【प्रतिदिन एक प्रश्न】रसायन इंजीनियरिंग सिद्धांत 259: आसवन प्रक्रिया (10 दिसंबर)
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इस पोस्ट को अंतिम बार “ज़ाईहुई कांगकियाओ” द्वारा 2015-12-24, 13:47 पर संपादित किया गया। “रसायन विज्ञान सिद्धांत” विभाग में अब “प्रतिदिन एक प्रश्न” नामक गतिविधि शुरू की गई है; इसका उद्देश्य लोगों को रसायन विज्ञान संबंधी बुनियादी ज्ञान को मजबूत करने में मदद करना है। आगे चलकर “रसायन विज्ञान के सिद्धांत”, “पदार्थों का हस्तांतरण एवं पृथक्करण”, “रसायन विज्ञान में ऊष्मागतिकी” आदि विषयों पर भी ऐसी गतिविधियाँ शुरू की जाएँगी। हम आशा करते हैं कि सभी लोग इस गतिविधि का सक्रिय रूप से समर्थन करेंगे। “प्रतिदिन एक प्रश्न” गतिविधि में दिए गए प्रश्नों के उत्तर सीधे ही दिए जाएँगे; 1 दिन बाद यह विषय बंद कर दिया जाएगा! ! भाग लेने पर ही 3 वेल्थ पुरस्कार मिलते हैं; सही उत्तर देने पर अतिरिक्त 3 वेल्थ भी मिलते हैं।सरल प्रश्न: डिस्टिलेशन प्रक्रिया में रिफ्लक्स एवं रीबोइलर की क्यों आवश्यकता होती है? रिफ्लक्स, डिस्टिलेशन टॉवर के सुचारू एवं स्थिर संचालन हेतु आवश्यक शर्त है। यह, टॉवर प्लेटों पर मौजूद तरल पदार्थ की संरचना एवं मात्रा को पूरक बन ； टैरेफ्लो में तरल पदार्थ की संरचना एवं मात्रा को स्थिर रखना। ； टॉवर के शीर्ष पर उत्पन्न होने वाले उत्पाद की सांद्रत रीबॉयलर का मुख्य कार्य, आवश्यक मात्रा में भाप प्रदान करना है।
रिफ्लक्स, वाष्प एवं तरल दोनों अवस्थाओं के बीच होने वाले पदार्थ-हस्तांतरण का आवश्यक तत्व है; इसी के कारण ही आसवन प्रक्रिया निरंतर जारी रह सकती है। रीबॉयलर द्वारा ऊष्मा देने से, टॉवर के नीचे जाने वाले घनीभूत पदार्थ पुनः उबल जाते हैं, जिससे आसवन प्रक्रिया जारी रह सकती है।
वह आसवन विधि, जिसमें रिफ्लक्स का उपयोग करके तरल मिश्रण को उच्च शुद्धता में अलग किया जाता है; बिना रिफ्लक्स के होने वाली प्रक्रिया को तो आसवन ही कहा जाता है, न कि शुद्धीकरण। रीबॉयलर (जिसे री-इवेपरेटर भी कहा जाता है), जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, तरल पदार्थ को पुनः वाष्पीकृत करने हेतु प्रयोग में आता है। रिफ्लक्स होने वाला घोल, कई बार प्रसारित होने के बाद पुनः टॉवर के नीचे जाता है, और वहाँ पुनः उबलने के बाद ही शुद्धीकरण प्रक्रिया जारी रह सकती है।
वह आसवन विधि, जिसमें रिफ्लक्स का उपयोग करके तरल मिश्रण को उच्च शुद्धता में अलग किया जाता है; बिना रिफ्लक्स के होने वाली प्रक्रिया को तो आसवन ही कहा जाता है, न कि शुद्धीकरण। रीबॉयलर (जिसे री-इवेपरेटर भी कहा जाता है), जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, तरल पदार्थ को पुनः वाष्पीकृत करने हेतु प्रयोग में आता है। रिफ्लक्स होने वाला घोल, कई बार प्रसारित होने के बाद पुनः टॉवर के नीचे जाता है, और वहाँ पुनः उबलने के बाद ही शुद्धीकरण प्रक्रिया जारी रह सकती है।
