L'effetto del rapporto di riflusso sull'efficienza della distillazione dei vassoi

Panoramica

Fonte: Kerry M. Dooley e Michael G. Benton, Dipartimento di Ingegneria Chimica, Louisiana State University, Baton Rouge, LA

Il vassoio e le colonne imballate sono entrambi comunemente usati per le operazioni di separazione di distillazione, assorbimento e stripping. 1,2 L'obiettivo di questo esperimento è quello di distillare una miscela di alcoli (metanolo, isopropanolo) e acqua in una colonna di vassoio del setaccio ed esaminare quanto da vicino vengono seguite le semplici teorie della distillazione basate su ipotesi di equilibrio. I vassoi del setaccio forniscono la massima area interfacciale tra il liquido e il vapore. Uno schema P&ID del vassoio del setaccio (ogni vassoio contiene fori in una piastra di supporto) è disponibile nell'Appendice A.

In questa dimostrazione, l'unità di distillazione del vassoio (TDU) viene avviata in modalità reflusso totale. Dopo aver raggiunto un livello costante del tamburo di riflusso, si passa alla modalità di riflusso finito regolando i fondi, i regolatori di portata del distillato e del reflusso, se necessario, per mantenere livelli costanti nel tamburo di riflusso e nel ribolatore e per mantenere un rapporto di riflusso target RD = L / D. Una volta raggiunto lo stato stazionario (richiede almeno 90 minuti), i campioni liquidi verranno prelevati dal tamburo di riflusso, dal riboler e su ciascun vassoio e analizzati in un gascromatografo. Un protocollo tipico è quello di studiare gli effetti del rapporto di reflusso su un ampio intervallo. Dalle analisi del campione, le efficienze del vassoio possono essere determinate per tutti e tre i componenti su tutti e sei i vassoi assumendo un trabocco molare costante (metodo McCabe-Thiele). I risultati possono anche essere simulati utilizzando un simulatore di processo di equilibrio, se disponibile. Questi due metodi possono anche essere utilizzati per determinare l'efficienza complessiva del vassoio. Inoltre, è possibile eseguire la riconciliazione dei dati dei bilanci di massa per determinare se esistono errori di misurazione lordi. Qualsiasi libro di testo Separations or Unit Operations copre i fondamenti della distillazione, inclusi concetti di base come il rapporto di reflusso, l'efficienza di Murphree e il metodo e il diagramma mcCabe-Thiele. 2

Procedura

Il TDU è gestito da un'interfaccia computer di un sistema di controllo distribuito. L'interfaccia è interamente grafica. La colonna contiene 6 vassoi, un condensatore totale e un ribolier parziale (Appendice A). La miscela è contenuta nel serbatoio di alimentazione e l'alimentazione è costituita nominalmente da metanolo (~ 50 wt.%), isopropanolo (~ 30 wt.%) e acqua (~ 20 wt.%).

1. Avvio della modalità reflusso totale

  1. Accendere l'acqua di raffreddamento. Se il livello del liquido del

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Risultati

Il fattore di risposta appropriato (RFi) per ciascun componente, che è il rapporto tra l'intensità del segnale e la quantità di analita iniettato ed è fornito nel software, viene utilizzato per determinare il wt% di ciascun campione.

Equation 3 (3)

Il rapporto di riflusso (RD = L/D) ha un ...

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Riferimenti
  1. Encyclopedia of Chemical Engineering Equipment. Distillation Columns. http://encyclopedia.che.engin.umich.edu/Pages/SeparationsChemical/DistillationColumns/DistillationColumns.html. Accessed 10/01/16.
  2. W.L. McCabe, J.C. Smith, and P. Harriott, Unit Operations of Chemical Engineering, 7th Ed., McGraw-Hill, New York, 2005, Ch. 21 & 22, C.J. Geankoplis, Transport Processes and Unit Operations, 3rd Ed., 1993, Ch. 12, or J.D.Seader, E.J. Henley, D.K. Roper, Separation Process Principles, 3rd Ed., Wiley, 2010, Ch.6 & 7.
  3. Processing & Refining Crude Oil. Chevron Inc. http://pascagoula.chevron.com/abouttherefinery/whatwedo/processingandrefining.aspx . Accessed 10/01/16.
  4. A Simple Guide to Oil Refining. ExxonMobil Inc. http://www.exxonmobileurope.com/europe-english/files/simple_guide_to_oil_refining.pdf  Accessed 10/14/16.
  5. R. Katzen, P.W. Madson and G.D. Moon Jr, Ethanol distillation: the fundamentals, in The Alcohol Textbook 3rd ed., K. Jacques, T.P. Lyons, and D.R. Kelsall, eds. Nottingham University Press, Nottingham, UK, pp. 269-288 (1999).
  6. History and Technological Progress: cryogenic Air Separation. The Linde Groups. https://www.linde-engineering.com/internet.global.lindeengineering.global/en/images/AS.B1EN%201113%20-%20%26AA_History_.layout19_4353.PDF. Accessed 10/01/16.
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0:07

Overview

0:58

Principles of Distillation

3:35

Distillation Column Operation: Adjusting the Reflux

6:20

Transitioning to Finite Reflux Mode

8:25

Results

9:52

Applications

10:54

Summary

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