टॉवर दबाव नियंत्रण विधि

नियमित रूप से डेस्क एवं किताबों की अलमारियों को व्यवस्थित रखें; ऐसा करने से आपका मनोबल ऊँचा रहेगा, जिससे आपको कम प्रयास में ही अ

डिस्टिलेशन प्रक्रिया संबंधी बुनियादी ज्ञान
1. चरण एवं चरण-संतुलन क्या है?
उत्तर: चरण, वह भाग है जिसमें प्रणाली में समान भौतिक एवं रासायनिक गुण होते हैं। विभिन्न चरणों के बीच आमतौर पर एक चरण-सीमा होती है, जो विभिन्न चरणों को अलग-अलग रखती है। सिस्टम में चरणों की संख्या, पदार्थ की मात्रा से संबंधित नहीं है। जैसे, पानी एवं बर्फ को आपस में मिलाने पर, पानी तरल अवस्था में होता है, जबकि बर्फ ठोस अवस्था में होती है सामान्यतः, आसवन टॉवर में पदार्थ गैस एवं तरल, दोनों अवस्थाओं में होता है। निश्चित तापमान एवं दबाव पर, यदि किसी पदार्थ-प्रणाली में दो या अधिक अवस्थाएँ मौजूद हों, एवं प्रत्येक अवस्था में पदार्थ की मात्रा तथा विभिन्न घटकों की सांद्रता समय के साथ न बदले, तो हम कहते हैं कि प्रणाली संतुलन अवस्था में है। संतुलन की अवस्था में भी पदार्थ लगातार गतिशील रहता है; लेकिन विभिन्न अवस्थाओं में पदार्थों की मात्रा एवं विभिन्न घटकों की सांद्रता समय के साथ नहीं बदलती। जब परिस्थितियाँ बदलती हैं, तो नया संतुलन स्थापित हो जाता है। अतः संतुलन गतिशील एवं सापेक्ष होता है; यह स्थिर एवं निरपेक्ष नहीं होता। उदाहरण के लिए: आसवन प्रणाली में, जब उच्च तापमान वाली गैस एवं कम तापमान वाला तरल पदार्थ एक-दूसरे के संपर्क में आते हैं, तो ऊष्मा एवं द्रव्यमान का हस्तांतरण होता है। इसके परिणामस्वरूप गैस आंशिक रूप से घनीभूत हो जाती है, एवं बने हुए तरल पदार्थ में उच्च क्वथनांक वाले घटकों की सांद्रता लगातार बढ़ती रहती है। टैरेफ्लो में मौजूद तरल पदार्थ वाष्पीकृत हो जाता है, जिससे बनने वाले वायुमंडल में कम उबाल बिंदु वाले घटकों की सांद्रता लगातार बढ़ती जाती है। लेकिन ऊष्मा एवं पदार्थों का हस्तांतरण इस प्रकार अनंत तक जारी नहीं रहता। जब गैस एवं तरल दोनों अवस्थाएँ संतुलन में आ जाती हैं, तो उनमें मौजूद विभिन्न घटकों की मात्रा में आगे कोई परिवर्तन नहीं होता। 2. संतृप्त वाष्प दबाव क्या है? उत्तर: एक निश्चित तापमान पर, किसी पदार्थ की तरल (या ठोस) अवस्था के साथ संतुलन में रहने वाली भाप द्वारा उत्पन्न होने वाला दबाव, “संतृप्त भाप दबाव” कहलाता है। यह दबाव, तापमान बढ़ने के साथ बढ़ जाता है। जैसा कि हम सभी जानते हैं, कप में रखा हुआ पानी, लगातार वाष्पीकरण के कारण धीरे-धीरे कम होता जाता है। यदि शुद्ध पानी को एक बंद कंटेनर में रखा जाए, एवं उसके ऊपर से हवा निकाल दी जाए, तो जैसे-जैसे पानी धीरे-धीरे वाष्पित होता रहता है, पानी की सतह के ऊपर मौजूद वायुमंडलीय दबाव, अर्थात् पानी की वाष्प से उत्पन्न दबाव, लगातार बढ़ता रहता है। लेकिन, जब तापमान स्थिर रहता है, तो गैसीय अवस्था में दबाव एक निश्चित मान पर स्थिर रहता है। इस स्थिति में वह दबाव, उस तापमान पर पानी का संतृप्त वाष्प दबाव कहलाता है। यह ध्यान रखने योग्य है कि, जब गैसीय अवस्था में दबाव का मान संतृप्त भाप दबाव के बराबर हो जाता है, तब भी तरल अवस्था में मौजूद जल अणु लगातार वाष्पीकृत होते रहते हैं, जबकि गैसीय अवस्था में मौजूद जल अणु लगातार तरल अवस्था में परिवर्तित होते रहते हैं। चूँकि जल के वाष्पीकरण की दर, जल वाष्प के ठोसीकरण की दर के बराबर होती है, इसलिए तरल पदार्थ की मात्रा में कोई कमी नहीं आती, और गैसीय पदार्थ की मात्रा में भी कोई वृद्धि नहीं होती। इस प्रकार गैस एवं तरल दोनों ही अवस्थाएँ संतुलन की अवस्था में रहती हैं। अतः, जब तरल शुद्ध पदार्थ की भाप पर लगने वाला दबाव उसके संतृप्त भाप दबाव के बराबर हो जाता है, तब गैस एवं तरल दोनों अवस्थाएँ आपस में संतुलन में आ जाती हैं। 3. आसवन क्या है, एवं आसवन का सिद्धांत क्या है? उत्तर: तरल मिश्रण को कई बार आंशिक रूप से वाष्पीकृत किया जाता है, एवं साथ ही उत्पन्न हुई वाष्प को भी कई बार आंशिक रूप से ठंडा किया जाता है; इस प्रक्रिया से मिश्रण वांछित घटकों में विभाजित हो जाता है। इस प्रक्रिया को “आसवन” कहा जाता है। द्रव मिश्रण को कई बार आंशिक रूप से वाष्पीकृत करने एवं कई बार आंशिक रूप से घनीकृत करने से, उसे शुद्ध या अपेक्षाकृत शुद्ध घटकों में क्यों विभाजित किया जा सकता है? जब किसी तरल मिश्रण का आंशिक रूप से वाष्पीकरण होता है, तो चूँकि मिश्रण में मौजूद विभिन्न घटकों के क्वथनांक अलग-अलग होते हैं, इसलिए कम क्वथनांक वाले घटक आसानी से वाष्प में बदल जाते हैं। इस कारण वाष्प अवस्था में ऐसे घटकों की सांद्रता तरल अवस्था की तुलना में अधिक होती है। जबकि उच्च क्वथनांक वाले घटकों की सांद्रता तरल अवस्था में वाष्प अवस्था की तुलना में अधिक होती है। इससे गैस एवं तरल दोनों चरणों की संरचना में परिवर्तन हो जाता है। जब आंशिक रूप से वाष्पीकृत हुई भाप को आंशिक रूप से ठंडा किया जाता है, तो उच्च क्वथनांक वाले पदार्थ आसानी से ठंडे हो जाते हैं; इस कारण ठंडे हुए तरल में उच्च क्वथनांक वाले पदार्थों की सांद्रता वायुमंडलीय अवस्था की तुलना में अधिक हो जाती है। जबकि ठंडी हुई वायु में कम क्वथनांक वाले पदार्थों की सांद्रता, ठंडे हुए तरल में उनकी सांद्र इस प्रकार, आंशिक वाष्पीकरण एवं आंशिक संघनन के माध्यम से, मिश्रण के विभिन्न घटकों की सांद्रता में परिवर्तन होने से उसका प्रारंभिक रूप से विभाजन हो जाता है। यदि ऐसा कई बार किया जाए, तो अंततः तरल अवस्था में केवल उच्च उबाल-बिंदु वाले घटक ही शेष रह जाएंगे, जबकि गैसीय अवस्था में केवल कम उबाल-बिंदु वाले घटक ही शेष रह जाएंगे। इससे स्पष्ट है कि, बार-बार आंशिक वाष्पीकरण एवं आंशिक संघनन की प्रक्रियाओं को एक साथ करने से, मिश्रण को शुद्ध या अपेक्षाकृत शुद्ध घटकों में विभाजित किया जा सकता है। तरल पदार्थ के वाष्पीकरण हेतु ऊष्मा आवश्यक होती है, जबकि गैस के घनीकरण हेतु ऊष्मा निकलती है। ऊष्मा का उचित उपयोग करने हेतु, हम गैस के घनीकरण के दौरान उत्पन्न होने वाली ऊष्मा का उपयोग तरल पदार्थ को गैस में बदलने हेतु कर सकते हैं; अर्थात् गैस एवं तरल पदार्थ को सीधे आपस में संपर्क में