वह आसवन विधि, जिसमें रिफ्लक्स का उपयोग करके तरल मिश्रण को उच्च शुद्धता में अलग किया जाता है; बिना रिफ्लक्स के होने वाली प्रक्रिया को तो आसवन ही कहा जाता है, न कि शुद्धीकरण। रीबॉयलर (जिसे री-इवेपरेटर भी कहा जाता है), जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, तरल पदार्थ को पुनः वाष्पीकृत करने हेतु प्रयोग में आता है। रिफ्लक्स होने वाला घोल, कई बार प्रसारित होने के बाद पुनः टॉवर के नीचे जाता है, और वहाँ पुनः उबलने के बाद ही शुद्धीकरण प्रक्रिया जारी रह सकती है।
वह आसवन विधि, जिसमें रिफ्लक्स का उपयोग करके तरल मिश्रण को उच्च शुद्धता में अलग किया जाता है; बिना रिफ्लक्स के होने वाली प्रक्रिया को तो आसवन ही कहा जाता है, न कि शुद्धीकरण। रीबॉयलर (जिसे री-इवेपरेटर भी कहा जाता है), जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, तरल पदार्थ को पुनः वाष्पीकृत करने हेतु प्रयोग में आता है। रिफ्लक्स होने वाला घोल, कई बार प्रसारित होने के बाद पुनः टॉवर के नीचे जाता है, और वहाँ पुनः उबलने के बाद ही शुद्धीकरण प्रक्रिया जारी रह सकती है।
आसवन प्रक्रिया में रिफ्लक्स एवं रीबॉयलर की आवश्यकता क्यों होती है? रिफ्लक्स के द्वारा पदार्थ की शुद्धता बढ़ती है; जबकि रीबॉयलर के द्वारा तरल पदार्थ पुनः वाष्पीकृत हो जाता है। रिफ्लक्स के द्वारा प्राप्त घोल, कई बार प्रसारित होने के बाद टॉवर के नीचे जमा हो जाता है, और आसवन प्रक्रिया जारी रखने हेतु इसे पुनः उबालने की आवश्यकता होती है।
वह आसवन विधि, जिसमें रिफ्लक्स का उपयोग करके तरल मिश्रण को उच्च शुद्धता में अलग किया जाता है; बिना रिफ्लक्स के होने वाली प्रक्रिया को तो आसवन ही कहा जाता है, न कि शुद्धीकरण। रीबॉयलर (जिसे री-इवेपरेटर भी कहा जाता है), जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, तरल को पुनः वाष्पीकृत करने हेतु प्रयोग में आता है। रिफ्लक्स होने वाला घोल, कई बार प्रसारित होने के बाद पुनः टॉवर के नीचे जाता है, और वहाँ पुनः उबलने के बाद ही शुद्धीकरण प्रक्रिया जारी रह सकती है।
वह आसवन विधि, जिसमें रिफ्लक्स का उपयोग करके तरल मिश्रण को उच्च शुद्धता में अलग किया जाता है; बिना रिफ्लक्स के होने वाली प्रक्रिया को तो आसवन ही कहा जाता है, न कि शुद्धीकरण। रीबॉयलर का उपयोग तरल को पुनः वाष्पीकृत करने हेतु किया जाता है; रिफ्लक्स होने वाला घोल कई बार प्रसारित होने के बाद पुनः टॉवर के नीचे जाता है, और वहाँ पुनः उबलने के बाद ही शुद्धीकरण प्रक्रिया जारी रह सकती है।
वह आसवन विधि, जिसमें रिफ्लक्स का उपयोग करके तरल मिश्रण को उच्च शुद्धता में अलग किया जाता है; बिना रिफ्लक्स के होने वाली प्रक्रिया को तो आसवन ही कहा जाता है, न कि शुद्धीकरण। रीबॉयलर (जिसे री-इवेपरेटर भी कहा जाता है), जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, तरल पदार्थ को पुनः वाष्पीकृत करने हेतु प्रयोग में आता है। रिफ्लक्स होने वाला घोल, कई बार प्रसारित होने के बाद पुनः टॉवर के नीचे जाता है, और वहाँ पुनः उबलने के बाद ही शुद्धीकरण प्रक्रिया जारी रह सकती है।
रिफ्लक्स, डिस्टिलेशन टॉवर के सुचारू एवं स्थिर संचालन हेतु आवश्यक शर्त है। यह, टॉवर प्लेटों पर मौजूद तरल पदार्थ की संरचना एवं मात्रा को बनाए रखने हेतु किया जाता है; ताकि टॉवर प्लेटों पर तरल पदार्थ की सांद्रता बढ़ सके। रीबॉयलर का मुख्य कार्य, आवश्यक मात्रा में भाप प्रदान करना है।
