イソプロピルアルコール塔共沸精留
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同社の製造工程では、以下のような沸騰水が生成されます：イソプロピルアルコール13.5％、水82.5％、その他4％。環境保護の観点から、絶対に排出してはいけない。そのため、彼の装置を使って処理し、同時にイソプロパノールを回収する予定です。設計会社から、機器のフローチャートと簡単な操作手順が渡されました。共沸剤としてベンゼンを加えて共沸蒸留を行う。給料方式は塔底間欠給料です。塔頂の留出物は分相器で分相された後、軽相は塔頂から塔内に流れ込み、重相は排出される。 私の理解では、ベンゼンと水を共沸系として用い、水とベンゼンを共沸させて取り出し、分相器内で層別化することで、ベンゼンは塔内に戻り、水は絶えず排出されます。タワーの釜内の水分が完全に除去された後、イソプロピルアルコールを蒸発させて回収する。しかし、私が実験室でこのプロセスをシミュレーションしたところ、以下のような結果が得られました。塔底温度は103℃、塔頂温度は71.6℃です。塔頂から留出する液体は、初期にわずかに層分離が見られるだけである。後ろは層分けしない。均一で透明な澄んだ液体です。私の理解では、それはベンゼンでしょう。では、水は？私が使っているのは1000のフラスコで、フラスコの中にも700の廃水が入っています。しかし、層別蒸留による重相はわずか5mlだった。何が問題なのか？
この混合物はまず蒸留してイソプロパノールと水の共沸物を得、その後トルエンを加えて共沸により水を除去する
イソプロパノール、水、ベンゼンの系では、さまざまな二元共沸物が形成される。常圧下（101.3kPa）における共沸点は、ベンゼン－水が69.3である℃； ベンゼン・イソプロパノール 71.9℃； イソプロピルアルコール－水 80.4℃。最初の2つの物質の共沸点は非常に近いため、もし投稿者の研究室で用いられている共沸蒸留装置の理論段数がそれほど高くない場合、ベンゼン－水の共沸物とベンゼン－イソプロピルアルコールの共沸物が塔頂から同時に蒸発し、初期の蒸気中にはベンゼン－水の共沸物が多く含まれ、層分離が見られる可能性がある。 また、イソプロピルアルコール、水、トルエンの系でも多種多様な二元共沸物が形成され、常圧下（101.3kPaA）での共沸点はそれぞれ、トルエン－水が84.1である℃； トルエン-イソプロパノール 81.3℃； イソプロパノール－水 80.4℃ したがって、ベンゼンもトルエンもイソプロパノール・水系の共沸剤としては適していない。 処理が必要な廃水中のイソプロパノール含有量は比較的低く、共沸蒸留水のエネルギー消費量が高いため、水は塔の底部に残し、共沸剤を用いて塔の頂部からイソプロパノールを蒸発させるのが最善である。共沸剤としてヘキサンを使用することを推奨します。ヘキサンとイソプロパノールの共沸点は62.7℃です。
ヘキサンとイソプロピルアルコールの混合物が層分離するかどうかを実験で確認する必要があり、層分離しない場合はヘキサンも共沸剤として使用できない。共沸剤の選定は難しそうで、液相抽出などの他の方法を検討する必要があるようだ。