लाया जा सकता है, जिससे ऊष्मा का हस्तांतरण होने के साथ-साथ पदार्थों का भी हस्तांतरण हो सके। इस आवश्यकता को पूरा करने हेतु, व्यवहार में ऐसी कई बार होने वाली आंशिक वाष्पीकरण एवं आंशिक संघनन प्रक्रियाएँ, विपरीत दिशा में कार्य करने वाले प्लेट-आधारित उपकरणों में ही संपन्न होती हैं। जिसे “विपरीत प्रवाह” कहा जाता है, वह तो ऐसी स्थिति है जिसमें तरल पदार्थ के गर्म होने के कारण उच्च तापमान वाली गैसें नीचे से ऊपर की ओर बहती हैं; जबकि टॉवर के ऊपरी हिस्से में घनीकरण के कारण कम तापमान वाला तरल पदार्थ (जिसमें कम उबलने वाले घटक होते हैं) ऊपर से नीचे की ओर बहता है। इस प्रकार दोनों प्रकार के प्रवाह एक-दूसरे के विप टॉवर के अंदर होने वाली ऊष्मा-स्थानांतरण एवं पदार्थ-स्थानांतरण प्रक्रियाएँ निम्नलिखित हैं: 1) गैस एवं तरल दोनों अवस्थाओं के बीच ऊष्मा का आदान-प्रदान होता है; वाष्पीकरण से प्राप्त गैस मिश्रण में मौजूद ऊष्मा का उपयोग, घनीकरण से प्राप्त तरल मिश्रण को गर्म करने हेतु किया जाता है। ； 2) ऊष्मा-आदान-प्रदान के साथ-साथ गैस एवं तरल दोनों ही चरणों में पदार्थों का आदान-प्रदान भी होता है। कम तापमान वाले तरल मिश्रण को, उच्च तापमान वाली गैसीय सामग्री द्वारा गर्म किया जाता है; इससे वह आंशिक रूप से वाष्पीभूत हो जाता है। इस समय, वाष्पीकरण क्षमता में अंतर के कारण (कम उबलने वाले पदार्थों की वाष्पीकरण क्षमता अधिक होती है, जबकि उच्च उबलने वाले पदार्थों की वाष्पीकरण क्षमता कम होती है), कम उबलने वाले पदार्थ, उच्च उबलने वाले पदार्थों की तुलना में अधिक मात्रा में वाष्पित हो जाते हैं। परिणामस्वरूप, कम उबलने वाले घटक तरल अवस्था से गैसीय अवस्था में चले जाते हैं, एवं गैसीय अवस्था में ऐसे वाष्पी ； इसी प्रकार, उच्च तापमान वाले गैसीय मिश्रण, कम तापमान वाले तरल मिश्रण को गर्म करने के कारण आंशिक रूप से घनीभूत हो जाते हैं। वाष्पीकरण क्षमता में अंतर के कारण, उच्च उबलने वाले बिंदु वाले घटक गैसीय अवस्था से तरल अवस्था में चले जाते हैं; जिससे तरल अवस्था में धीरे वाष्पीकृत होने वाले घटकों की मात्रा बढ़ जाती है। डिस्टिलेशन टॉवर, कई टैंकों/प्लेटों से मिलकर बना होता है। टॉवर का सबसे ऊपरी हिस्सा “टॉवर टॉप” कहलाता है, जबकि सबसे निचला हिस्सा “टॉवर बेस” कहलाता है। टॉवर के अंदर मौजूद प्रत्येक टैरेफ़ाइल पर केवल एक बार ही आंशिक वाष्पीकरण एवं आंशिक संघनन होता है। टैरेफ़ाइलों की संख्या जितनी अधिक होगी, आंशिक वाष्पीकरण एवं आंशिक संघनन की प्रक्रियाएँ उतनी ही अधिक होंगी, और पदार्थों के अलग होने की प्रक्रिया भी पूरी आसवन प्रक्रिया के दौरान, टॉवर के शीर्ष से उच्च शुद्धता वाले, आसानी से वाष्पित होने वाले घटक प्राप्त होते हैं; जबकि टॉवर के तल से मुख्य रूप से ऐसे घटक प्राप्त होते हैं जो आसानी से वाष्पित नहीं होते। 4. ओसांक क्या है? उत्तर: गैसों के मिश्रण को, स्थिर दबाव की स्थिति में, ठंडा किया जाता है। जब यह मिश्रण किसी निश्चित तापमान तक ठंडा हो जाता है, तो पहली छोटी-सी तरल बूँद बनती है। इस तापमान को, उस मिश्रण का “ओसांक तापमान” कहा जाता है। जिस गैस का तापमान उसके आर्द्रता-बिंदु के बराबर होता है, उसे संतृप्त गैस कहा जाता है। डिस्टिलेशन टॉवर के शीर्ष से निकलने वाली गैसों का तापमान, ठंडक-बिंदु तापमान के बराबर होता है। यह ध्यान देने योग्य है कि पहला “वन्य क्षेत्र” कोई शुद्ध घटक नहीं है; बल्कि यह वह तरल अवस्था है जो टॉवर में निर्धारित दबाव/तापमान पर गैसीय अवस्था के साथ संतुलन में रहती है। इस तरल अवस्था की संरचना, संतुलन संबंधों द्वारा ही निर्धार इससे स्पष्ट है कि विभिन्न संरचना वाले गैस मिश्रणों के लिए टॉवर का द्रवणांक अलग-अलग होता है। 5. बुलबुला-बिंदु क्या है? उत्तर: जब किसी तरल मिश्रण को निश्चित दबाव पर किसी विशेष तापमान तक गर्म किया जाता है, तो तरल में सबसे पहले छोटे-छोटे बुलबुले बनने लगते हैं। यही वह तापमान है, जिस पर तरल उबलना शुरू होता है। इसे ही निर्दिष्ट दबाव पर उस तरल का “बुलबुला-बिंदु” कहा जाता है। उबलने के तापमान पर मौजूद तरल को संतृप्त तरल कहा जाता है; अर्थात् यह आसवन टॉवर में भट्ठी का तापमान होता है। यह बताना आवश्यक है कि यह पहला, बहुत छोटा बुलबुला भी शुद्ध घटक नहीं है; इसकी संरचना भी चरण-संतुलन संबंधों द्वारा निर्धारित होती है। 6. आपेक्षित तापमान क्या है? उत्तर: जब किसी शुद्ध तरल पदार्थ का संतृप्त वाष्पदाब, बाहरी दबाव के बराबर हो जाता है, तब वह तरल पदार्थ उबलने लगता है। ऐसे में वह तापमान, उस तरल पदार्थ का निर्दिष्ट दबाव पर उबलने का बिंदु कहलाता है। शुद्ध पदार्थों का क्वथनांक, बाहरी दबाव में होने वाले परिवर्तनों के अनुसार बदलता रहता है। जब बाहरी दबाव बढ़ता है, तो क्वथनांक बढ़ जाता है; जब बाहरी दबाव कम होता है, तो क्वथनांक कम हो जाता है। शुद्ध पदार्थों के लिए, निश्चित दबाव पर, वाष्पीकरण बिंदु, आर्द्रता बिंदु एवं क्वथन बिंदु सभी एक ही मान होते हैं। 7. गुप्त ऊष्मा क्या है? उत्तर: किसी शुद्ध पदार्थ का, इकाई वजन में, चरण-परिवर्तन (ऐसी स्थिति में जब कोई रासायनिक अभिक्रिया न हो, एवं पदार्थ की अवस्था में परिवर्तन हो जाए; इसे ही चरण-परिवर्तन कहा जाता है)। जैसे पानी बर्फ में बदल जाता है, या पानी का वाष्पीकरण होकर वह भाप बन जाता है – ये सभी चरण-परिवर्तन की प्रक्रिय प्रक्रिया द्वारा अवशोषित या उत्सर्जित होने वाली ऊष्मा को आंतरिक ऊष्मा जैसे, 1 किलोग्राम पानी के तरल अवस्था से भाप अवस्था में बदलने की प्रक्रिया में जो ऊष्मा आवश्यक होती है, उसे पानी की वाष्पीकरण ऊष्मा कहा जाता है। इसकी माप की इकाई “किलोकैलोरी/किलोग्राम” होती है। यह ध्यान देने योग्य है कि अवस्था-परिवर्तन के दौरान तापमान एवं दबाव दोनों अपरिवर्तित रहते हैं; अन्यथा इसे “गुप्त ऊष्मा” नहीं कहा जा सकता। इसलिए, विशिष्ट ऊष्मा मानों के बारे में बात करते समय, यह बताना आवश्यक है कि किस तापमान एवं दबाव पर कौन-सी चरण-परिवर्तन प्रक्रिया हो रही है। उदाहरण के लिए, 1 किलोग्राम पानी, 760 मिमी पारा दबाव एवं 100 डिग्री सेल्सियस तापमान पर वाष्पीकृत होता है; इस प्रक्रिया में आवश्यक ऊष्मा 539.6 किलोकैलोरी होती है। इसके विपरीत, इन परिस्थितियों में, जलवाष्प के संघनन से उत्पन्न ऊष्मा को “संघनन छिपी हुई ऊष्मा” कहा जाता है; इसका मान भी ऊपर दिए गए मान के बराबर होता है। मिश्रण की छिपी हुई ऊष्मा को मापा या गणना किया जा सकता है। इसका मान, मिश्रण के घटकों के गुणों के अलावा, उनकी मात्रा पर भी निर्भर है; इसलिए यह कोई स्थिर मान नहीं है। 