आसवन प्रक्रिया के मूल्यांकन हेतु मुख्य संकेतक हैं: ① उत्पाद की शुद्धता। प्लेट टावरों में टावर प्लेटों की संख्या, या फिल्ड टावरों में भराव सामग्री की मोटाई; साथ ही कच्चे तरल पदार्थ को डालने का स्थान एवं रिफ्लक्स अनुपात आदि, उत्पाद की शुद्धता पर प्रभाव डालते हैं। रिफ्लक्स अनुपात को नियंत्रित करना, डिस्टिलेशन टॉवर के संचालन में उत्पाद की शुद्धता को नियंत्रित करने हेतु प्रयोग में आने वाला मुख्य तरीका ह ②घटकों की पुनर्प्राप्ति दर। यह, उत्पाद में मौजूद घटकों की मात्रा एवं तरल पदार्थ में मौजूद घटकों की मात्रा के बीच का अनुपात है। ③कुल संचालन लागत। इसमें मुख्य रूप से रीबोइलर के लिए आवश्यक ऊष्मा-स्रोतों की लागत, कंडेनसर के लिए आवश्यक शीतलन-स्रोतों की लागत, एवं डिस्टिलेशन उपकरणों के मूल्यह्रास की लागत शामिल है। संचालन के दौरान रिफ्लक्स अनुपात में होने वाले परिवर्तन, पहली दो लागतों को प्रभावित करते हैं इसके अलावा, भले ही ऊष्मा एवं शीतलन की मात्रा समान ही क्यों न हो, ऊष्मा प्रदान करने एवं शीतलन करने हेतु आवश्यक लागतें उबालने एवं ठंडा करने के तापमान के आधार पर भी बदल जाती हैं। विशेष रूप से, जब ऊष्मा प्रदान करने हेतु भाप का उपयोग नहीं किया जाता, या शीतलन हेतु हवा/शीतलन जल का उपयोग नहीं किया जा सकता, तो ये दोनों ही लागतें **और भी बढ़ जाती हैं**। उचित संचालन दबाव चुनने से, कभी-कभी उच्च तापमान वाले तापन एजेंटों या निम्न तापमान वाले शीतलन एजेंटों (या फ्रीजरों) के उपयोग से बचा जा सकता है; लेकिन इससे दबाव लगाने या वैक्यूम बनाने संबंधी प्रक्रियाओं पर अतिरिक्त लागत आती है। उपरोक्त कारणों के कारण ही आसवन प्रक्रिया में रिफ्लक्स एवं रीबॉयलर की आवश्यकता होती है।
डिस्टिलेशन प्रक्रिया में रिफ्लक्स एवं रीबॉयलर की आवश्यकता क्यों होती है? रिफ्लक्स कंट्रोल द्वारा टॉवर के ऊपरी हिस्से का तापमान नियंत्रित किया जाता है; इससे टॉवर ； रीबॉयलर, टावर के निचले हिस्से में ऊष्मा प्रदान करता है; इससे टावर के अंदर उचित तापमान-अंतर स्थापित होता है।
वास्तविक संचालन में प्रयोग होने वाला रिफ्लक्स अनुपात, डिस्टिलेशन टॉवर के डिज़ाइन के समय न्यूनतम रिफ्लक्स अनुपात के आधार पर ही निर्धारित किया जाता है। जब पदार्थों की प्रकृति अलग-अलग होती है, या एक ही पदार्थ के लिए अलग-अलग पृथक्करण आवश्यकताएँ होती हैं, या इनपुट सामग्री में अंतर होता है, तो न्यूनतम रिफ्लक्स अनुपात भी अलग-अलग हो जाता है। इसलिए संचालन में प्रयोग होने वाला रिफ्लक्स अनुपात भी अलग-अलग होता है; कोई निश्चित सीमा नहीं दी जा सकती। लेकिन आम तौर पर यह न्यूनतम रिफ्लक्स अनुपात का 1
आसवन की सटीकता में सुधार करके, अशुद्धियों को पूरी तरह अलग किया जा सकता है।
डिस्टिलेशन प्रक्रिया में रिफ्लक्स एवं रीबॉयलर की आवश्यकता क्यों होती है? तरल मिश्रण को उच्च शुद्धता में अलग करना।
वह आसवन विधि, जिसमें रिफ्लक्स का उपयोग करके तरल मिश्रण को उच्च शुद्धता में अलग किया जाता है; बिना रिफ्लक्स के होने वाली प्रक्रिया को तो आसवन ही कहा जाता है, न कि शुद्धीकरण। रीबॉयलर (जिसे री-इवेपरेटर भी कहा जाता है), जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, तरल पदार्थ को पुनः वाष्पीकृत करने हेतु प्रयोग में आता है। रिफ्लक्स होने वाला घोल, कई बार प्रसारित होने के बाद पुनः टॉवर के नीचे जाता है, और वहाँ पुनः उबलने के बाद ही शुद्धीकरण प्रक्रिया जारी रह सकती है।
