塔による精留において、減圧、常圧、加圧のそれぞれの長所と短所は何か
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タイトルの通り、塔による蒸留において、減圧、常圧、加圧それぞれの長所と短所は何でしょうか？皆様、ご指導をお願いいたします。
圧力の変化は沸点の変化に影響を与える。減圧、常圧、加圧の採用は、物質の性質や分離の要件に基づいて決定される。減圧と加圧は強制的な手段であり、ある物質系では塔底温度が非常に高くても分離が不可能な場合がある。さらに温度を上げるとコークの生成や設備投資の急増を招く可能性があるため、減圧によって沸点を下げ、分離の要件を満たすことができる。最も一般的なのが蒸留装置の減圧塔である。加圧は、常圧では分離精度が要求を満たせない場合に用いられ、圧力を上げることで重質成分の気相中の含有量を低減し、分離の要件を達成するのに役立つ。
この投稿は最後にlin凌によって2019-3-4 14:30に編集されました。ちょっとした意見を述べるだけです。上の方々がすでに物性の観点からこの問題を検討しているので、ここでは繰り返しません。これも化学工学の原理や分離工学で常に論じられてきた問題であり、すなわち圧力が分離対象となる成分の相対揮発度に与える影響です。しかし、実際に蒸留プロセスを行った場合、例えばシリコーンモノマーの蒸留では、物性分析によって、圧力が揮発しにくい成分の相対揮発度に与える影響はごく小さいことがわかります。また、圧力の上昇は蒸気負荷の増加を招くため、理論的には圧力を適切に下げるべきであり、例えば大気圧程度にする必要があります。しかし、実際に工場のデータを見ると、圧力は一般的に1.5barを超えている。その後、文献で述べられている見解を調べたところ、流体力学計算の観点から、低圧塔（p7bar）では圧力を下げることで分離に必要な塔の直径が小さくなるが、中圧塔（P=3～7bar）では圧力変化が塔の直径に与える影響はほとんどない。蒸留塔の直径は塔の製造コストと直接関連しているため、この観点から、シリコーンモノマーの蒸留塔では塔の製造コストを削減するために塔内の操作圧力を適切に上げることが有効である。私がこれまで考えたことのなかった見解です。自分のエンジニアとしての経験もまだ不足しているため、この分野の専門家の方がいらっしゃれば、ご教示いただけますと幸いです。 Liu Z Y, Jobson M. 蒸留塔の処理能力に及ぼす操作圧力の影響. Computers & Chemical Engineering, 1999, 23(S):S831–S834.