8. विशिष्ट ऊष्मा क्या है? उत्तर: जब किसी शुद्ध पदार्थ में कोई चरण-परिवर्तन या रासायनिक अभिक्रिया नहीं होती, तो तापमान में परिवर्तन के कारण उस पदार्थ द्वारा अवशोषित या उत्सर्जित होने वाली ऊष्मा को “विशिष्ट ऊष्मा” कहा जाता है। 9. रिफ्लक्स अनुपात क्या है? उत्तर: आसवन प्रक्रिया में, मिश्रण को गर्म करने पर उत्पन्न वाष्प टॉवर के शीर्ष से निकलकर टॉवर-टॉप कंडेन्सर में जाती है। यहाँ भाप घनी होकर तरल रूप में बदल जाती है। इस तरल का एक हिस्सा टॉवर के ऊपरी हिस्से से नीचे भेजा जाता है; इस तरल को “रिफ्लक्स तरल” कहा जाता है। ； टॉवर के शीर्ष से अन्य भाग का संघनित तरल (या असंघनित वाष्प) निकालकर उत्पाद के रूप में प्रयोग किया जाता है। रिफ्लक्स अनुपात, वापस आने वाले तरल पदार्थ की मात्रा एवं निकाले गए तरल पदार्थ की मात्रा के बीच का अनुपात है। इसे आमतौर पर “R” से दर्शाया जाता है; अर्थात् R = L/D। यहाँ, R = रिफ्लक्स अनुपात, L = प्रति इकाई समय में टॉवर के ऊपरी हिस्से से वापस आने वाले तरल पदार्थ की मात्रा, जिसे किलोग्राम/घंटा में व्यक्त किया जाता है। डी – निर्धारित समय अवधि में टॉवर के शीर्ष से प्राप्त होने वाली मात्रा, किलोग्राम/घंटा। 10. न्यूनतम रिटर्न रेशियो क्या है? उत्तर: निर्धारित पृथक्करण सटीकता मानदंडों के अनुसार, अर्थात् टॉवर के ऊपरी एवं निचले हिस्सों से प्राप्त होने वाले घटकों की मात्रा निश्चित रहने पर, रिफ्लक्स अनुपात को धीरे-धीरे कम किया जाता है। ऐसी स्थिति में, तथाकथित “सैद्धांतिक प्लेटों की संख्या” में वृद्धि हो जब रिटर्न रेशियो कम होकर किसी निश्चित मान तक पहुँच जाता है, तो आवश्यक सैद्धांतिक प्लेटों की संख्या अनंत हो जाती है। यही रिटर्न रेशियो, उस निर्धारित विभाजन कार्य को पूरा करने हेतु आवश्यक न्यूनतम रिटर्न रेशियो होता है। सामान्य संचालन के दौरान, वास्तविक रिटर्न रेशियो को न्यूनतम रिटर्न रेशियो का 1.3 से 2 गुना माना जाता है। 11. पूर्ण रिफ्लक्स क्या है? उत्तर: आसवन प्रक्रिया में, जब टॉवर में कोई इनपुट नहीं दिया जाता, एवं टॉवर के निचले एवं ऊपरी हिस्सों से निकलने वाले पदार्थों को भी रोक दिया जाता है; तथा टॉवर के ऊपरी हिस्से से निकलने वाले तरल पदार्थ को ही रिफ्लक्स लिक्विड के रूप में उपयोग में लाया पूर्ण रिफ्लक्स ऑपरेशन, आमतौर पर आसवन टॉवर के शुरुआती चरणों में, या उत्पादन असामान्य होने पर आसवन टॉवर के स्व-परिसंचरण ऑपरेशन हेतु प्रयोग में आता है। 12. सबसे उपयुक्त रिटर्न रेशियो का निर्धारण कैसे किया जाता है? उत्तर: उन प्रक्रियाओं के लिए, जहाँ निश्चित पृथक्करण मानदंड होते हैं, जब रिफ्लक्स अनुपात कम किया जाता है, तो संचालन लागत (मुख्य रूप से टॉवर के नीचे होने वाली ऊष्मा एवं टॉवर के ऊपर होने वाली शीतलन ऊर्जा के रूप में) कम हो जाती है। हालाँकि, आवश्यक टॉवर प्लेटों की संख्या बढ़ जाती है, जिससे टॉवर निर्माण हेतु आवश्यक लागत भी ब ； इसके विपरीत, जब रिफ्लक्स अनुपात बढ़ाया जाता है, तो टॉवर में आवश्यक प्लेटों की संख्या कम हो जाती है; लेकिन ऑपरेशन लागत में वृद्धि हो जाती है। अतः, डिज़ाइन करते समय ऐसा उपयुक्त रिफ्लक्स अनुपात चुनना आवश्यक है, जिससे कि निवेश लागत एवं नियमित संचालन लागतों का योग, दिए गए आर्थिक परिस्थितियों में न्यूनतम हो। ऐसे रिफ्लक्स अनुपात को “उपयुक्त रिफ्लक्स अनुपात” कहा जाता है। उपयुक्त रिफ्लक्स अनुपात, न्यूनतम रिफ्लक्स अनुपात का 1.3 से 2 गुना होना चाहिए। 13. डिस्टिलेशन टॉवर में दबाव-ह्रास क्या है? उत्तर: जिसे “डिस्टिलेशन टॉवर में दबाव-अंतर” कहा जाता है, वह वास्तव में टॉवर के नीचेले हिस्से एवं ऊपरी हिस्से में मौजूद दबावों का अंतर ही है प्लेट टावरों के मामले में, टावर प्लेटों पर लगने वाला दबाव मुख्य रूप से तीन घटकों से बनता है – शुष्क प्लेटों पर लगने वाला दबाव, तरल पदार्थ की परत पर लगने वाला दबाव, एवं तरल पदार्थ की सतही तनाव-शक्ति को दूर करने हेतु आवश्यक दबाव। टॉवर के निचले हिस्से एवं ऊपरी हिस्से में दबाव का अंतर, वास्तव में पूरे टॉवर में स्थित प्रत्येक प्लेट पर होने वाले दबाव- इसे ‘शुष्क प्लेट दबाव-ह्रास’ कहा जाता है; अर्थात्, जब आसवन टॉवर में ऊपर जाने वाली गैसें/भाप, ऐसी प्लेटों से गुजरती हैं जिन पर कोई तरल पदार्थ नहीं होता, तो उससे दबाव में कमी आती है। ； जब गैस, प्रत्येक टॉवर प्लेट पर मौजूद तरल पदार्थ की परत से होकर गुजरती है, तो उत्पन्न होने वाला दबाव-अंतर, “तरल पदार्थ की परत द्वारा उत्पन्न दबाव- ； गैस द्वारा तरल पदार्थ की सतही तनाव-शक्ति को दूर करने हेतु उत्पन्न होने वाला दबाव-अंतर, “तरल पदार्थ की सतही तनाव-शक्ति के कारण होने वाला दबाव-अंतर” क एक स्थिर टॉवर के मामले में, सामान्य संचालन के दौरान टॉवर में होने वाली दबाव-कमी, मुख्य रूप से ऊपर जाने वाली गैस की गति पर निर्भर होती है। अनुभव से पता चलता है कि टॉवर में होने वाली दबाव-कमी, गैस की गति के वर्ग के अनुपात में होती है। 14. खाली टॉवर की गति क्या है? इसका छिद्र-गति से क्या संबंध है? उत्तर: खाली टॉवर वेग, यह है कि प्रति इकाई समय में आसवन टॉवर में ऊपर उठने वाली भाप के आयतन एवं टॉवर के अनुप्रस्थ क्षेत्रफल का अनुपात; अर्थात्, प्रति इकाई समय में टॉवर में ऊपर उठने वाली भाप की दूरी। इकाई: मीटर³/सेकंड। मीटर/सेकंड। सूत्र है: W = VsAa, जहाँ W – खाली टॉवर की गति, मीटर/सेकंड। ； Vs – ऊपर जाने वाली भाप का आयतन प्रवाह, मीटर³/सेकंड ； Aa—टॉवर का कुल अनुप्रस्थ क्षेत्रफल, मीटर²। ∵Aa = 0.785D² (जहाँ D, टॉवर का आंतरिक व्यास है, मीटर)
∴ W = Vs/0.785D²