रिफ्लक्स, डिस्टिलेशन टॉवर के सुचारू एवं स्थिर संचालन हेतु आवश्यक शर्त है। यह, टॉवर प्लेटों पर मौजूद तरल पदार्थ की संरचना एवं मात्रा को पूरक बन ； टैरेफ्लो में तरल पदार्थ की संरचना एवं मात्रा को स्थिर रखना। ； टॉवर के शीर्ष पर उत्पन्न होने वाले उत्पाद की सांद्रत रीबॉयलर का मुख्य कार्य, आवश्यक मात्रा में भाप प्रदान करना है।
उत्तर: ऐसा इसलिए है, क्योंकि डिस्टिलेशन प्रक्रिया के मूल्यांकन हेतु मुख्य संकेतक हैं: ① उत्पाद की शुद्धता। प्लेट टावरों में टावर प्लेटों की संख्या, या फिल्ड टावरों में भराव सामग्री की मोटाई; साथ ही कच्चे तरल पदार्थ को डालने का स्थान एवं रिफ्लक्स अनुपात आदि, उत्पाद की शुद्धता पर प्रभाव डालते हैं। रिफ्लक्स अनुपात को नियंत्रित करना, डिस्टिलेशन टॉवर के संचालन में उत्पाद की शुद्धता को नियंत्रित करने हेतु प्रयोग में आने वाला मुख्य तरीका ह ②घटकों की पुनर्प्राप्ति दर। यह, उत्पाद में मौजूद घटकों की मात्रा एवं तरल पदार्थ में मौजूद घटकों की मात्रा के बीच का अनुपात है। ③कुल संचालन लागत। इसमें मुख्य रूप से रीबॉयलर को गर्म करने हेतु आवश्यक लागत, कंडेनसर को ठंडा रखने हेतु आवश्यक लागत, एवं डिस्टिलेशन उपकरणों के मूल्यह्रास की लागत शामिल है संचालन के दौरान रिटर्न फ्लो अनुपात में परिवर्तन करने से, पहले दो खर्चों पर सीधा प्रभाव पड़ता है। इसके अलावा, भले ही ऊष्मा एवं शीतलन की मात्रा समान ही क्यों न हो, ऊष्मा प्रदान करने एवं शीतलन करने हेतु आवश्यक लागतें उबालने एवं ठंडा करने के तापमान के आधार पर भी बदल जाती हैं। विशेष रूप से, जब ऊष्मा प्रदान करने हेतु भाप का उपयोग नहीं किया जाता, या शीतलन हेतु हवा/शीतलन जल का उपयोग नहीं किया जा सकता, तो ये दोनों ही लागतें **और भी बढ़ जाती हैं**। उचित संचालन दबाव चुनने से, कभी-कभी उच्च तापमान वाले तापन एजेंटों या निम्न तापमान वाले शीतलन एजेंटों (या फ्रीजरों) के उपयोग से बचा जा सकता है; लेकिन इससे दबाव लगाने या वैक्यूम बनाने संबंधी प्रक्रियाओं पर अतिरिक्त लागत आती है।
वापसी प्रक्रिया का उपयोग करके तरल मिश्रण को उच्च शुद्धता में अलग करने हेतु आसवन विधि का उपयोग किया जाता है। रीबॉयलर का कार्य तरल पदार्थ को पुनः वाष्पीकृत करना है; वापस आने वाला घोल कई बार प्रसारित होने के बाद पुनः ऊर्ध्वाधर टॉवर के निचले भाग में जाता है, जहाँ इसे पुनः उबालने की आवश्यकता होती है ताकि आसवन प्रक्रिया जारी रह सके।
वह आसवन विधि, जिसमें रिफ्लक्स का उपयोग करके तरल मिश्रण को उच्च शुद्धता में अलग किया जाता है; बिना रिफ्लक्स के होने वाली प्रक्रिया को तो आसवन ही कहा जाता है, न कि शुद्धीकरण। रीबॉयलर (जिसे री-इवेपरेटर भी कहा जाता है), जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, तरल पदार्थ को पुनः वाष्पीकृत करने हेतु प्रयोग में आता है। रिफ्लक्स होने वाला घोल, कई बार प्रसारित होने के बाद पुनः टॉवर के नीचे जाता है, और वहाँ पुनः उबलने के बाद ही शुद्धीकरण प्रक्रिया जारी रह सकती है।