डिस्टिलेशन टॉवर संबंधी समस्याओं का समाधान~~~

D/F = (XF – Xw) / (Xd – Xw) = (XF – Xd) / (Xd – Xw) – 1
जब D/F का मान बढ़ता है, तो Xd का मान कम हो जाता है। इसी प्रकार, जब D/F का मान कम होता है, तो 1 – Xw का मान भी कम हो जाता है। अतः, जब D/F का मान बढ़ता है, तो 1 – Xw का मान बढ़ जाता है; अर्थात् Xw का मान कम हो जाता है।

पता नहीं, या तो शिक्षक ने ठीक से पढ़ाया ही नहीं, या फिर व्यक्ति ने चीजों को बहुत ही कठोर तर :लोल, यह तो बहुत ही सरल बात है… थोड़ा सोचने पर ही समझ में आ जाता है। । । डिस्टिलेशन टॉवर में संतुलन दो प्रकार का होता है – एक है पदार्थों का संतुलन, और दूसरा है गैस-तरल का संतुलन। इन दोनों संतुलनों का पालन आवश्यक है। डिस्टिलेशन टॉवर के संचालन का मूल उद्देश्य, पदार्थों के संतुलन को बनाए रखते हुए, आवश्यक गैस-तरल संतुलन को प्राप्त करना है (अर्थात् उत्पाद की गुणवत्ता को बनाए रखना)। जिसे “रिटर्न रेशियो” कहा जाता है, वह अलगाव संबंधी आवश्यकताओं को पूरा करने हेतु आवश्यक है। दूसरे शब्दों में, यह गैस-तरल संतुलन से संबंधित समस्याओं का ही हिस्सा है, एवं यह ऊष्मागतिकी के क्षेत्र से संबंधित है। ； और पदार्थ-संतुलन, स्थिर एवं निरंतर उत्पादन हेतु आवश्यक वह संतुलन है। स्थिर प्रवाह प्रणाली में पदार्थ-संतुलन को गतिकीय दृष्टिकोण से ही समझा जा सकता है (डिस्टिलेशन टॉवरों के डिज़ाइन में टॉवर-प्लेटों पर लगने वाला प्रतिरोध, टॉवर के आंतरिक घटकों के जल-गतिकीय गुण आदि सभी गतिकीय समस्याएँ हैं); इसलिए पदार्थ-संतुलन ही सबसे महत्वपूर्ण गतिकीय संतुलन है। गतिकी, प्रक्रियाओं से संबंधित समस्याओं का समाधान करती है; जबकि ऊष्मागतिकी, अंतिम अवस्थाओं से संबंधित समस्याओं का समाधान करती है। ； इसी तर्क के आधार पर, R का आपके XD एवं XW के आकार में होने वाली कमी से कोई संबंध नहीं है। एक सरल उदाहरण से ही इसे समझा जा सकता है। । मान लीजिए कि किसी टॉवर में अनंत संख्या में प्लेटें हैं; ऐसी स्थिति में A एवं B दोनों घटकों को पूरी तरह अलग किया जा सकता है। मान लीजिए कि इनपुट फीड की दर 1 मोल/घंटा है, एवं इसमें 0.5 मोल A एवं 0.5 मोल B है। सामान्य उत्पादन प्रक्रिया में, उचित रिफ्लक्स अनुपात R के कारण टॉवर के ऊपरी हिस्से से 0.5 मोल/घंटा A निकलता है, जबकि टॉवर के निचले हिस्से से 0.5 मोल/घंटा B निकलता है। इस स्थिति में टॉवर के ऊपरी एवं निचले हिस्सों में घटकों की सांद्रता क्रमशः XD=100% एवं XW=0 होती है। इनपुट फीड में घटकों की सांद्रता XF=50% होती है। अब, यदि आप इनपुट फीड की मात्रा बढ़ा दें, उदाहरण के लिए टॉवर के ऊपरी हिस्से से निकलने वाले उत्पाद की मात्रा 0.7 मोल/घंटा हो जाए, तो रिफ्लक्स अनुपात को स्थिर रखते हुए टॉवर के ऊपरी हिस्से से निकलने वाले उत्पाद की सांद्रता में क्या परिवर्तन होगा? ? ? D = 0.7 मोल/घंटा, जहाँ A = 0.5 मोल/घंटा एवं B = 0.2 मोल/घंटा है। इस स्थिति में उत्पाद की सांद्रता XD = 5/7 है। लेकिन मूल रूप से यह कितनी थी? 