するために,1.2-1.5*の訂正因子を適用します.

Q: シーブ トレイ の 蒸留 柱 で 泣く 原因 は 何 です か. どう すれ ば 防ぐ こと が でき ます か.

A: トレーの穴を通る蒸気速度は,トレイデッキに液体を保持するのに不十分で,穴を通って液体が流出し,下流段階を回避するときに涙が起こります.これはマーフリーの効率を30~50%低下させます流水速度 (最小蒸気負荷) の30〜50%以上の動作を維持し,変容可能な開いた面積 (例えば,低蒸気速度で閉じる移動バルブキャップ) または蒸気抵抗を増加させる小さな穴直径 (3-5mm).

Q: いつ 2 つの従来の柱の代わりに 2 つの壁の柱を使用すべきですか?

A: 3つの構成要素の飼料を純粋な製品に分割する際に,中央構成要素が主要分量 (>30%の飼料) である場合,分割壁の柱が有利です.隣接する構成要素間の相対的変動は類似している (α比 < 2.0),エネルギーコストは,関税削減の20~35%を正当化する. 1つのシェル, 1つのリボイラー, 1つのコンデンサーを排除することによる資本節約は,より複雑な内部設計と対比する必要があります.制限されたターンダウン (通常は設計の50~100%)2つの独立した列と比較して操作柔軟性が低下します.