“छिद्रों से होकर गुजरने वाली भाप की गति” से तात्पर्य, प्रति समय छिद्रों से होकर गुजरने वाली भाप के आयतन एवं छिद्रों के कुल क्षेत्रफल के अनुपात से है; अर्थात्, ऊपर जाने वाली भाप की गति, जिसकी इकाई मीटर³/सेकंड है। मीटर/सेकंड, सूत्र: W_छिद्र = Vs/AT
जहाँ: W_छिद्र – छिद्र की गति, मीटर/सेकंड ； AT – वायु-प्रवेश छिद्रों का कुल क्षेत्रफल, मीटर²। चूँकि वेंट्स के कुल अनुप्रस्थ क्षेत्रफल का निर्धारण टॉवर प्लेटों पर उपस्थित छिद्रों के प्रतिशत से होता है; मान लीजिए कि छिद्रों का प्रतिशत Φ है, तो समीकरण इस प्रकार होगा: W_छिद्र = Vs / (0.785 × D² × Φ) = W / Φ। खाली टॉवर में वेग, आसवन प्रक्रिया को प्रभावित करने वाले महत्वपूर्ण कारकों में से एक है। जिन टॉवरों का निर्माण पहले से ही हो चुका है, उनमें यदि अनुमत सीमा के भीतर खाली टॉवर की गति बढ़ाई जाए, तो टॉवर की उत्पादन क्षमता में वृद्धि हो सकती है। जब टॉवर की गति एक निश्चित सीमा तक बढ़ जाती है, तो टॉवर प्लेटों पर गैस एवं तरल पदार्थों के बीच संपर्क का समय बहुत कम हो जाता है; इसके कारण गंभीर स्तर पर झाग उत्पन्न होता है, जिससे टॉवर का सामान्य संचालन प्रभावित हो जाता है। आम तौर पर, खाली टॉवर की गति का निर्धारण इस आधार पर किया जाता है कि धुंध/कणों की मात्रा 10% से अधिक न हो; इसे “अधिकतम अनुमेय गति” कहा जाता है। जब टॉवर की गति बहुत कम होती है, तो गैसों के छिद्रों से गुजरने में कठिनाई होती है; इसके अलावा, ऊपरी स्तर पर मौजूद तरल पदार्थ भी वहाँ टिक नहीं पाता। ऐसी स्थिति में, टॉवर की प्लेटों पर मौजूद तरल पदार्थ ऊपर की ओर जाकर निचली प्लेटों तक पहुँच जाता है। इस घटना को “तरल पदार्थ का लीक होना” कहा जाता है। जब रिसाव अधिक होता है, तो डिस्टिलेशन टॉवरों की पृथक्करण क्षमता कम हो जाती है; खासकर स्क्रीन-प्लेट टॉवरों, फ्लोटिंग-वॉल्व टॉवरों एवं टंगल-शेप टॉवरों में। 15. टॉवर का छिद्रण क्षेत्रफल क्या है? छिद्रण दर की गणना कैसे की जाती है?
उत्तर: डिस्टिलेशन टॉवर में नीचे से ऊपर की ओर भाप बहती है, जबकि ऊपर से नीचे की ओर तरल पदार्थ बहता है। इन दोनों पदार्थों को प्रत्येक टॉवर प्लेट से होकर गुजरना ही पड़ता है। गैस के टॉवर प्लेटों के बीच से गुजरने वाले मार्गों को “ऊपर जाने वाले मार्ग” कहा जाता है। इन ऊपर जाने वाले मार्गों का कुल क्षेत्रफल, हर टॉवर प्लेट पर मौजूद छिद्रों के क्षेत्रफल के बराबर होता फ्लोटिंग वॉल्व टावर का खुला क्षेत्र, वास्तव में सभी फ्लोटिंग वॉल्वों के छिद्रों के क्षेत्रफलों का योग होता है। छिद्रों के क्षेत्रफल का निर्धारण, उत्पादन भार की मात्रा एवं अनुमेय भाप की गति के आधार पर ही किया जाता है। आम तौर पर, “छिद्रों की दर” से तात्पर्य चुने गए छिद्रों के क्षेत्रफल एवं टॉवर के कुल क्षेत्रफल के अनुपात से होता है; इसे Φ से दर्शाया जाता है। अर्थात्:
Φ = AT/Aa × 100%
जहाँ,
Φ – छिद्रों की दर,
AT – छिद्रों का कुल क्षेत्रफल, मीटर²,
Aa – टॉवर का कुल क्षेत्रफल, मीटर²।
कभी-कभी, टॉवर की विभिन्न परतों/खंडों में मौजूद गैसों के भार के अनुसार, डिज़ाइन के दौरान अलग-अलग छिद्रों की दरें चुनी जा सकती हैं। छिद्रों की संख्या अलग-अलग होने पर, पदार्थों के स्थानांतरण की दक्षता भी अलग- इसके अलावा, छिद्रों की संख्या/प्रतिशत, टॉवर की प्रसंस्करण क्षमता पर भी बहुत ही महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है। एक ही टॉवर के व्यास में, छिद्रों की संख्या बढ़ने के साथ-साथ उसकी प्रसंस्करण क्षमता भी बढ़ जाती है। ； एक ही प्रसंस्करण क्षमता के लिए, यदि छिद्रों की संख्या बढ़ जाती है, तो टॉवर का व्यास कम हो सकता है। इसलिए, छिद्रों की संख्या, डिज़ाइन में एक महत्वपूर्ण संकेतक है। 16. लिक्विड फ्लोटेशन क्या है? उत्तर: डिस्टिलेशन प्रक्रिया में, निचली स्तर की प्लेटों पर मौजूद तरल पदार्थ ऊपरी स्तर की प्लेटों तक पहुँच जाता है; इससे टॉवर की सामान्य कार्यप्रणाली प्रभावित हो जाती है। इस घटना को “लिक्विड ओवरफ्लो” कहा जाता है। लिक्विफैकेशन होने का मुख्य कारण, टॉवर के अंदर ऊपर जाने वाली भाप की गति बहुत अधिक होना है; यह गति अनुमेय अधिकतम गति से अधिक हो जाती है। इसके अलावा, आसवन प्रक्रिया में अक्सर ऐसी स्थिति उत्पन्न हो जाती है, जिसमें तरल पदार्थ की मात्रा बहुत अधिक हो जाती है; इस कारण ओवरफ्लो ट्यूब में तरल पदार्थ का स्तर ऊपर चढ़ जाता है। इसके परिणामस्वरूप ऊपर एवं नीचे की टैंकों में मौजूद तरल पदार्थ आपस में मिल जाता है, जिससे टैंकों की सामान्य कार्यप्रणाली बाधित हो जाती है। यह भी “लिक्विड फ्लो” का ही एक रू उपरोक्त दोनों परिस्थितियाँ “लिक्विफैशन” की ही श्रेणी में आती हैं, लेकिन इनके कारण अलग-अलग हैं। 17. फॉगिंग क्या है? उत्तर: “कोहरे के बुलबुले” से तात्पर्य, गैस द्वारा निचली स्तरीय प्लेटों से ऊपरी स्तरीय प्लेटों तक ले जाए गए तरल पदार्थ के बुलबुलों से है। ऊर्जा-हस्तांतरण प्रक्रिया के दौरान, बड़ी मात्रा में कोहरा/धुआँ उत्पन्न होने से, वे घटक भी उत्पाद में शामिल हो जाते हैं जिन्हें टॉवर के शीर्ष तक नहीं पहुँचना चाहिए। इससे उत्पाद की गुणवत्ता कम हो जाती है। साथ ही, ऊर्जा-हस्तांतरण प्रक्रिया में सांद्रता-अंतर भी कम हो जाता है, जिससे टॉवर की दक्षता भी कम हो जाती है। किसी दिए गए टॉवर के लिए, अनुमेय अधिकतम कण-मिश्रण मात्रा ही गैस के ऊपर उठने की गति को निर्धारित करती है। कोहरे की बूँदों की मात्रा को प्रभावित करने वाले कई कारक हैं, जैसे कि टॉवर प्लेटों के बीच की दूरी, खाली टॉवर की गति, वॉल्व की ऊँचाई, तरल पदार्थ की गति, एवं पदार्थ के भौतिक-रासायनिक गुण आदि। साथ ही, यह भी ध्यान देने योग्य है कि कोहरे के बुलबुलों की मात्रा, संग्रहण उपकरणों की संरचना से भी बहुत हद तक प्रभावित होती है। यद्यपि कोहरे/धुंध की मात्रा को प्रभावित करने वाले कई कारक हैं, लेकिन सबसे प्रमुख कारक टॉवर में वायु-गति एवं दो टॉवर प्लेटों के बीच का वायु-तरल पृथक्करण स्थान है। निश्चित टावरों के मामले में, कोहरे की मात्रा मुख्य रूप से टावर में हवा की गति बढ़ने के साथ ही बढ़ जाती है। लेकिन, यदि टॉवर प्लेटों के बीच की दूरी बढ़ा दी जाए, ताकि पृथक्करण हेतु आवश्यक स्थान बढ़ जाए, तो इसके परिणामस्वरूप खाली टॉवर की गति भी