वैक्यूम आसवन

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चित्र 1: वायुमंडलीय दबाव पर, डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड 189 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है। यहां निर्वात उपकरण में, यह केवल 70 डिग्री सेल्सियस पर बाईं ओर जुड़े रिसीवर फ्लास्क में आसवित हो जाता है।

निर्वात आसवन या कम दबाव में आसवन एक प्रकार का आसवन है जो कम दबाव के अंतर्गत किया जाता है, जो यौगिकों के शुद्धिकरण की अनुमति देता है जो परिवेश के दबावों पर आसानी से आसुत नहीं होते हैं या केवल समय या ऊर्जा बचाने के लिए देता है। यह तकनीक यौगिकों को उनके क्वथनांक में अंतर के आधार पर अलग करती है। इस तकनीक का उपयोग तब किया जाता है जब वांछित यौगिक का क्वथनांक प्राप्त करना कठिन होता है या यौगिक के अपघटन का कारण बनेगा।[1] कम दबाव यौगिकों के क्वथनांक को कम करता है। क्वथनांक में अपचयन की गणना क्लॉसियस-क्लैप्रोन संबंध का उपयोग करके,तापमान-दबाव नोमोग्राम का उपयोग करके की जा सकती है।[2]

प्रयोगशाला-पैमाने पर अनुप्रयोग

150 °C से कम क्वथनांक वाले यौगिकों को सामान्यतः परिवेशी दबाव पर आसुत किया जाता है। उच्च क्वथनांक वाले नमूनों के लिए, लघु-पथ आसवन तंत्र सामान्यतः नियोजित होता है।[3][4] इस तकनीक को कार्बनिक संश्लेषण में स्पष्ट रूप से चित्रित किया गया है।[5][6]

रोटरी वाष्पीकरण

Main article: रोटरी वाष्पीकरण

रोटरी वाष्पीकरण[7] एक सामान्य तकनीक है जिसका उपयोग प्रयोगशालाओं में किसी यौगिक को विलयन से सांद्रित करने या पृथक करने के लिए किया जाता है। कई विलायक अस्थिर होते हैं और रोटरी वाष्पीकरण का उपयोग करके आसानी से वाष्पित हो सकते हैं। यहां तक ​​कि कम अस्थिर विलायक को उच्च निर्वात के अंतर्गत और गरम करके रोटरी वाष्पीकरण द्वारा हटाया जा सकता है। इसका उपयोग पर्यावरण नियामक एजेंसियों द्वारा पेंट, लेपन और स्याही में विलायक की मात्रा निर्धारित करने के लिए भी किया जाता है।[8]

सुरक्षा विचार

सुरक्षा एक महत्वपूर्ण विचार है जब कांच के बने पदार्थ निर्वात दबाव में होते हैं। जब निर्वात लगाया जाता है तो खरोंच और दरारें फट सकती हैं। टेप के साथ कांच के सामान को लपेटने से व्यावहारिक रूप से एक विस्फोट की स्थिति में कांच के टुकड़ों के खतरनाक बिखरने को रोकने में मदद मिलती है।

औद्योगिक पैमाने के अनुप्रयोग

चित्र 2: तेल रिफाइनरियों में उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट शुष्क निर्वात आसवन स्तंभ का सरलीकृत एनिमेशन
चित्र 3: फावले रिफाइनरी में बड़े पैमाने पर निर्वात आसवन टावर[9]

औद्योगिक पैमाने पर निर्वात आसवन[10] इसके कई फायदे हैं। बंद उबलते मिश्रण के प्रमुख घटकों को अलग करने के लिए कई संतुलन चरणों की आवश्यकता हो सकती है। निर्वात आसवन का उपयोग आवश्यक चरणों की संख्या को कम करने के लिए एक उपकरण है।[11] सामान्यतः तेल रिफाइनरियों में उपयोग किए जाने वाले निर्वात आसवन स्तंभ (जैसा कि चित्र 2 और 3 में दर्शाया गया है) का व्यास लगभग 14 मीटर (46 फ़ीट) तक होता है, ऊँचाई लगभग 50 मीटर (164 फ़ीट) तक होती है, और फ़ीड दर लगभग 25,400 घन मीटर प्रति दिन (प्रति दिन 160,000 बैरल) तक होती है।

निर्वात आसवन द्वारा पृथक्करण में सुधार किया जा सकता है:

