Использование Олдершо Колонка Масштаб деятельности
Что такое столбец Олдершо?
Проще говоря, это столбец Олдершо сито поднос блок с downcomers. Первоначально запатентованный Shell Девелопмент Ко более чем шесть десятилетий назад, ее дизайн остается неизменным, и он стал неимущественные пункта доступных в лаборатории производственно-дом каталогов. Ранние модели были изготовлены из стекла, а потом, расслоение типа наборов коллегой лоток были построены из металла. Колонка диаметр колеблется от 25 мм до 100 мм и аксессуары как правило, включают конденсатор, reboiler и рефлюкс сплиттер, как показано на рисунке 1.
В связи с большим отношением поверхности к объему присущих малым колонны, он является общим для указания, что лоток скупщины вакуума куртки. Шлифы делать сборки адаптированы таким образом, что количество лотков для изучения проблемы может быть изменен быстро. Типичные характеристики лотков Олдершо приведены в таблице 1 (стр. 28).
Как он используется?
Колонке Олдершо выполняет лабораторных моделирование предлагаемых химических процессов, чтобы продемонстрировать возможность разделения путем дистилляции, а также указать уровень эффективности ожидается по расширению масштабов деятельности. Хотя действующих механизмов пар-жидкость обратиться в Олдершо плохо понимал, устройство является весьма полезным для многих приложений - в той степени, что каждая лаборатория занимается перегонкой исследования должны складе полный комплект оборудования Олдершо.
Как Олдершо предсказать масштабов эффективности?
Большие лотки. 1982 Исследование ярмарка и др.., (1) к выводу, что обеспечивает Олдершо приближением точки эффективности (хорошо смешанных пар и жидкость) больших подносах. Эффективности этих лотков можно оценить из измерений Олдершо вместе с модели, отображающие повышения эффективности из жидкого градиента концентрации. С целью определения градиента концентрации переток в конечном итоге обеспечить эффективность лоток больше, чем точка продуктивностью, а некоторые дизайнеры используют измерения Олдершо для проектирования, признавая, что консерватизм предусматривает в будущем увеличение пропускной способности (снижение соотношения рефлюкс) или ужесточение продукт чистоты спецификаций.
Вакуумные зачистки. В 1964 бумага, Мартин (2) описал масштабов проблем в больших 20-лоток вакуумной зачистки служащие для удаления воды из тяжелых органических растворителей,?-Бутиролактона. Действующий глава давление 112 мм рт.ст. и запуск выявил общую эффективность лоток для 28% - намного ниже, чем прогнозировалось во время проектирования. Олдершо испытания на заводе смеси показали, что эффективность лаборатории были где-то между 15% и 24%. При поперечном коррекции (из-за reverseflow лотки долго жидкого газового потока), этот диапазон будет сократили около завода-измеряется эффективность. Системы водоснабжения / лактон совершенно неидеальных и условия, характерные для многих пар-зачистки coiumns.
Хван и др.., (3) провели эксперименты с 25-мм колонны Олдершо с 10 -, 15 - и 20-лоток разделы, лишая малых концентрациях (1, 000 ppmw) нитробензола в воде. Они отметили, общая эффективность лоток: от 39% до 48%.
Кроме того, Кунеш и др.., (4), опубликованные данные для снятия небольших количеств толуола из воды в один 0,2-м столбце сито-лоток. Эффективность в возрасте от 3 1% и 43%, в зависимости от пара и жидкости нагрузок. Это свидетельствует о достаточно хорошо согласуются с работы Олдершо, указав, что для лотка типа паровой зачистки колонны, эффективность не являются столь высокими, как и для обычных fractionations.
Высокого давления системы. Недавнее исследование, ПТ (5) измеряется эффективность в обмен на пропилен / пропан фракционирования при давлении 300 дюйм. Рисунок 2 сравнивает Олдершо и переток с поправкой пт результатов. Соглашение является разумным, хотя и есть разница в давлении. Были Олдершо данных, которые будут использованы для проектирования, крупномасштабных эффективность будет в пределах 80-85%, а не в отличие от эффективности самом деле содержится в завод C3 раскольников.
