Mitä on tislaus? Tämä on prosessi, jossa neste muunnetaan höyryksi, joka sitten tiivistyy takaisin nestemäiseen muotoon. Yksinkertaisin esimerkki on veden tislaus, jossa kattilan höyry laskeutuu pisaroina kylmälle pinnalle.
Hakemus ja historia
Tislausa käytetään nesteiden erottamiseen haihtumattomista kiinteistä aineista, kuten tislattaessa väkeviä alkoholijuomia käymisaineista, tai kahden tai useamman nesteen erottamiseen, joilla on eri kiehumispisteet, kuten bensiinin, kerosiinin ja voiteluaineiden valmistuksessa. öljystä. Muita teollisia sovelluksia ovat kemikaalien, kuten formaldehydin ja fenolin jalostus sekä meriveden suolanpoisto.
Tislausprosessia käyttivät luultavasti muinaiset kokeet. Aristoteles (384-322 eKr.) mainitsi, että puhdasta vettä voidaan saada haihduttamalla merivettä. Plinius Vanhin (23-79 jKr) kuvaili primitiivistä kondensaatiomenetelmää, jossa hartsia kuumentamalla saatu öljy kerätään villan päälle asetetulle villalle.alembic.
Yksinkertainen tislaus
Suurin osa teollisuudessa ja laboratoriotutkimuksessa käytetyistä tislausmenetelmistä on muunnelmia yksinkertaisesta tislauksesta. Tämä perustekniikka käyttää kuutiota tai retorttia, jossa neste kuumennetaan, lauhdutinta höyryn jäähdyttämiseen ja astiaa tisleen keräämiseen. Kun aineseosta kuumennetaan, niistä haihtuvin tai alhaisimman kiehumispisteen omaava tislataan ensin ja sitten muut tislataan tai niitä ei tislata ollenkaan. Tällainen yksinkertainen laite soveltuu erinomaisesti haihtumattomia komponentteja sisältävien nesteiden puhdistamiseen, ja se on varsin tehokas eri kiehumispisteiden aineiden erottamiseen. Laboratoriokäyttöä varten laitteen osat on yleensä valmistettu lasista ja yhdistetty tulpilla, kumiletkuilla tai lasiputkilla. Teollisessa mittakaavassa laitteet on valmistettu metallista tai keramiikasta.
Jakotislaus
Öljynjalostukseen kehitettiin menetelmä, jota kutsutaan jakotislaukseksi, koska yksinkertainen tislaus sellaisten nesteiden erottamiseksi, joiden kiehumispisteet eroavat vähän, on tehotonta. Tässä tapauksessa höyryt tiivistyvät ja haihtuvat toistuvasti eristetyssä pystysäiliössä. Erityinen rooli tässä on kuivahöyryttimillä, fraktiokolonneilla ja lauhduttimilla, jotka mahdollistavat osan lauhteen palauttamisesta takaisin tislausastiaan. Tavoitteena on saada aikaan tiivis kosketus seoksen nousevien eri faasien välille niin, ettäVastaanottimeen pääsivät vain haihimmat jakeet höyryn muodossa ja loput palasivat nesteen muodossa kuutiota kohti. Tällaisten vastavirtojen välisen kosketuksen seurauksena tapahtuvaa haihtuvien komponenttien puhdistamista kutsutaan tasasuuntaamiseksi tai rikastamiseksi.
Monikertainen tislaus
Tätä menetelmää kutsutaan myös monivaiheiseksi flash-haihdutukseksi. Tämä on toisenlainen yksinkertainen tislaus. Sitä käytetään esimerkiksi veden tislaamiseen suurissa kaupallisissa suolanpoistolaitoksissa. Nesteen muuttaminen höyryksi ei vaadi lämmitystä. Se yksinkertaisesti virtaa korkean ilmanpaineen säiliöstä pienempipaineiseen säiliöön. Tämä johtaa nopeaan haihtumiseen, johon liittyy höyryn tiivistyminen nesteeksi.
Tyhjiötislaus
Yhdessä alennetun paineen prosessin muunnelmassa käytetään tyhjiöpumppua tyhjiön luomiseen. Tätä menetelmää, jota kutsutaan "tyhjiötislaukseksi", käytetään joskus sellaisten aineiden kanssa, jotka tavallisesti kiehuvat korkeissa lämpötiloissa tai hajoavat keitettäessä normaaleissa olosuhteissa.
