भिन्नात्मक स्तंभ
एक भिन्नात्मक स्तंभ या भिन्नात्मक स्तंभ एक आवश्यक वस्तु है जिसका उपयोग तरल मिश्रण के आसवन में मिश्रण को उसके घटक भागों, या भिन्नों में अस्थिरता के अंतर के आधार पर अलग करने के लिए किया जाता है। छोटे पैमाने के प्रयोगशाला आसवनों के साथ-साथ बड़े पैमाने के औद्योगिक आसवनों में फ्रैक्शनेटिंग कॉलम का उपयोग किया जाता है।
प्रयोगशाला भिन्नात्मक कॉलम
एक प्रयोगशाला अंशांकन स्तंभ कांच के बने पदार्थ का एक टुकड़ा है जिसका उपयोग तरल यौगिकों के वाष्पीकृत मिश्रण को घनिष्ठ अस्थिरता के साथ अलग करने के लिए किया जाता है। सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला या तो एक विग्रेक्स कॉलम या कांच के मोतियों या धातु के टुकड़ों जैसे रास्चिग के छल्ले से भरा एक सीधा स्तंभ है। फ्रैक्शनेटिंग कॉलम राउल्ट के नियम के अनुसार मिश्रित वाष्प को ठंडा करने, संघनन करने और फिर से वाष्पीकृत करने की अनुमति देकर मिश्रण को अलग करने में मदद करते हैं। प्रत्येक संघनन-वाष्पीकरण चक्र के साथ, वाष्प एक निश्चित घटक में समृद्ध होते हैं। एक बड़ा सतह क्षेत्र अधिक चक्रों की अनुमति देता है, अलगाव में सुधार करता है। यह विग्रेक्स कॉलम या पैक्ड फ्रैक्शनेटिंग कॉलम के लिए औचित्य है। कताई बैंड आसवन स्तंभ के भीतर एक घूर्णन बैंड का उपयोग करके एक ही परिणाम प्राप्त करता है ताकि बढ़ते वाष्पों को मजबूर किया जा सके और कंडेनसेट को निकट संपर्क में लाया जा सके, संतुलन को और अधिक तेज़ी से प्राप्त किया जा सके।
एक विशिष्ट भिन्नात्मक आसवन में, एक तरल मिश्रण को आसवन फ्लास्क में गर्म किया जाता है, और परिणामी वाष्प प्रभाजन स्तंभ में ऊपर उठता है (चित्र 1 देखें)। वाष्प स्तंभ के अंदर ग्लास स्पर्स (सैद्धांतिक प्लेट के रूप में जाना जाता है) पर संघनित होता है, और डिस्टिलिंग फ्लास्क में लौटता है, बढ़ते डिस्टिलेट वाष्प को भाटा करता है। सबसे गर्म ट्रे कॉलम के नीचे है और सबसे ठंडी ट्रे सबसे ऊपर है। स्थिर स्थिति की स्थिति में, प्रत्येक ट्रे पर वाष्प और तरल वाष्प-तरल संतुलन तक पहुँचते हैं। वाष्प का केवल सबसे अधिक वाष्पशील गैस रूप में ऊपर तक रहता है, जहां यह तब कंडेनसर (गर्मी हस्तांतरण) के माध्यम से आगे बढ़ सकता है, जो वाष्प को तब तक ठंडा करता है जब तक कि यह एक तरल डिस्टिलेट में संघनित न हो जाए। अधिक ट्रे (गर्मी, प्रवाह, आदि की व्यावहारिक सीमा तक) जोड़कर पृथक्करण को बढ़ाया जा सकता है।
औद्योगिक अंशांकन कॉलम
आंशिक आसवन केमिकल इंजीनियरिंग के इकाई संचालन में से एक है।[1][2] फ्रैक्शनेटिंग कॉलम का व्यापक रूप से रासायनिक प्रक्रिया उद्योगों में उपयोग किया जाता है जहां बड़ी मात्रा में तरल पदार्थों को आसुत किया जाता है।[3][4][5] ऐसे उद्योग [[पेट्रोलियम]] प्रसंस्करण, पेट्रोकेमिकल उत्पादन, प्राकृतिक गैस प्रसंस्करण, कोयला टार प्रसंस्करण, शराब बनाना, तरल वायु पृथक्करण और हाइड्रोकार्बन विलायक उत्पादन हैं। आंशिक आसवन तेल शोधशाला में अपना व्यापक अनुप्रयोग पाता है। ऐसी रिफाइनरियों में कच्चा तेल फीडस्टॉक एक जटिल, बहुघटक मिश्रण होता है जिसे अलग किया जाना चाहिए। आम तौर पर शुद्ध रासायनिक यौगिकों के उत्पादन की उम्मीद नहीं की जाती है, हालांकि, क्वथनांक की एक अपेक्षाकृत छोटी सीमा के भीतर यौगिकों के समूहों की पैदावार, जिन्हें अंश भी कहा जाता है, की अपेक्षा की जाती है। यह प्रक्रिया भिन्नात्मक आसवन या प्रभाजन नाम की उत्पत्ति है।
