精留塔問題の解決~~~

D/F=(XF-Xw)/(Xd-Xw)=(XF-Xd)/(Xd-Xw)-1 D/Fが大きくなるとXdは小さくなり、同様にD/Fが小さくなると1-Xwは小さくなる。したがってD/Fが大きくなると1-Xwは大きくなり、つまりXwは小さくなる

先生の授業が悪かったのか、それとも投稿者が物事を硬直的に学んでいるのか？:lol とても簡単な理屈で、少し考えればわかるよ。。。蒸留塔の平衡には主に2つあり、1つは物質収支、もう1つは気液平衡で、どちらも守る必要がある。精留塔の運転の核心とは、物質収支を満たすことを前提に、求められる気液平衡（つまり適格な製品純度）を実現することです。 いわゆるリフラックス比Rとは、分離要件を満たすためのものであり、つまり気液平衡において解決すべき問題であり、熱力学の範疇に属する；そして物質収支とは、安定した連続生産を実現するために満たす必要があるバランスであり、定常流系における物質収支は動力学の範疇として理解することができる（蒸留塔の設計においては、塔板充填材の抵抗損失や塔内部品の流体力学的特性などが多く動力学的な問題として関わってくる）。物質収支とは、最も重要な動力学的バランスなのである。力学が解決する問題は過程の問題であり、熱力学が解決する問題は最終状態の問題である；ですから、この理屈から言えば、RはあなたのXDやXWが小さくなることとはあまり関係ありません。 簡単な例を挙げればわかります。。塔の段数が無限であり、成分AとBを完全に分離できると仮定する。現在、1 mol/hの供給液Fがあり、その中には0.5 molのAと0.5 molのBが含まれており、どちらも濃度は0.5である。通常の運転では、適切なリフラックス比Rのもとで、塔頂からは0.5 mol/hのAが、塔底からは0.5 mol/hのBが得られる。このとき、塔頂と塔底の濃度はそれぞれXD=100％およびXW=0となり、供給液の濃度はXF=50％である。条件を変えて回収量を増やすとしよう。例えば、塔頂からの製品の回収量を0.7 mol/hにした場合、投稿者が述べているようにリフラックス比を変えないとしたら、このとき塔頂から得られる製品の濃度はどのように変化するだろうか？？？D=0.7 mol/hで、ここでA=0.5mol/h、B=0.2mol/hである。このときの生成物濃度XDは5/7であるが、元の値はいくらだったか？100％ですよ、もちろん小さくなります。塔底ではXW=0のため下がることはできません。塔底からの取り出し量を0.7 mol/hに増やせば、それに応じて塔底からの排出物中のB成分の濃度も下がります。どちらも同じ原理です。 データを使わなくても、簡単に分析すれば、なぜXDとXWの両方が減少するのかは容易に理解できる。塔頂からの抽出量を増やしても供給量は変わらないため、必然的に塔底からの排出物の一部が塔頂に流れていく。塔底の原料は主に重成分Bであり、この重成分をすべて塔頂に持ち上げてしまうと、軽成分の濃度は当然下がる。リフラックス比を大きくしても意味がなく、まずは物質のバランスを取る必要がある。次に塔底についてだが、重成分の一部が塔頂に流れていったため、必然的に軽成分も一部を塔頂に運ばなければならず、気相と液相はバランスを保たなければならない。したがって塔頂に到達する重成分と軽成分も確実にバランスが取れている。抽出量を増やす場合、一般的には熱源となる蒸気の投入量を増やさなければならず、これは塔底に火をつけるようなものだ。この火は重成分だけを塔頂に蒸発させるわけではなく、軽成分も一緒に塔頂に上がっていく。追い出された軽成分こそが塔底の軽成分の損失であり、当然塔底のXWも小さくなる。実際の工場では、軽成分の回収率を高めたり、排出基準を満たしたりするため、例えばメタノール廃水の精留塔では、塔底からの廃水排出基準を満たすために抽出量を増やし、軽成分であるメタノールを塔頂に送り込んで廃水を規格内に抑えようとする。この場合、塔頂でのメタノールの抽出濃度も必然的に低下する。。 このプロセスはまず物質収支から始まり、物質収支式を書いて自分で計算することができます。この物質収支式はリフラックス比とは関係ありません。。。還流比がどれだけ大きくても、まずは物質収支という動力学的平衡を満たさなければならない。。。動力学的平衡が定める範囲内、つまり先ほどの例のように、0.7mol/hの速度で抽出する場合、塔頂濃度XDmaxは5/7となり、これが最大値です。なぜなら、この濃度を超えることはできないからです。リフラックス比が最小リフラックス比の何倍であっても、5/7までしか達成できません。一方、リフラックス比が小さすぎると、5/7の濃度にも達しない可能性があります。これこそがリフラックス比が機能する場面です。

http://bbs.hcbbs.com/thread-1431424-1-1.html、このスレッドの質問は投稿者のものとは異なりますが、本質は同じで、精留塔が何のためにあるのかよくわからないというものです。計算はできるし、公式もわかっているけど、なぜそうなるのかを本当に頭を使って考えようとはしない。