Tyhjiöpumput luovat kolonnissa painetta, joka on paljon ilmakehän painetta alhaisempi. Niiden lisäksi käytetään tyhjiösäätimiä. Parametrien huolellinen valvonta on erittäin tärkeää, koska erotuksen tehokkuus riippuu suhteellisen haihtuvuuden erosta tietyssä lämpötilassa ja paineessa. Tämän asetuksen muuttaminen voi vaikuttaa haitallisesti prosessin etenemiseen.
Tyhjiötislaus tunnetaan hyvin jalostamoissa. Perinteiset tislausmenetelmät ovat erillisiäkevyet hiilivedyt ja raskaiden hiilivetyjen epäpuhtaudet. Jäännöstuotteelle suoritetaan tyhjötislaus. Tämä mahdollistaa korkeassa lämpötilassa kiehuvien hiilivetyjen, kuten öljyjen ja vahojen, erottamisen matalissa lämpötiloissa. Menetelmää käytetään myös lämpöherkkien orgaanisten kemikaalien erottamisessa ja orgaanisten liuottimien t alteenotossa.
Mitä on höyrytislaus?
Höyrytislaus on vaihtoehtoinen tislausmenetelmä normaalin kiehumispisteen alapuolella olevissa lämpötiloissa. Sitä käytetään, kun tislattu aine on sekoittumaton eikä reagoi kemiallisesti veden kanssa. Esimerkkejä tällaisista materiaaleista ovat rasvahapot ja soijaöljy. Tislauksen aikana nesteeseen johdetaan höyryä, joka lämmittää sen ja aiheuttaa haihtumista.
Tislaus täytetyssä kolonnissa
Vaikka pakattuja kolonneja käytetään useimmiten absorptioon, niitä käytetään myös höyry-neste-seosten tislaukseen. Tämä rakenne tarjoaa suuren kosketuspinnan, mikä lisää järjestelmän tehokkuutta. Toinen nimi sellaiselle rakenteelle on tislauskolonni.
Toimintaperiaate on seuraava. Eri haihtuvuuden omaavien komponenttien raakaseos syötetään kolonnin keskelle. Neste virtaa alas suuttimen läpi ja höyry liikkuu ylöspäin. Säiliön pohjalla oleva seos menee esilämmittimeen ja poistuu höyryn mukana. Kaasu syöksyy ylös täytteen läpi ja kerää nesteen haihimmat komponentit, poistuu kolonnista ja menee lauhduttimeen. Nesteytymisen jälkeen tuote tulee sisäänlimankerääjään, jossa se erotetaan tisleeksi ja kasteluun käytettäväksi fraktioksi.
Eri pitoisuudet aiheuttavat vähemmän haihtuvien komponenttien siirtymisen höyryfaasista nestefaasiin. Suutin lisää kosketuksen kestoa ja pinta-alaa, mikä lisää erotustehoa. Ulostulossa höyry sisältää suurimman määrän haihtuvia komponentteja, kun taas niiden pitoisuus nesteessä on minimaalinen.
Suuttimet täytetään irtotavarana ja pakkauksissa. Täyteaineen muoto voi olla joko satunnainen tai geometrisesti rakentunut. Se on valmistettu inertistä materiaalista, kuten savesta, posliinista, muovista, keraamisesta, metallista tai grafiitista. Täyteaineen mitat ovat tyypillisesti 3 - 75 mm, ja sillä on suuri pinta-ala kosketuksissa höyry-nesteseoksen kanssa. Bulkkitäytön etuna on suuri suorituskyky, korkea paineenkesto ja alhaiset kustannukset.
Metallisiteillä on korkea lujuus ja hyvä kostuvuus. Keramiikassa on vielä parempi kostuvuus, mutta ne eivät ole yhtä lujia. Muoviset ovat riittävän lujia, mutta eivät kastu hyvin pienillä virtausnopeuksilla. Koska keraamiset täyteaineet kestävät korroosiota, niitä käytetään korkeissa lämpötiloissa, joita muovi ei kestä.