Тройных систем. В 1983 году Чан (6) сделал эффективного использования данных Олдершо в определении эффективности отдельных компонентов в тройных системах methylacetate / хлороформ / бензол и метанол / methylacetate / хлороформом. Чтобы соответствовать измеряется увольнений, за две отдельные системы, он обнаружил, составляющая эффективности на 80% наводнения быть:
Система 1
* Methylacetate 62,7%
* Хлороформ 66,1%
* Бензола 60,8%
Система 2
* Метанола 69,1%
* Methylacetate 65,3%
* Хлороформ 60,9%
Азеотропов. Предсказать поведение компонент в нескольких лоток ректификационной колонны с участием одного или нескольких азеотропов может оказаться непростой задачей. Ряд докладов (7-8) были опубликованы на вычислительных состав профили общего бензол / вода / этанол отделение, в котором содержится три бинарных азеотропов и один тройной азеотропа. Тем не менее, никаких документов на моделирование Олдершо разделительной были опубликованы.
В наших лабораториях мы запустили несколько систем, содержащих азеотропов в Олдершо. Типичный состав заряда в общей сложности исследования отлив:
* Вода 1 0,0% масс.
* Methylisobutylketone (MIBK) 14,0% масс.
* Н-бутанол 85,0% масс.
На основании атмосферной температуры кипения чистых компонентов и азеотропами ожидается последовательность испарения будет:
* Вода / MIBKazeotrope 88C
* Бутанол / 93C воды азеотропа
* 100C воды
* Бутанол / MIBK 114с азеотропа
* 116C MIBK
* 118C бутанола
Это означает, что вода должна легко перемещаться в дистиллят и оставить чистую органических на дно. Два Олдершо работает с 20 лотков, однако, показывают, что вода имеет тенденцию распределять между дистиллята и днища (табл. 2). Колонка эффективности по две трассы на 24% и 16%, низкое значение объясняется большим количеством тяжелых материалов в столбце. Коммерческая столбцов для данного дистилляции, как известно, работает в этом диапазоне эффективности.
Проверка компьютерного моделирования многокомпонентных систем. Потому что эффективность различных компонентов в многокомпонентной смеси могут быть разными, моделирование требует придания эффективности отдельных компонентов. Колонке Олдершо обеспечивает реалистичное распределение между дистиллята и ягодицы. Хотя существующие вычислительные методы, которые используют массообмена теории можно определить изменение этой эффективности, все равно рискованно предполагать, что теоретические вариации совпадают получены из экспериментов.
Нежное. Просмотр портов, через вакуума куртки позволяют наблюдения пар / жидкость действий связаться, так Олдершо могут быть использованы для исследования пены. В одном случае мы изучали растение испытывает преждевременное обводнение и гамма-излучения сканирует указанный регионах чрезмерное накопление жидкости в колонне. Нежное подозревали, поэтому завод смесь работать в Олдершо. Нет пены не наблюдается. Zuiderweg и Харменс (9) отмечают, что геометрия Олдершо может способствовать пеной, хотя никто не наблюдается в более широких масштабах. Но когда нет вспенивание в Олдершо, можно с уверенностью предположить, что не будет с пеной у более крупных масштабах. В этом конкретном примере, проблема наводнений на заводе было установлено, что из-за внутренних misfitting членов лоток.
Каков масштаб деятельности процедуры?
На основании исследований, сообщили здесь, рекомендованных масштабов процедуры:
1. Запуск системы в реальном Олдершо, используя оценкам, число поддонов.
2. Определить точки Олдершо наводнения,
3. Создание Олдершо стационарном режиме около 60-70% от наводнения.
Дело А. Хороший пар-жидкость равновесия имеются.
4a. Выполнить в общей рефлюкс и взять пробы из дистиллята и ягодицы.
5А. Вычислить число теоретических ступеней и эффективности Олдершо.
6a. Предположим, что завод столбец будет иметь ту же эффективность (как правило, консервативное допущение), или исправить эффективности Олдершо для жидких эффектов поперечного.
7. Дизайн коммерческих колонке приемлемого диапазона стадии комбинаций отлив.
Дело B. Хорошее пар-жидкость равновесия отсутствуют.
4B. Проверить, чтобы найти связь между Олдершо рефлюкс и ряд этапов, что позволяет добиться желаемых разделения.