आसवन सबसे आम और ऊर्जा-गहन पृथक्करण प्रक्रियाओं में से एक है। पृथक्करण की प्रभावशीलता स्तंभ की ऊँचाई और व्यास पर निर्भर करती है, स्तंभ की ऊँचाई से व्यास का अनुपात, और वह सामग्री जिसमें आसवन स्तंभ शामिल होता है।[6] एक ठेठ रासायनिक संयंत्र में, यह कुल ऊर्जा खपत का लगभग 40% हिस्सा है।[7] औद्योगिक आसवन आमतौर पर बड़े, ऊर्ध्वाधर बेलनाकार स्तंभों (जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है) में किया जाता है, जिसे आसवन टावर या आसवन स्तंभों के रूप में जाना जाता है, जिनका व्यास लगभग 65 सेंटीमीटर से लेकर 6 मीटर तक और ऊँचाई लगभग 6 मीटर से 60 मीटर या उससे अधिक तक होती है।
औद्योगिक आसवन टावर आमतौर पर निरंतर स्थिर अवस्था में संचालित होते हैं। जब तक फ़ीड, गर्मी, परिवेश के तापमान या संघनन में परिवर्तन से परेशान न हो, फ़ीड की मात्रा सामान्य रूप से हटाए जाने वाले उत्पाद की मात्रा के बराबर होती है।
पुनर्वाष्पित्र और फीड के साथ कॉलम में प्रवेश करने वाली गर्मी की मात्रा ओवरहेड कंडेनसर द्वारा और उत्पादों के साथ निकाली गई गर्मी की मात्रा के बराबर होनी चाहिए। डिस्टिलेशन कॉलम में प्रवेश करने वाली गर्मी एक महत्वपूर्ण ऑपरेटिंग पैरामीटर है, कॉलम में अतिरिक्त या अपर्याप्त गर्मी के अतिरिक्त झाग, रोना, प्रवेश या बाढ़ हो सकती है।
चित्र 3 में एक औद्योगिक फ्रैक्शनेटिंग कॉलम को दर्शाया गया है जो फीड स्ट्रीम को एक डिस्टिलेट फ्रैक्शन और एक बॉटम्स फ्रैक्शन में अलग करता है। हालांकि, कई औद्योगिक फ्रैक्शनेटिंग कॉलम में कॉलम के अंतराल पर आउटलेट होते हैं ताकि विभिन्न उबलते रेंज वाले कई उत्पादों को एक मल्टी-कंपोनेंट फीड स्ट्रीम डिस्टिल करने वाले कॉलम से वापस लिया जा सके। सबसे कम क्वथनांक वाले सबसे हल्के उत्पाद स्तंभों के शीर्ष से बाहर निकलते हैं और उच्चतम क्वथनांक वाले सबसे भारी उत्पाद नीचे से बाहर निकलते हैं।
उत्पादों के बेहतर पृथक्करण को प्राप्त करने के लिए औद्योगिक अंशांकन कॉलम बाहरी भाटा का उपयोग करते हैं।[3][5]भाटा संघनित ओवरहेड तरल उत्पाद के हिस्से को संदर्भित करता है जो कि फ्रैक्शनिंग कॉलम के ऊपरी हिस्से में लौटता है जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है।
कॉलम के अंदर, डाउनफ्लोइंग रिफ्लक्स लिक्विड अपफ्लोइंग वेपर्स को कूलिंग और कंडेनसेशन प्रदान करता है जिससे डिस्टिलेशन टॉवर की प्रभावकारिता बढ़ जाती है। जितना अधिक रिफ्लक्स और/या अधिक ट्रे प्रदान की जाती हैं, उतना ही बेहतर होता है कि टावर कम उबलने वाली सामग्री को उच्च उबलने वाली सामग्री से अलग करे।
अंशांकन स्तंभ का डिज़ाइन और संचालन फ़ीड की संरचना के साथ-साथ वांछित उत्पादों की संरचना पर निर्भर करता है। मैककेबे-थिले विधि जैसे एक सरल, बाइनरी घटक फ़ीड, विश्लेषणात्मक विधियों को देखते हुए[5][8][9] या फ़ेंस्के समीकरण[5]इस्तेमाल किया जा सकता है। बहु-घटक फ़ीड के लिए, सिमुलेशन मॉडल का उपयोग डिज़ाइन, संचालन और निर्माण दोनों के लिए किया जाता है।
बबल-कैप ट्रे या प्लेटें भौतिक उपकरणों के प्रकारों में से एक हैं, जिनका उपयोग अपफ्लोइंग वेपर और औद्योगिक फ्रैक्शनेटिंग कॉलम के अंदर डाउनफ्लोइंग तरल के बीच अच्छा संपर्क प्रदान करने के लिए किया जाता है। ऐसी ट्रे को चित्र 4 और 5 में दिखाया गया है।
ट्रे या प्लेट की दक्षता आमतौर पर सैद्धांतिक 100% कुशल संतुलन चरण की तुलना में कम होती है। इसलिए, सैद्धांतिक वाष्प-तरल संतुलन की आवश्यक संख्या की तुलना में एक आंशिक स्तंभ को लगभग हमेशा अधिक वास्तविक, भौतिक प्लेटों की आवश्यकता होती है stages.