बढ़ जाती ह 18. तरल पदार्थों का लीक होना क्या है? उत्तर: टैरेफ़्लो में, ऊपर से आने वाली गैसों के कारण ऊपरी स्तर पर मौजूद तरल पदार्थ नीचे की स्तरों पर बह जाने की प्रक्रिया को “लीकेज” कहा जाता है। डिस्टिलेशन प्रक्रिया में, यदि ऊपर जाने वाली गैस में इतनी ऊर्जा न हो कि वह टॉवर की सतह पर मौजूद तरल पदार्थ की परत को पार कर सके; या यदि उस गैस की ऊर्जा, तरल पदार्थ की स्थितिज ऊर्जा से भी कम हो, तो ऐसी स्थिति में तरल पदार्थ बाहर निकल जाता है, अर्थात् लीकेज हो जाता है। खाली टॉवर की गति जितनी कम होती है, लीकेज उतना ही गंभीर होता है। इसके परिणामस्वरूप, तरल पदार्थ का एक हिस्सा टॉवर प्लेटों पर ऊपर जाने वाली गैसों के संपर्क में आए बिना ही नीचे की टॉवर प्लेटों तक पहुँच जाता है। वे कम उबलने वाले घटक भी वाष्पीकृत नहीं हो पाते, जिससे टॉवर प्लेटों की दक्षता कम हो जाती है। अतः, टैरेफ़ाइलों के सही ढंग से कार्य करने हेतु आवश्यक न्यूनतम खाली टैरेफ़ाइल गति, तरल पदार्थ के लीक होने की मात्रा द्वारा निर्धारित होती है। सामान्य संचालन में, टैरेफ़ाइल से लीक होने वाले तरल पदार्थ की मात्रा, टैरेफ़ाइल पर मौजूद तरल पदार्थ की मात्रा का 10% से अधिक नहीं होनी चाहिए। लीक होने वाले पदार्थ की मात्रा, टॉवर प्लेटों के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने हेतु एक महत्वपूर्ण मापदंड है। स्क्रीन प्लेट, फ्लोटिंग वॉल्व टैरेफ़ एवं लैंगुइफॉर्म टैरेफ़, जब टॉवर के अंदर ऊपर जाने वाली गैस की गति कम होती है, तो ऐसी स्थितियों में रिसाव होने की संभावना अधिक 19. ऑपरेशनल लचीलापन क्या है? उत्तर: संचालनीयता, गैस की गति के न्यूनतम अनुमेय मान (लोड की न्यूनतम सीमा) से लेकर अधिकतम अनुमेय मान (लोड की अधिकतम सीमा) तक की सीमा को दर्शाती है। जब ऊपर उठने वाली गैसों की गति इस सीमा में बदलती रहती है, तब भी डिस्टिलेशन टॉवर एक निश्चित स्तर पर पदार्थों को अलग करने का कार्य करता रहता है, एवं अपना सामान्य संचालन जारी रख पाता है जैसा कि पहले बताया गया है, आसवन टॉवर के लिए भार की अधिकतम सीमा यह है कि उत्पन्न वाष्प में मौजूद कणों की मात्रा, वाष्प प्रवाह के 10% से अधिक न हो। ； लोड की न्यूनतम सीमा इस आधार पर निर्धारित की जाती है कि टॉवर प्लेटों से होने वाले तरल पदार्थ के रिसाव की मात्रा, तरल पदार्थ के प्रवाह दर का 10% से अधिक न हो। सामान्य तौर पर, फ्लोटिंग वॉल्व टावरों में संचालन हेतु सबसे अधिक लचीलापन होता है; कुछ परीक्षणों से पता चलता है कि भार-सीमा का अनुपात लगभग 7–9 हो सकता है। बबल टावरों में यह अनुपात इससे कम होता है, जबकि स्क्रीन टावरों में यह सबसे कम होता है। यह ध्यान रखना आवश्यक है कि जब ऊपर जाने वाली गैस की गति में परिवर्तन होता है, तो टॉवर प्लेटों की दक्षता में भी परिवर्तन हो जाता है; इसके कारण अलगाव की प्रक्रिया पर भी प्रभाव पड़ता है। 20. “वापसी-मिश्रण घटना” क्या है? उत्तर: उन टॉवर प्लेटों पर, जिनमें ड्रेनेज ट्यूब होती हैं, तरल पदार्थ टॉवर प्लेट के ऊपर से गुजरते हुए गैस के साथ मिश्रित हो जाता है। प्रवाह की दिशा में तरल पदार्थ में वाष्पशील घटकों की सांद्रता धीरे-धीरे कम होती जाती है। लेकिन जब ऊपर उठने वाली गैसों के कारण टॉवर में तरल पदार्थ में विघटन होता है, तो उच्च सांद्रता वाला तरल पदार्थ एवं कम सांद्रता वाला तरल पदार्थ आपस में मिल जाते हैं। इससे तरल पदार्थ की सांद्रता में परिवर्तन रुक जाता है। इस घटना को “रिवर्स मिक्सिंग” कहा जाता है। रिवर्स मिक्सिंग की वजह से पृथक्करण की प्रक्रिया प्रभावित हो जाती है। रिवर्स मिक्सिंग की घटना, कई कारकों से प्रभावित होती है; जैसे – ठहरने का समय, तरल पदार्थ का प्रवाह, प्रवाह मार्ग की लंबाई, टॉवर प्लेटों की समतलता, जल-गतिशील ढलान आदि। 21. सामग्री संतुलन क्या है? आसवन प्रक्रिया में सामग्री संतुलन का क्या महत्व है?
उत्तर: सामग्री संतुलन, रसायन विज्ञान में “द्रव्यमान के अविनाश एवं रूपांतरण के नियम” का अनुप्रयोग है। किसी भी उत्पादन प्रक्रिया में, वजन के हिसाब से, पदार्थों का रूपांतरण मात्रा, उत्पादित उत्पादों की मात्रा एवं पदार्थों के नुकसान की मात्रा के योग के बराबर होनी चाहिए। पदार्थ संतुलन के आधार पर, यह जाना जा सकता है कि कच्चे माल से उत्पाद कितनी मात्रा में बन रहा है एवं कितनी मात्रा में नुकसान हो रहा है; इससे सुधार के उपाय खोजने में मदद मिलती है। पदार्थ-संतुलन, पूरी प्रक्रिया या उसके किसी विशेष चरण पर भी लागू होता है। ； प्रक्रिया में भाग लेने वाले सभी पदार्थों का संतुलन निकाला जा सकता है; साथ ही किसी भी घटक का संतुलन भी निकाला जा सकता है। ऑपरेशन के दौरान, आसवन टॉवर में पदार्थों का संतुलन हमेशा जानना, एक ऑपरेटर के लिए सबसे बुनियादी एवं आवश्यक आवश्यकता है। पदार्थ संतुलन ठीक से नहीं बन पाता; एक तो यह है कि इनपुट अधिक होता है और आउटपुट कम होता है। ； दूसरा तरीका यह है कि कम इनपुट दिया जाए, लेकिन अधिक आउटपु ये दोनों ही स्थितियाँ सामान्य नहीं हैं; इनसे उत्पाद की गुणवत्ता एवं मात्रा पर प्रभाव पड़ता है। अतः, डिस्टिलेशन टॉवर को सर्वोत्तम स्थितियों में संचालित करने हेतु, उत्पादों की गुणवत्ता एवं मात्रा में सुधार करने हेतु, ऊर्जा-खपत को कम करने हेतु, एवं प्रसंस्करण के दौरान होने वाले नुकसान को कम करने हेतु, व्यावहारिक रूप से निरंतर पदार्थों का हिसाब-किताब करना एवं संचालन प्रक्रियाओं में समायोजन करना आवश्यक है। 