ההשפעה של יחס ריפלוקס על יעילות זיקוק מגש

Overview

מקור: קרי מ. דולי ומייקל בנטון, המחלקה להנדסה כימית, אוניברסיטת לואיזיאנה סטייט, באטון רוז', לוס אנג'לס

מגש ועמודות ארוזות משמשים שניהם בדרך כלל לפעולות זיקוק, ספיגה והפשטה. ¹^,² מטרת הניסוי הזה היא לזקק תערובת של אלכוהול (מתנול, איזופרופנול) ומים בעמוד מגש מסננת ולבחון כיצד מתבצעות תיאוריות פשוטות של זיקוק המבוססות על הנחות שיווי משקל. מגשי מסננת מספקים שטח בין-דתי מרבי בין הנוזל לאדים. סכמטי P&ID של מגש מסננת (כל מגש מכיל חורים בלוח תמיכה) ניתן למצוא מערכת זיקוק בנספח א'.

בהדגמה זו, יחידת זיקוק המגש (TDU) מופעלת במצב ריפלוקס כולל. לאחר השגת רמת תוף ריפלוקס יציבה, נעשה מעבר למצב ריפלוקס סופי על-ידי התאמת בקרי קצב הזרימה התחתונים, הזיקוק והרפלוקס לפי הצורך כדי לשמור על רמות יציבות בתוף הריפלוקס וברסבילר, ולשמור על יחס ריפלוקס יעד R_D = L/D. לאחר שמצב יציב מושג (לוקח לפחות 90 דקות), דגימות נוזליות יילקחו מתוף reflux, reboiler ועל כל מגש וניתח כרומטוגרפיה גז. פרוטוקול טיפוסי הוא לחקור את ההשפעות של יחס ריפלוקס על פני טווח רחב. מניתוח המדגם, ניתן לקבוע את יעילות המגש עבור כל שלושת הרכיבים בכל ששת המגשים בהנחה של הצפה טוחנת קבועה (שיטת McCabe-Thiele). התוצאות ניתן גם לדמות באמצעות סימולטור תהליך שיווי משקל, אם זמין. ניתן להשתמש בשתי שיטות אלה גם כדי לקבוע את יעילות המגש הכוללת. בנוסף, ניתן לבצע התאמה של נתונים של יתרות המסה כדי לקבוע אם קיימות שגיאות מדידה ברוטו. כל ספר הפרדות או פעולות יחידה מכסה את יסודות זיקוק כולל מושגים בסיסיים כגון יחס ריפלוקס, יעילות מרפרי ושיטת McCabe-Thiele ודיאגרמה. ²

Procedure

ה- TDU מופעל מממשק מחשב של מערכת בקרה מבוזרת. הממשק גרפי לחלוטין. העמודה מכילה 6 מגשים, מחזק כולל ו-reboiler חלקי (נספח א'). התערובת כלולה במאגר ההזנה, וההזנה מורכבת באופן נומינלי ממתנול (~50 wt.%), איזופרופנול (~30 wt.%), ומים (~20 wt.%).

1. הפעלת מצב ריפלוקס כולל

תדליק את מי הקירור. אם רמת הנו?...

Results

גורם התגובה המתאים (RF_i) עבור כל רכיב, שהוא היחס בין עוצמת האות לכמות הניתוח המוזרק והוא מסופק בתוכנה, משמש לקביעת ה- wt% של כל דגימה.

Equation 3 (3)

יחס ריפלוקס (R_D = L/D) משפיע ר...

Application and Summary

עמודות זיקוק מגש הן לעתים קרובות מסוג מסננת, עם חורים קטנים לזרימת האדים ומצטרפים גדולים יותר כדי לנתב את הנוזל ממגש למגש על ידי כוח המשיכה. רכיבים נדיפים יותר יוצאים בעיקר בתזקק, אם כי חלק מהאדים העליונים מרוכזים ומוחזרים לעמודה כרפלוקס נוזלי. הוכח כי קביעת יעילות מגש Murphree יכול להיות חשוב...

References

Encyclopedia of Chemical Engineering Equipment. Distillation Columns. http://encyclopedia.che.engin.umich.edu/Pages/SeparationsChemical/DistillationColumns/DistillationColumns.html. Accessed 10/01/16.
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, 3^rd Ed., 1993, Ch. 12, or J.D.Seader, E.J. Henley, D.K. Roper, Separation Process Principles, 3^rd Ed., Wiley, 2010, Ch.6 & 7.
Processing & Refining Crude Oil. Chevron Inc. http://pascagoula.chevron.com/abouttherefinery/whatwedo/processingandrefining.aspx . Accessed 10/01/16.
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.
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).
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.