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औद्योगिक उपयोगों में, कभी-कभी ट्रे के बजाय कॉलम में खचाखच भरे बिस्तर का उपयोग किया जाता है, खासकर जब कॉलम में कम दबाव की बूंदों की आवश्यकता होती है, जैसे कि खालीपन के तहत काम करते समय। यह पैकिंग सामग्री या तो रैंडम डंप की गई पैकिंग हो सकती है (1–3 in or 2.5–7.6 cm चौड़ा) जैसे रैशिग रिंग्स या संरचित पैकिंग । तरल पदार्थ पैकिंग की सतह को गीला करते हैं, और वाष्प इस गीली सतह से गुजरती हैं, जहां बड़े पैमाने पर स्थानांतरण होता है। अलग-अलग आकार की पैकिंग में अलग-अलग सतह क्षेत्र होते हैं और पैकिंग के बीच शून्य स्थान होता है। ये दोनों कारक पैकिंग प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं।
यह भी देखें
- एज़ोट्रोपिक आसवन
- बैच आसवन
- निरंतर आसवन
- निष्कर्षण आसवन
- प्रयोगशाला कांच के बने पदार्थ
- भाप आसवन
- सैद्धांतिक प्लेट
- वैक्यूम आसवन
- आंशिक आसवन
संदर्भ
- ↑ Kroschwitz, Jacqueline; Seidel, Arza (2004). किर्क-ओथमर एनसाइक्लोपीडिया ऑफ केमिकल टेक्नोलॉजी (5th ed.). Hoboken, New Jersey: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-48810-0.
- ↑ McCabe, W., Smith, J. and Harriott, P. (2004). केमिकल इंजीनियरिंग की इकाई संचालन (7th ed.). McGraw Hill. ISBN 0-07-284823-5.
{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ↑ 3.0 3.1 Kister, Henry Z. (1992). Distillation Design (1st ed.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-034909-6.
- ↑ King, C.J. (1980). पृथक्करण प्रक्रियाएं (2nd ed.). McGraw Hill. ISBN 0-07-034612-7.
- ↑ 5.0 5.1 5.2 5.3 Perry, Robert H.; Green, Don W. (1984). Perry's Chemical Engineers' Handbook (6th ed.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-049479-7.
- ↑ "आसवन स्तंभ". Brewhaus. Retrieved 4 August 2015.
- ↑ Felder, R.; Roussea, W. (2005). रासायनिक प्रक्रियाओं के प्राथमिक सिद्धांत (3rd ed.). Wiley. ISBN 978-0-471-68757-3.
- ↑ Beychok, Milton (May 1951). "मैककेबे-थिले आरेख का बीजगणितीय समाधान". Chemical Engineering Progress.
- ↑ Seader, J. D.; Henley, Ernest J. (1998). पृथक्करण प्रक्रिया सिद्धांत. New York: Wiley. ISBN 0-471-58626-9.
बाहरी संबंध
- Use of distillation columns in Oil & Gas
- More drawings of glassware including Vigreux columns
- Distillation Theory by Ivar J. Halvorsen and Sigurd Skogestad, Norwegian University of Science and Technology, Norway
- Distillation, An Introduction by Ming Tham, Newcastle University, UK
- Distillation Archived 2014-07-13 at the Wayback Machine by the Distillation Group, USA
- Distillation simulation software
- Fractional Distillation Explained for High School Students