22. सबसे उपयुक्त फीडिंग प्लेट की स्थिति क्या है? उत्तर: सबसे उपयुक्त फीडिंग प्लेट की स्थिति, वह होती है जिसमें समान सैद्धांतिक प्लेट संख्या एवं समान संचालन परिस्थितियों में, सबसे अधिक पृथक्करण क्षमता होती है; या फिर वह स्थिति जिसमें समान संचालन परिस्थितियों में सबसे कम सैद्धांतिक प्लेट संख्या की आवश्यकता होती है। रासायनिक उद्योग में, अधिकांश आसवन टॉवरों में दो या अधिक इनलेट प्लेटें होती हैं। इनलेट प्लेटों की स्थिति को, इनलेट में आने वाले घटकों में होने वाले परिवर्तनों के आधार पर ही निर्धारित किया जाता है। जब इनपुट सामग्री में हल्के घटकों की मात्रा सामान्य संचालन की तुलना में कम होती है, तो आवश्यक है कि इनपुट प्लेट की स्थिति को नीचे लाया जाए, ताकि डिस्टिलेशन चरण में प्लेटों की संख्या बढ़ सके, और इस प्रकार डिस्टिलेशन चरण की अलगाव क्षमता में वृद्धि हो सके। इसके विपरीत, फीड प्लेट की स्थिति को ऊपर की ओर स्थानांतरित करने का उद्देश्य स्ट्रिपिंग खंड में प्लेटों की संख्या बढ़ाना है, ताकि स्ट्रिपिंग खंड की पृथक्करण क्षमता में वृद्धि हो सके। संक्षेप में, फीड प्लेट पर उपलब्ध कणों में हल्के घटकों की मात्रा, डिस्टिलेशन सेक्शन में स्थित सबसे निचली टैंक प्लेट पर मौजूद हल्के घटकों की मात्रा से कम होनी चाहिए; जबकि यह मात्रा, रिफ्यूजन सेक्शन में स्थित सबसे ऊपरी टैंक प्लेट पर मौजूद हल्के घटकों की मात्रा से अधिक होनी चाहिए। इस तरह, इनपुट देने के बाद भी टॉवर की विभिन्न परतों में मौजूद पदार्थों की संरचना बरकरार रहती है, जिससे स्थिर संचालन संभव हो पाता है। 23. टैरेफ़्लो दक्षता क्या है? उत्तर: डिस्टिलेशन टावर में वास्तविक संचालन के दौरान, पदार्थों के स्थानांतरण हेतु आवश्यक समय एवं संपर्क क्षेत्र की सीमाओं के कारण, गैस एवं तरल पदार्थों के बीच संतुलन स्थापित नहीं हो पाता। अर्थात्, टैरेफ़्लो प्लेट पर मौजूद भाप में कम घुलनशीलता वाले घटकों की सांद्रता, तरल पदार्थ के संतुलन अवस्था में मौजूद भाप में इन घटकों की सांद्रता की तुलना में कम होती है। इसलिए, वास्तविक टैरेफ़्लो प्लेट की कार्यक्षमता, सैद्धांतिक टैरेफ़्लो प्लेट की कार्यक्षमता के बराबर नहीं होती। इस अवधारणा के आधार पर, टैबलेट दक्षता को सैद्धांतिक टैबलेटों की संख्या एवं वास्तविक टैबलेटों की संख्या के अनुपात के रूप में व्यक्त किया जा सक टैरेफ्लो एकाउंटिंग की दक्षता को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक हैं: (1) गैसीय एवं तरल अवस्थाओं के बीच होने वाला आदान-प्रदान की गति ； (2) टॉवर प्लेट पर गैस एवं तरल पदार्थों का मिश्रण कितना होता है? ； (3) ऊपर की ओर जाने वाली भाप द्वारा ऊपरी स्तर की टैंकों में ले जाए जाने वाले तरल बूँदों की मात्रा, एवं टैंकों से होने वाले तरल के रिसाव की मात्रा। उपरोक्त तीनों कारक, प्लेटों के डिज़ाइन एवं व्यवस्था, संचालन संबंधी परिस्थितियों, तथा संसाधित की जाने वाली सामग्री के भौतिक गुणों आदि से भी प्रभावित होते हैं। टॉवर प्लेटों के डिज़ाइन एवं व्यवस्था में निम्नलिखित बातें शामिल हैं: टॉवर प्लेटों के आकार/आयाम, टॉवर प्लेटों के बीच की दूरी, ओवरफ्लो वॉल की ऊँचाई, छिद्रों का प्रतिशत, एवं वेंट होलों की व्यवस्था आदि। संचालन संबंधी परिस्थितियों में वरामदे में भाप की गति, टैरेफ़्लो में तरल पदार्थ का ठहरने का समय, तापमान एवं दबाव आदि शामिल हैं। सामग्री के भौतिक गुणों में आपेक्षिक वाष्पीकरण दर, भाप एवं तरल पदार्थों का चिपचिपापन एवं घनत्व, विसरण गुणांक एवं सतह तनाव आदि शामिल हैं। यह भी उल्लेखनीय है कि टॉवर में संचालन तापमान एवं दबाव के अनुसार सामग्री के भौतिक गुण बदलते रहते हैं। उत्पादन के दौरान, टॉवर प्लेटों के चयन करते समय, उन्हें निम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा करना आवश्यक है: (1) प्लेटों की दक्षता उच्च होनी चाहिए। ； (2) उत्पादन क्षमता अधिक है; अर्थात्, अनुमेय गैस-तरल भार भी अधिक होता है। इस कारण, छोटे आकार के टॉवर भी बड़े पैमाने पर उत्पादन कार्यों को पूरा कर सकते हैं। ； (3) संचालन स्थिर है, एवं इसमें लचीलापन भी है। ； (4) आर्थिक दृष्टि से किफायती; कम इस्पात की आवश्यकता होती है। ； (5) इसका संचालन एवं रखरखाव आसान है। 24. फिलर की समतुल्य ऊँचाई क्या है? उत्तर: फिलर की समतुल्य ऊँचाई को “फिलर की समान-प्लेट ऊँचाई” भी कहा जाता है। यह, एक सैद्धांतिक टैबलेट के अलग होने हेतु आवश्यक भराव-सामग्री की ऊँचाई के बराबर है; इसे ऐसी भराव-सामग्री की ऊँचाई के रूप में भी व्यक्त किया जा सकता है, जो एक सैद्धांतिक टॉवर टैबलेट के कार्य के बराबर हो। 25. फिलर की स्प्रे घनत्व क्या है? उत्तर: फिलर की स्प्रे घनत्व को तरल पदार्थ की गति भी कहा जाता है। प्रति घंटे, प्रति वर्ग मीटर टॉवर के क्षेत्रफल पर स्प्रे होने वाले तरल पदार्थ का किलोग्राम/मास। 26. फिलर लेयर में तरल पदार्थ की मात्रा क्या है? उत्तर: फिलर लेयर के संचालन के दौरान, फिलरों के बीच की जगहों एवं फिलरों की सतह पर जमा होने वाले तरल पदार्थ की मात्रा को “तरल पदार्थ की मात्रा” कहा जाता है। इसकी इकाई (m³ तरल पदार्थ / m³ टॉवर की क्षमता) होती है। तरल पदार्थ की मात्रा को दो भागों में विभाजित किया जा सकता है: (1) स्थिर तरल पदार्थ की मात्रा: जब फिलिंग टॉवर में तरल पदार्थ का छिड़काव बंद हो जाता है, एवं टॉवर से तरल पदार्थ निकलना भी बंद हो जाता है, तब टॉवर में जमा रहने वाले तरल पदार्थ की मात्रा को “स्थ शुद्ध धारण की मात्रा केवल भराव सामग्री के गुणों एवं तरल पदार्थ के गुणों पर ही निर्भर है; इसका तरल पदार्थ के छिड़काव की मात्रा से कोई संबंध नहीं है। (2) गतिशील धारण क्षमता: जब फिलर टॉवर में तरल पदार्थ का स्प्रे करना बंद हो जाता है, तब बाहर निकलने वाले तरल पदार्थ की मात्रा को गतिशील धारण क्षमता कहा जाता है। गतिशील धारण क्षमता, भराव पदार्थों एवं तरल पदार्थों के गुणों से संबंधित होने के अलावा, तरल पदार्थ के छिड़काव की दर से भी संबंधित है; लेकिन “लोडिंग पॉइंट” से नीचे आने पर, यह वायु की गति से संबंधित नहीं रहती। स्थिर रहने वाली मात्रा एवं गतिशील रहने वाली मात्रा का योग, ही कुल तरल पदार्थ की मात्रा है। 27. पैकिंग टॉवर क्या है? इसके क्या फायदे एवं नुकसान हैं? उत्तर: फिलर टॉवर में, टॉवर के अंदर निश्चित ऊँचाई तक फिलर लगे होते हैं; यह गैस एवं तरल पदार्थों के बीच निरंतर संपर्क होने वाला एक संचरण उपकरण है। टॉवर के अंदर उत्पन्न होने वाली भाप, फिलर में मौजूद छिद्रों के माध्यम से नीचे से ऊपर की ओर बहती है। ； टॉवर की चोटी पर जमा हुआ तरल, फिलर की सतह के सहारे ऊपर से नीचे की ओर बहता है। गैस एवं तरल दोनों अवस्थाओं में मौजूद पदार्थों का, साथ ही ऊष्मा का हस्तांतरण, फिलर की सतह पर बनने वाली पतली तरल-परतों के माध्यम से ही होता है। पैकिंग टॉवर के प्रमुख लाभ यह हैं: तरल पदार्थ के प्रवाह में कम प्रतिरोध, सरल संरचना, कम इस्पात की आवश्यकता, कम निर्माण लागत, स्थापना एवं रखरखाव में आसानी; साथ ही, पैकिंग को जंग-प्रतिरोधी सामग्री से भी बनाया जा सकता है। 