  • कम दबाव के कारण उत्पाद की गिरावट या बहुलक निर्माण की रोकथाम, जिससे टॉवर के नीचे का तापमान कम हो जाता है,
  • विशेष रूप से ट्रे के अपेक्षाकृत पैकिंग का उपयोग करने वाले स्तंभ में औसत निवास समय कम होने के कारण उत्पाद के क्षरण या बहुलक गठन में कमी आई है।
  • क्षमता, उपज और शुद्धता बढ़ाने वाला।

निर्वात आसवन का एक अन्य लाभ थोड़ी अधिक परिचालन लागत की कीमत पर कम पूंजी लागत है। निर्वात आसवन का उपयोग करने से ऊंचाई और व्यास कम हो सकता है, और इस प्रकार आसवन स्तंभ की पूंजी लागत कम हो सकती है।

पेट्रोलियम शोधन में निर्वात आसवन

पेट्रोलियम कच्चा तेल सैकड़ों विभिन्न हाइड्रोकार्बन यौगिकों का एक जटिल मिश्रण है, जिसमें सामान्यतः प्रति अणु में 3 से 60 कार्बन परमाणु होते हैं, यद्यपि उस सीमा के बाहर थोड़ी मात्रा में हाइड्रोकार्बन हो सकते हैं।[12][13][14] कच्चे तेल का शोधन एक तथाकथित पेट्रोलियम शोधन प्रक्रियाओं में आने वाले कच्चे तेल के आसवन से शुरू होता है कच्चे तेल का आसवन इकाई वायुमंडलीय दबाव से थोड़ा अधिक दबाव पर काम करता है।[10][12][13]

निर्वात आसवन को निम्न-तापमान आसवन भी कहा जा सकता है।

कच्चे तेल का आसवन करने में, यह महत्वपूर्ण है कि कच्चे तेल को 370 से 380 °C से ऊपर के तापमान के अधीन न किया जाए क्योंकि कच्चे तेल में उच्च आणविक भार घटक तापीय दरार से गुजरेंगे और इससे ऊपर के तापमान पर पेट्रोलियम कोक का निर्माण करेंगे। कोक के निर्माण के परिणामस्वरूप ट्यूबों को निर्वात भट्टी में रोधित किया जाएगा जो फ़ीड धारा को कच्चे तेल के आसवन स्तंभ में गर्म करता है।निर्वात भट्टी में रोधन से आसवन स्तंभ के साथ-साथ स्तंभ में ही पाइपलाइन में भी होगी।

स्तंभ प्रवेशिका कच्चे तेल को 370 से 380 डिग्री सेल्सियस से कम तापमान तक सीमित करके लगाए गए अवरोध से वायुमंडलीय आसवन स्तंभ के तल से एक अवशिष्ट तेल निकलता है जिसमें पूरी प्रकार से हाइड्रोकार्बन होते हैं जो 370 से 380 डिग्री सेल्सियस से ऊपर उबलते हैं।

वायुमंडलीय आसवन स्तंभ से अवशिष्ट तेल को और आसवित करने के लिए, आसवन 10 से 40 mmHg / Torr (लगभग 5% वायुमंडलीय दबाव) के पूर्ण दबाव पर किया जाना चाहिए ताकि परिचालन तापमान को 370 से 380 °C से कम तक सीमित किया जा सके।

चित्र 2 पेट्रोलियम रिफाइनरी निर्वात आसवन स्तंभ का एक सरलीकृत प्रक्रिया आरेख है जो स्तंभ के आंतरिक भाग को दर्शाता है और चित्र 3 पेट्रोलियम रिफाइनरी में एक बड़े निर्वात आसवन स्तंभ का चित्र है।

निर्वात आसवन स्तंभ में 10 से 40 mmHg का निरपेक्ष दबाव तरल आसुत के प्रति आयतन से बनने वाले वाष्प के आयतन को बढ़ा देता है। इसका परिणाम यह होता है कि ऐसे स्तंभों का व्यास बहुत बड़ा होता है।[15]

चित्र 1 और 2 में आसवन स्तंभ, जिनका व्यास 15 मीटर या उससे अधिक हो सकता है, ऊँचाई लगभग 50 मीटर तक हो सकती है, और फ़ीड दर लगभग 25,400 घन मीटर प्रति दिन (160,000 बैरल प्रति दिन) तक हो सकती है।