5B. Предположим, что коммерческие столбец достижения той же службы.
6b. Уменьшить количество лотков для коммерческих столбца, если поперечного эффекта не предвидится.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ярмарка, JR, и др.. "Шкала-Up пластинчатого эффективности Лаборатории Олдершо данных", штат Индиана Eng. Chem. Тр. Des. Devel., 22, с. 53-58 (1983).
2. Мартина. HW, "Масштаб деятельности проблемы в фракционной растворителя воду," Хим. Eng. Prog., 60 (10), с. 50-54 (1964).
3. Хван, YL и др.., "Паровые зачистки для удаления органических загрязнителей из воды", штат Индиана Eng. Химреагент Рез., 31, с. 1753-1759 (1992).
4. Кунеш и др.. ", Сито лоток Спектакли для зачистки Паровая Толуол из воды в 4-м Диаметр колонки", штат Индиана Eng. Химреагент Рез., 35, с. 2660-2671 (1996).
5. Фракционирование Research, Inc, "Доклад исследований Прогресс", июль 1964. (Доступный из штата Оклахома Univ. Библиотека, Stillwater, OK).
6. Чен, H., 'лоток повышение эффективности многокомпонентных Колонны дистилляции ", кандидатскую диссертацию, Univ. Штата Техас в Остине, 1983.
7. Prokopakis, ГДж, Сейдер, WJ)., "Возможные характеристики в азеотропной дистилляции", AIChEJ., 29 (1), с. 49-60 (1983).
8. Prokopakis, ГДж, Сейдер, WJ). ", Динамическое моделирование азеотропной дистилляции Башни", AIChEJ., 29 6, с. 1017-1029 (1983).
9. Zuiderweg, FJ, Harmens, A., "влияние поверхностных явлений на производительность ректификационные колонны," Хим. Eng. Наука 9, с. 89-103 (1958).
ЛИТЕРАТУРА
1. Ярмарка, JR, и др.. "Шкала-Up пластинчатого эффективности Лаборатории Олдершо данных", штат Индиана Eng. Chem. Тр. Des. Devel., 22, с. 53-58 (1983).
2. Мартина. HW, "Масштаб деятельности проблемы в фракционной растворителя воду," Хим. Eng. Prog., 60 (10), с. 50-54 (1964).
3. Хван, YL и др.., "Паровые зачистки для удаления органических загрязнителей из воды", штат Индиана Eng. Химреагент Рез., 31, с. 1753-1759 (1992).
4. Кунеш и др.. ", Сито лоток Спектакли для зачистки Паровая Толуол из воды в 4-м Диаметр колонки", штат Индиана Eng. Химреагент Рез., 35, с. 2660-2671 (1996).
5. Фракционирование Research, Inc, "Доклад исследований Прогресс", июль 1964. (Доступный из штата Оклахома Univ. Библиотека, Stillwater, OK).
6. Чен, H., 'лоток повышение эффективности многокомпонентных Колонны дистилляции ", кандидатскую диссертацию, Univ. Штата Техас в Остине, 1983.
7. Prokopakis, ГДж, Сейдер, WJ)., "Возможные характеристики в азеотропной дистилляции", AIChEJ., 29 (1), с. 49-60 (1983).
8. Prokopakis, ГДж, Сейдер, WJ). ", Динамическое моделирование азеотропной дистилляции Башни", AIChEJ., 29 6, с. 1017-1029 (1983).
9. Zuiderweg, FJ, Harmens, A., "влияние поверхностных явлений на производительность ректификационные колонны," Хим. Eng. Наука 9, с. 89-103 (1958).
Джеймс Р. FAIR (слева, электронная почта: <a href="mailto:fair@che.utexas.edu"> fair@che.utexas.edu </ A>) является McKetta Сентенниал Председатель почетный профессор Univ. Техас в Остине. А. FRANK ЗАЙБЕРТ (право, электронная почта: <a href="mailto:fseibert@mail.utexas.edu"> fseibert@mail.utexas.edu </ A>) является техническим менеджером Цветоделение исследований на Univ . Техас в Остине. Они сотрудничали во многих исследовательских и консалтинговых проектов в течение последних 20 лет, многие решения дистилляции технологий.