28. फिलर का उपयोग करते समय कौन-कौन सी आवश्यकताएँ होती हैं? उत्तर: सबसे पहले, चूँकि फिलर एवं टावर की दीवारों के बीच की दूरी, फिलर परतों के बीच की दूरी की तुलना में अधिक होती है; इसलिए तरल पदार्थ आसानी से टावर की दीवारों की ओर बह जाता है, जिससे पदार्थों का हस्तांतरण प्रभावित होता है। इसे आमतौर पर “किनारी-दीवार प्रभाव” कहा जाता है। पहले यह माना जाता था कि भराव सामग्री का व्यास जितना अधिक होगा, किनारों पर होने वाला प्रभाव उतना ही अधिक होग आमतौर पर, फिलर टावर में टावर के व्यास D एवं फिलर के व्यास d के अनुपात को 10:1 से अधिक होना आवश्यक होता है। ऊँचे टॉवरों के मामले में, किनारे की दीवारों का प्रभाव और भी गंभीर होता है; इसलिए, इस समस्या को हल करने हेतु आमतौर पर चरणबद्ध तरीके से भराई की जाती है, या तरल पदार्थ का पुनः वितरण किया जाता है। आम तौर पर, फिलरों की ऊँचाई H एवं फिलर टॉवर के व्यास के बीच का अनुपात 2 से 6 होना उचित माना जाता है। दूसरे, भराव सामग्री के क्रम संबंधी भी कुछ नियम हैं। जब D/d 8 से अधिक होता है, तो फिलर को व्यवस्थित रूप से व्यवस्थित करना बेहतर होता है। जब फिलरों को बेतरतीब ढंग से रखा जाता है, तो पहले उपकरण में पानी डालना आवश्यक है; इसके बाद ही फिलरों को पानी में रखना चाहिए, ताकि वे टूटकर अवरोध न बनें। फिलरों को रखने के बाद ही पानी निकाला जा सकता है। तीसरा, जब फिलिंग टॉवर को बंद कर दिया जाता है, तो उसमें प्रयोग में आने वाले भराव सामग्री की क्षति एवं प्रदूषण की स्थिति की जाँच की जानी चाहिए; इसके बाद ही यह तय किया जा सकता ह 29. फ्लोटिंग वॉल्व टैरेफ़ की संरचना कैसी होती है? यह कैसे काम करता है? उत्तर: फ्लोटिंग वॉल्व टावर, हमारे देश में पिछले दस वर्षों से व्यापक रूप से उपयोग में आने वाला एक नवीन प्रकार का उद्योगिक सामग्री-हस्तांतरण उपकर वर्तमान में इसका उपयोग पेट्रोकेमिकल उद्योग में व्यापक रूप से किया जा रहा है, एवं इससे संतोषजनक परिणाम प्राप्त हो रहे हैं। फ्लोटिंग वाल्व टॉवर की संरचना अपेक्षाकृत सरल होती है; इसकी मुख्य संरचनात्मक घटकों में लिक्विड रिसीविंग पैन, ड्रेन पाइप, ओवरफ्लो वेब, फ्लोटिंग वाल्व एवं टॉवर प्लेटें शामिल हैं। 30. फ्लोटिंग वॉल्व टैरेफ़ाइलों के क्या फायदे एवं नुकसान हैं? उत्तर: फ्लोटिंग वॉल्व टैरेफ़ाइलों में बबल टैरेफ़ाइलों एवं पोरस टैरेफ़ाइलों के फायदे होते हैं; साथ ही इनमें उनके नुकसानों में भी सुधार किया गया है। चूँकि बबल टैप के दाँतों के बीच का अंतराल निश्चित होता है, इसलिए भाप-भार में होने वाले परिवर्तनों के अनुकूलन हेतु इसकी क्षमता कम होती है। जब गैस की गति कम होती है, तो गैस एवं तरल पदार्थ के बीच संपर्क ठीक से नहीं हो पाता; जबकि गैस की गति अधिक होने पर वाष्प तरल पदार्थ को दूर धकेल देती है। यद्यपि पोरस वाली टॉवर प्लेटों की संरचना सरल होती है, एवं इनकी प्रसंस्करण क्षमता भी अधिक होती है; लेकिन इनकी संचालन संबंधी लचीलापन कम होता है। फ्लोटिंग वाल्व वाले टॉवरों में, वाल्वों का खुलने का स्तर वाष्प की गति के आधार पर बदलता रहत कम गति पर, गुरुत्वाकर्षण के कारण वाल्व के पट आपस में जुड़ जाते हैं, जिससे लीकेज कम हो जाता है। इसलिए, फ्लोटिंग वॉल्व टावर की दक्षता अधिक होती है; इसकी संचालन संबंधी लचीलापन भी अधिक होता है, जिससे यह इनपुट मात्रा में होने वाले परिवर्तनों के अनुकूल आसानी से कार्य कर सकता है। प्रयोगों से पता चला है कि इसका अधिकतम भार एवं न्यूनतम भार का अनुपात लगभग 7–9 हो सकता है। फ्लोटिंग वॉल्व टावर की संरचना सरल होती है; इसका मुक्त क्षेत्रफल अधिक होता है। इसकी निर्माण लागत, बबल टावर की तुलना में 12–15% कम होती है। जबकि, इसकी प्रसंस्करण क्षमता, बबल टावर की तुलना में लगभग 20–40% अधिक होती है। चूँकि फ्लोटिंग वॉल्व टैपलेटों में भाप को क्षैतिज रूप से तरल पदार्थ की सतह पर भेजा जाता है, इसलिए गैस एवं तरल पदार्थ का मिश्रण अच्छी तरह होता है; धुएँ की मात्रा कम रहती है, संपर्क का समय अधिक होता है, एवं पदार्थों का हस्तांतरण भी बेहतर तरीके से होता है। इसकी दक्षता, बबल टैपलेटों की तुलना में 15% अ फ्लोटिंग वॉल्व टैरेफ़ का मुख्य नुकसान यह है कि भाप, ऊपर की ओर स्थित छिद्रों से बाहर निकलती है; इसके कारण तरल पदार्थ भी विपरीत दिशा में मिल जाता है। इससे पदार्थों के हस्तांतरण की दक्षता कम हो जाती है। इसके अलावा, वाल्व के पत्ते आसानी से फंस सकते हैं, जंग लग सकता है, या चिपक सकते हैं; जिससे उन्हें खोलने में कठिनाई ह 31. टॉवर की ऊँचाई एवं व्यास का उत्पादन एवं गुणवत्ता पर क्या प्रभाव पड़ता है? उत्तर: टॉवर का व्यास मुख्य रूप से उत्पादन क्षमता पर प्रभाव डालता है; जबकि टॉवर की ऊँचाई मुख्य रूप से उत्पाद की शुद्धता पर प्रभाव डालती है। टॉवर के व्यास एवं उत्पादन क्षमता के बीच के संबंध को निम्नलिखित सूत्र द्वारा व्यक्त किया जा सकता ह D = (v/0.785w)^(1/2)
जहाँ, D – टॉवर का व्यास, मीटर में। ； v----टॉवर में भाप का आयतन प्रवाह दर, मीटर³/सेकंड