निर्वात आसवन स्तंभ के अंदरूनी हिस्से को अच्छा वाष्प-तरल संपर्क प्रदान करना चाहिए, जबकि एक ही समय में, स्तंभ के ऊपर से नीचे तक बहुत कम दबाव में वृद्धि बनाए रखना चाहिए। इसलिए, निर्वात स्तंभ केवल आसवन ट्रे का उपयोग करता है जहां उत्पादों को स्तंभ के किनारे से वापस ले लिया जाता है (जिसे साइड ड्रॉ कहा जाता है)। अधिकांश स्तंभ वाष्प-तरल संपर्क के लिए पैकिंग सामग्री का उपयोग करते हैं क्योंकि इस प्रकार की पैकिंग में आसवन ट्रे की तुलना में कम दबाव होता है। यह पैकिंग सामग्री या तो संरचित पैकिंग हो सकती है या यादृच्छिक रूप से फेंकी गई पैकिंग हो सकती है जैसे रसचिग रिंग ।

निर्वात स्तंभ में 10 से 40 mmHg का पूर्ण दबाव प्रायः स्टीम जेट निष्कासक के कई चरणों का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है।[16]

पेट्रोलियम रिफाइनिंग उद्योग के अतिरिक्त कई उद्योग बहुत छोटे पैमाने पर निर्वात आसवन का उपयोग करते हैं। कोपेनहेगन आधारित अनुभवजन्य स्पिरिट,[17] पूर्व नोमा (रेस्तरां) रसोइयों द्वारा स्थापित एक आसवनी,[18] विशिष्ट स्वाद वाली स्पिरिट बनाने के लिए प्रक्रिया का उपयोग करता है। उनकी प्रमुख स्पिरिट, हेलेना, पिल्सनर माल्ट और बेल्जियन सैसन यीस्ट के साथ कोजी का उपयोग करके बनाई गई है।[19]

बड़े पैमाने पर जल शोधन

निर्वात आसवन का उपयोग प्रायः ताजे पानी का उत्पादन करने के लिए, समुद्र के पानी से नमक को हटाने के लिए बड़े औद्योगिक संयंत्रों में किया जाता है। इसे अलवणीकरण के रूप में जाना जाता है। समुद्र के पानी को उसके क्वथनांक को कम करने के लिए एक निर्वात के नीचे रखा जाता है और इसमें एक ऊष्मा स्रोत लगाया जाता है, जिससे ताजा पानी उबलता है और संघनित होता है। जल वाष्प का संघनन जल वाष्प को निर्वात कक्ष में भरने से रोकता है, और निर्वात दबाव के नुकसान के बिना प्रभाव को लगातार चलने देता है। जल वाष्प के संघनन से उष्मा को उष्मागर्त द्वारा हटा दिया जाता है, जो आने वाले समुद्र के पानी को शीतलक के रूप में उपयोग करता है और इस प्रकार समुद्र के पानी की फ़ीड को पहले से गरम कर देता है। कुछ प्रकार के आसवन संघनित्र का उपयोग नहीं करते हैं, बल्कि एक पंप के साथ यांत्रिक रूप से वाष्प को संकुचित करते हैं। यह ऊष्मा पम्प के रूप में कार्य करता है, वाष्प से गर्मी को केंद्रित करता है और आने वाली अनुपचारित जल स्रोत द्वारा गर्मी को वापस करने और पुन: उपयोग करने की अनुमति देता है। पानी के निर्वात आसवन के कई रूप हैं, जिनमें सबसे सामान्य बहु-प्रभाव आसवन, वाष्प-संपीड़न अलवणीकरण और बहु-चरण फ्लैश आसवन हैं।[20]

आणविक आसवन

आणविक आसवन 0.01 टॉर(1.3 Pa) के दबाव के नीचे निर्वात आसवन है[21]। 0.01 टोर निर्वात मापन के ऊपर परिमाण का एक क्रम है, जहां तरल पदार्थ मुक्त आणविक प्रवाह प्रणाली में हैं, अर्थात अणुओं का औसत मुक्त पथ उपकरण के आकार के बराबर है।[1]गैसीय चरण अब वाष्पित होने वाले पदार्थ पर महत्वपूर्ण दबाव नहीं डालता है, और परिणामस्वरूप, वाष्पीकरण की दर अब दबाव पर निर्भर नहीं करती है।अर्थात्, क्योंकि तरल गतिकी की निरंतरता की धारणा अब लागू नहीं होती है, बड़े पैमाने पर द्रव्यमान अभिगमन द्रव गतिकी के अतिरिक्त आणविक गतिकी द्वारा नियंत्रित होता है। इस प्रकार, गर्म सतह और ठंडी सतह के बीच एक छोटा रास्ता आवश्यक है, सामान्यतः एक ठंडी प्लेट के बगल में फ़ीड की एक फिल्म के साथ आच्छादित की गई गर्म प्लेट को बीच में दृष्टिपथ रेखा के साथ निलंबित करके।