100% हाँ, निश्चित रूप से आकार कम होना ही चाहिए। चूँकि XW=0 है, इसलिए टॉवर का आकार और कम नहीं हो सकता। यदि आप टॉवर से निकलने वाले पदार्थ की मात्रा को 0.7 mol/h तक बढ़ा दें, तो टॉवर से निकलने वाले पदार्थ में B घटक की सांद्रता भी कम हो जाएगी। यह तो एक ही सिद्धांत है। भले ही आंकड़ों की आवश्यकता न हो, सरल विश्लेषण से भी यह समझना आसान है कि XD एवं XW दोनों क्यों कम हो जाते हैं। जब टॉवर के ऊपरी हिस्से से पदार्थ निकालने की मात्रा बढ़ा दी जाती है, जबकि इनपुट की मात्रा स्थिर रहती है, तो निश्चित रूप से टॉवर के निचले हिस्से से निकलने वाला कुछ पदार्थ ऊपरी हिस्से में चला जाता है। टॉवर के निचले हिस्से में मुख्य रूप से भारी घटक B होता है; जब यह भारी घटक ऊपरी हिस्से में चला जाता है, तो हल्के घटकों की सांद्रता निश्चित रूप से कम हो जाती है। रिफ्लक्स अनुपात बढ़ाने से भी कोई फायदा नहीं होता; पहले तो पदार्थों का संतुलन बनाना आवश्यक है। टॉवर के निचले हिस्से की बात करें, तो चूँकि कुछ भारी घटक ऊपरी हिस्से में चले जाते हैं, इसलिए निश्चित रूप से कुछ हल्के घटक भी ऊपरी हिस्से में चले जाते हैं। गैस एवं तरल पदार्थों का संतुलन बनना आवश्यक है; इसलिए ऊपरी हिस्से में भी भारी एवं हल्के घटकों का संतुलन बना रहता है। निकालने की मात्रा बढ़ाने हेतु आवश्यक रूप से ऊष्मा स्रोत के रूप में भाप का उपयोग बढ़ाना होता है… ऐसे में यह भाप केवल भारी घटकों को ही ऊपर नहीं ले जाएगी, बल्कि हल्के घटक भी ऊपर चले जाएंगे। ऐसे में टॉवर के निचले हिस्से में हल्के घटकों की मात्रा कम हो जाती है… वास्तविक कारखानों में, हल्के घटकों की प्राप्ति दर बढ़ाने या अपशिष्ट उत्सर्जन संबंधी मानकों को पूरा करने हेतु, जैसे मेथनॉल अपशिष्ट जल के शोधन हेतु, निकालने की मात्रा बढ़ा दी जाती है… ताकि हल्के घटक मेथनॉल ऊपरी हिस्से में चले जाएं, एवं अपशिष्ट जल मानकों के अनुरूप हो जाए। ऐसे में ऊपरी हिस्से से निकलने वाले मेथनॉल की सांद्रता भी निश्चित रूप से कम हो जाती है। । इस प्रक्रिया में सबसे पहले सामग्री-संतुलन आवश्यक है; आप स्वयं सामग्री-संतुलन संबंधी समीकरण लिखकर गणना कर सकते हैं। यह सामग्री-संतुलन संबंधी समीकरण, आपके रिफ्लक्स अनुपात से कोई संबंध नहीं रखता। । । रिफ्लक्स अनुपात, चाहे वह कितना भी अधिक क्यों न हो, सबसे पहले पदार्थ-संतुलन नामक गतिकीय संतुलन को पूरा करना ही आवश्यक है। । । केवल गतिकीय संतुलन के नियमों के अंतर्गत ही, जैसा कि ऊपर दिए गए उदाहरण में है, जब 0.7 मोल/घंटा की दर से पदार्थ निकाला जाता है, तो टॉवर के शीर्ष पर सांद्रता XDmax = 5/7 होती है। यही अधिकतम मान है; क्योंकि इस सांद्रता से आगे जाना संभव नहीं है। चाहे रिफ्लक्स अनुपात कितना भी हो, वह केवल 5/7 तक ही हो सकता है। यदि रिफ्लक्स अनुपात कम हो, तो संभव है कि 5/7 की सांद्रता भी प्राप्त न हो। यहीं पर ही रिफ्लक्स अनुपात का महत्व है।

http://bbs.hcbbs.com/thread-1431424-1-1.html, इस पोस्ट में उठाए गए सवाल, पोस्ट करने वाले व्यक्ति के सवालों से अलग हैं; लेकिन वास्तव में दोनों ही सवाल एक ही बात से संबंधित हैं – यानी यह कि डिस्टिलेशन टॉवर का उपयोग क्यों किया जाता है, इस बारे में कोई स्पष्ट जानकारी नहीं है। सब कुछ तो गणना किया ही जाता है, सूत्र भी मौजूद हैं… लेकिन वास्तव में कोई यह नहीं सोचता कि आखिर ऐसा क्यों होता है।