Pakettisuuttimet ovat strukturoitua verkkoa, jonka mitat vastaavat pylvään halkaisijaa. Tarjoaa pitkät kanavat neste- ja höyryvirtauksille. Ne ovat kalliimpia, mutta niiden avulla voit vähentää painehäviöitä. Pakettisuuttimet ovat edullisia pienillä virtausnopeuksilla ja matalapaineolosuhteissa. Ne on yleensä valmistettu puusta, peltilevystä tai kudotusta verkosta.
Käytetään liuottimien t alteenotossa ja petrokemian teollisuudessa.
Tislaus tislauskolonnissa
Kaikkein käytetty saraketyyppi. Levyjen lukumäärä riippuu halutusta puhtaudesta ja erotuksen monimutkaisuudesta. Se vaikuttaa tislauskolonnin korkeuteen.
Sen toimintaperiaate on seuraava. Seos syötetään keskelle kolonnin korkeutta. Konsentraatioero aiheuttaa vähemmän haihtuvien komponenttien siirtymisen höyryvirrasta nestevirtaan. Lauhduttimesta lähtevä kaasu sisältää eniten haihtuvia aineita, kun taas vähemmän haihtuvat aineet poistuvat lämmittimen kautta nestevirtaan.
Kolonnissa olevien levyjen geometria vaikuttaa seoksen eri faasitilojen välisen kosketuksen asteeseen ja tyyppiin. Rakenteellisesti ne ovat seulaa, venttiiliä, korkkia, ristikkoa, kaskadia jne. Seulakaukalot, joissa on reiät höyryä varten, tarjoavat korkean suorituskyvyn alhaisin kustannuksin. Halvemmat venttiilihyllyt, joissa aukot on varustettu avaus- ja sulkuventtiileillä, ovat alttiita tukkeutumaan materiaalin kertymisen vuoksi. Korkit on varustettu korkilla, jotka päästävät höyryn kulkemaan nesteen läpi pienistä reikistä. Tämä on edistynein ja kallein tekniikka, joka on tehokas pienillä virtausnopeuksilla. Neste virtaa alustasta toiseen viemäriputkia pitkin.
Taulukon sarakkeita käytetään usein prosessijätteiden liuottimien t alteenottoon. Niitä käytetään myös metanolin t alteenottoon kuivausoperaatiossa. Vesi tulee ulos nestemäisenä tuotteena ja haihtuva orgaaninen jäte menee höyryfaasiin. Tätä on tislaus tislauskolonnissa.
Kryogeeninen tislaus
Kryogeeninen tislaus on yleisten tislausmenetelmien soveltamista nestemäiseen tilaan jäähdytettyihin kaasuihin. Järjestelmä toimii alle -150 °C lämpötiloissa. Tätä varten käytetään lämmönvaihtimia ja kierukoita. Koko rakennetta kutsutaan kryogeeniseksi lohkoksi. Nesteytetyt kaasut tulevat yksikköön ja tislataan erittäin matalissa lämpötiloissa. Kryogeeniset tislauskolonnit voidaan pakata ja pakata. Eräsuunnittelua suositellaan, koska bulkkimateriaali on vähemmän tehokas matalissa lämpötiloissa.
Yksi kryogeenisen tislauksen pääsovelluksista on ilman erottaminen sen muodostaviksi kaasuiksi.
Uutetislaus
Uuttislauksessa käytetään lisäyhdisteitä, jotka toimivat liuottimena muuttamaan seoksen jonkin komponentin suhteellista haihtuvuutta. Uuttokolonnissa liuotin lisätään erotettaviin aineisiin. T alteen otettava syöttövirran komponentti yhdistyy liuottimen kanssa ja poistuu nestefaasissa. Toinen komponentti haihtuu ja menee tisleeseen. Toinen juoksutoinen sarake mahdollistaa aineen erottamisen liuottimesta, joka sitten palaa edelliseen vaiheeseen toistamaan syklin.
Uuttislausta käytetään erottamaan yhdisteet, joiden kiehumispiste on lähellä, ja atseotrooppiset seokset. Uuttislaus ei ole niin yleistä teollisuudessa kuin tavanomainen tislaus suunnittelun monimutkaisuuden vuoksi. Esimerkki on selluloosan valmistusprosessi. Orgaaninen liuotin erottaa selluloosan ligniinistä, ja toinen tislaus tuottaa puhtaan aineen.