तेल के शुद्धिकरण के लिए आणविक आसवन का औद्योगिक रूप से उपयोग किया जाता है।[20]

चित्रशाला

  • Index.php?title=File:Short path distillation apparatus.svg

    एक साधारण लघु पथ निर्वात आसवन उपकरण

  • Index.php?title=File:Kugelrohr - numbered.jpg

    कुगेलरोहर - एक लघु पथ [1]निर्वात आसवन उपकरण

  • Index.php?title=File:Perkin triangle distillation apparatus.svg

    पर्किन त्रिकोण - वायु-संवेदनशील निर्वात आसवन के लिए

  • Index.php?title=File:Vaccum distillation.jpg

    निर्वात आसवन उपकरण


यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 Hickman, K. C. D. (1945), "Adventures in vacuum chemistry", American Scientist (in English), Scientific american, 33 (4): xxx–231, JSTOR 27826079, retrieved 2021-09-01
  2. ↑ "दबाव-तापमान नोमोग्राफ इंटरएक्टिव टूल" (in English). Sigma-Aldrich. Retrieved 2018-03-23.
  3. ↑ Introduction to Organic Laboratory Techniques: A Small Scale Approach By Donald L. Pavia, Gary M. Lampman, George S. Kriz, Randall G. Engel. Chapter 16.
  4. ↑ Leonard, J.; Lygo, B.; Procter, Garry (8 January 2013). उन्नत व्यावहारिक कार्बनिक रसायन (3rd ed.). Boca Raton. ISBN 9781439860977. OCLC 883131986.{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
  5. ↑ Fastuca, Nicholas J.; Wong, Alice R.; Mak, Victor W.; Reisman, Sarah E. (2020). "Asymmetric Michael Addition of Dimethyl Malonate to 2 Cyclopenten-1-one Catalyzed by a Heterobimetallic Complex". Organic Syntheses. 97: 327–338. doi:10.15227/orgsyn.097.0327.
  6. ↑ Bartko, Samuel G.; Deng, James; Danheiser, Rick L. (2016). "1-आयोडोप्रोपाइन का संश्लेषण". Organic Syntheses. 93: 245–262. doi:10.15227/orgsyn.093.0245.
  7. ↑ Operation of a Rotary Evaporator (Rotovap) (from the website of the University of British Columbia)
  8. ↑ [1]SCAQMD Test method 302-91
  9. ↑ Energy Institute website page
  10. ↑ 10.0 10.1 Kister, Henry Z. (1992). Distillation Design (1st ed.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-034909-6.
  11. ↑ Karl Kolmetz, Andrew W. Sloley et al. (2004), Designing Distillation Columns for Vacuum Service, 11th India Oil and Gas Symposium and International Exhibition, September 2004, Mumbai, India (also published in Hydrocarbon Processing, May 2005)
  12. ↑ 12.0 12.1 Gary, J.H. & Handwerk, G.E. (1984). पेट्रोलियम शोधन प्रौद्योगिकी और अर्थशास्त्र (2nd ed.). Marcel Dekker, Inc. ISBN 0-8247-7150-8.
  13. ↑ 13.0 13.1 Leffler, W.L. (1985). गैर तकनीकी व्यक्ति के लिए पेट्रोलियम रिफाइनिंग (2nd ed.). PennWell Books. ISBN 0-87814-280-0.
  14. ↑ James G, Speight (2006). रसायन विज्ञान और पेट्रोलियम की प्रौद्योगिकी (4th ed.). CRC Press. 0-8493-9067-2.
  15. ↑ Karl Kolmetz, Andrew W. Sloley et al (2004), Designing Distillation Columns for Vacuum Service, 11th India Oil and Gas Symposium and International Exhibition, September 2004, Mumbai, India (also published in Hydrocarbon Processing, May 2005)
  16. ↑ Photo gallery Archived 2009-02-07 at the Wayback Machine (from website of Graham Manufacturing Company)
  17. ↑ "अनुभवजन्य आत्माएं". empiricalspirits.co (in English). Retrieved 2018-10-15.
  18. ↑ Kahn, Howie (2018-04-25). "दो नोमा अलम्स से शराब पर एक ताजा कदम". Wall Street Journal (in English). ISSN 0099-9660. Retrieved 2018-10-15.
  19. ↑ "अनुभवजन्य आत्माएं". अनुभवजन्य आत्माएं (in English). Retrieved 2018-10-15.
  20. ↑ 20.0 20.1 Desalination and Water Treatment, Murat Eyvaz, Ebubekir Yüksel 1988/2018. Chapter 5.
  21. ↑ Vogel's 5th ed.
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बाहरी संबंध

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