w----खाली टॉवर में तरल का वेग, मीटर/सेकंड। किसी निश्चित टॉवर के लिए, खाली टॉवर में हवा की गति पर सीमाएँ होती हैं। निश्चित टॉवर गति पर, टॉवर के अंदर स्टीम का आयतन-प्रवाह जितना अधिक होगा, उतना ही बड़ा टॉवर व्यास आवश्यक होगा। ； इसी प्रकार, टॉवर का व्यास जितना अधिक होगा, उतना ही अधिक भाप-भार टॉवर में सहन किया जा सकेगा; अर्थात् उत्पादन क्षमता भी अधिक होगी। अतः टॉवर का व्यास, उत्पादन क्षमता को प्रभावित करने वाला प्रमुख कारक है। टॉवर की ऊँचाई, प्लेट दक्षता एवं प्लेटों के बीच की दूरी निर्धारित होने पर, वास्तविक टॉवर प्लेटों की संख्या को निर्धारित करती है। और वास्तविक टैरेफ़लों की संख्या, न्यूनतम सैद्धांतिक टैरेफ़लों की संख्या द्वारा ही निर्धारित होती न्यूनतम सैद्धांतिक टवर्स की संख्या जितनी अधिक होती है, वास्तविक टवर्स की संख्या भी उतनी ही अधिक होती है। टावर का व्यास एवं ऊँचाई, उत्पादन पर द्वंद्वात्मक रूप से प्रभाव डालते हैं; इन्हें अलग-अलग नहीं माना जा सकता। उदाहरण के लिए, टॉवर की ऊँचाई बढ़ाने से रिवर्स फ्लो अनुपात कम होता है, जिससे उत्पादन क्षमता में वृद्धि होती है। ； और टॉवर के व्यास को बढ़ाने से रिफ्लक्स अनुपात भी बढ़ जाता है, जिससे टॉवर की ऊँचाई कम की जा सकती है। 32. आसवन प्रक्रिया को प्रभावित करने वाले कारक कौन-कौन से हैं? उत्तर: उपकरणों से संबंधित समस्याओं के अलावा, आसवन प्रक्रिया को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक निम्नलिखित हैं: टॉवर का तापमान एवं दबाव (जिसमें टॉवर के शीर्ष, आधार एवं कुछ विशेष महत्व वाले भाग भी शामिल हैं)। ； इनपुट अवस्था ； इनपुट मात्रा ； इनपुट संरचना ； इनलेट तापमान ； टॉवर में भाप के ऊपर उठने की गति, एवं वाष्पीकरण कक्ष में होने वाली ऊष्मा। ； वापस आने वाली मात्रा/प्रवाह ； टॉवर की चोटी पर उपस्थित ठंडक की म ； टॉवर के ऊपरी हिस्से से प्राप्त होने वाली मात्रा, एवं टॉवर के न टॉवर का संचालन, टॉवर के ऊपरी एवं निचले हिस्सों में प्राप्त होने वाले उत्पादों की संरचना संबंधी आवश्यकताओं के अनुसार, इन प्रभावकारी कारकों को नियंत्रित करके ही किया जाता है। 33. डिस्टिलेशन टॉवर में संचालन हेतु आवश्यक दबाव में होने वाले परिवर्तनों का डिस्टिलेशन प्रक्रिया पर क्या प्रभाव पड़ता है? उत्तर: टॉवर का डिज़ाइन एवं संचालन, निश्चित दबाव के आधार पर ही किया जाता है; इसलिए आम तौर पर डिस्टिलेशन टॉवर में दबाव को हमेशा स्थिर रखना आवश्यक होता है। टावर पर लगने वाले दबाव में होने वाले उतार-चढ़ाव का टावर के संचालन पर निम्नलिखित प्रभाव पड (1) उत्पाद की गुणवत्ता एवं पदार्थों के संतुलन को बनाए रखने हेतु, संचालन दबाव में परिवर्तन करने से प्रत्येक टैरेफ़्लो टैबलेट पर वायु-तरल घटकों के संतुलन में परिवर्तन हो जाता है। जब दबाव बढ़ता है, तो गैसीय अवस्था में भारी घटकों की मात्रा कम हो जाती है; इसके परिणामस्वरूप गैसीय अवस्था में हल्के घटकों की सांद्रता बढ़ जाती है। ； तरल अवस्था में हल्के घटकों की मात्रा बढ़ जाती है; इसके साथ ही गैसीय एवं तरल अवस्थाओं के बीच का वजन-अनुपात भी बदल जाता है। इसके परिणामस्वरूप तरल अवस्था की मात्रा बढ़ जाती है, जबकि गैसीय अव कुल मिलाकर, टॉवर के शीर्ष भाग में मौजूद हल्के घटकों की सांद्रता बढ़ जाती है, लेकिन इनकी मात्रा अपेक्षाकृत कम हो जाती है। ； बैच तरल में हल्के घटकों की सांद्रता बढ़ जाती है, एवं बैच तरल की मात्रा भी बढ़ जाती है इसी प्रकार, जब दबाव कम होता है, तो टॉवर के ऊपरी हिस्से में प्राप्त होने वाले तरल पदार्थों की मात्रा बढ़ जाती है, जबकि हल्के घटकों क ； बॉयलर में तरल पदार्थ की मात्रा कम हो जाती है, एवं हल्के घटकों की सांद्रता सामान्य संचालन में दबाव को स्थिर रखना आवश्यक है। लेकिन यदि संचालन सही तरीके से न हो, जिसके कारण टॉवर के ऊपरी हिस्से में मौजूद भारी घटकों की सांद्रता बढ़ जाए, तो संचालन दबाव को उचित रूप से बढ़ाकर उत्पाद की गुणवत्ता को बनाए रखा जा सकता है। लेकिन ऐसी स्थिति में तरल चरण में मौजूद हल्के घटकों का नुकसान बढ़ जाता है। (2) घटकों के बीच की सापेक्ष वाष्पन क्षमता: दबाव बढ़ने पर, घटकों के बीच की सापेक्ष वाष्पन क्षमता कम हो जाती है; इसके परिणामस्वरूप अलगाने की दक्षता भी कम हो जाती है। इसके विपरीत भी यही स्थिति होती है। (3) टॉवर की उत्पादन क्षमता में परिवर्तन – दबाव बढ़ने से, घटकों का वजन बढ़ जाता है, जिससे टॉवर की संसाधन क्षमता भी बढ़ जाती है। (4) टावर पर लगने वाले दबाव में होने वाले उतार-चढ़ाव, तापमान एवं घटकों के बीच के संबंधों में अव्यवस्था पैदा करते हैं। ऑपरेशन के दौरान, हम अक्सर उत्पाद की गुणवत्ता को मापने हेतु तापमान को एक अप्रत्यक्ष मापदंड के रूप में इस्तेमाल करते हैं; लेकिन यह केवल तभी सही होता है, जब टॉवर पर दबाव स्थिर रहे। जब टॉवर पर दबाव में परिवर्तन होता है, तो मिश्रण का ओसांक एवं बुलबुले बनने का बिंदु भी बदल जाता है। इसके कारण पूरे टॉवर में तापमान वितरण में परिवर्तन हो जाता है, एवं तापमान एवं उत्पाद की गुणवत्ता के बीच का संबंध भी बदल जाता है। उपरोक्त विश्लेषण से पता चलता है कि ऑपरेशनल दबाव में परिवर्तन करने से पूरे टावर की कार्यप्रणाली पर प्रभाव पड़ता है। इसलिए, सामान्य संचालन के दौरान दबाव को स्थिर रखना आवश्यक है। केवल तभी ही, जब टावर का सामान्य संचालन प्रभावित हो जाता है, तब ही उपरोक्त विश्लेषण के आधार पर, प्रक्रिया-संबंधी मानदंडों के अनुसार टावर के दबाव में उचित समायोजन किया जा सकता है। यह ध्यान देने योग्य है कि आसवन प्रक्रिया के दौरान, इनपुट की मात्रा, इनपुट की संरचना एवं इनपुट का तापमान में होने वाले परिवर्तन, टॉवर के नीचे उपयोग होने वाली भाप की मात्रा में होने वाले परिवर्तन, रिफ्लक्स की मात्रा एवं रिफ्लक्स का तापमान, टॉवर के ऊपर उपयोग होने वाले शीतलक की मात्रा में होने वाले परिवर्तन, एवं टॉवर की प्लेटों में होने वाली रुकावटें आदि, सभी कारण टॉवर के दबाव में उतार-चढ़ाव पैदा कर सकते हैं। ऐसी स्थिति में हमें पहले टॉवर के दबाव में होने वाले उतार-चढ़ाव के कारणों का विश्लेषण करना चाहिए, एवं समय रहते उनका समाधान करके प्रक्रिया को सामान्य स्थिति 34. इनलेट की स्थिति का रिफ्रैक्शन प्रक्रिया पर क्या प्रभाव पड़ता है? उत्तर: इनलेट की स्थितियाँ पाँच प्रकार की होती हैं। (1) ठंडा इनलेट। ； (2) फोमिंग पॉइंट पर इनपुट देना ； (3) गैस-तरल मिश्रित इनपुट ； (4) संतृप्त भाप का इनपुट ； (5) अतितापित भाप का उपयोग इनपुट के रूप में किया ज विश्लेषण को आसान बनाने हेतु, मान लीजिए कि प्रति किलोग्राम आणविक पदार्थ को संतृप्त वाष्प में बदलने हेतु आवश्यक ऊष्मा δ है; अर्थात् δ = प्रति किलोग्राम आणविक पदार्थ की वाष्पीकरण ऊष्मा। ऊपर दी गई समीकरण से यह स्पष्ट है कि ठंडे पदार्थ के मामले में δ > 1 होता है, बुलबुला-बिंदु पर आपूर्ति किए गए पदार्थ के मामले में δ = 1 होता है, जबकि गैस-तरल मिश्रण के मामले में δ = 0 होता है।