التقطير الدفعي

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

يشير التقطير الدفعي [ 1 ] إلى استخدام التقطير على دفعات، أي تقطير خليط لفصله إلى مكوناته قبل إعادة تعبئة جهاز التقطير بمزيد من الخليط وتكرار العملية. وهذا يختلف عن التقطير المستمر حيث تُضاف المادة الخام ويُسحب المُقطّر دون انقطاع. لطالما كان التقطير الدفعي جزءًا مهمًا من إنتاج المواد الكيميائية الموسمية، أو ذات السعة المنخفضة والنقاء العالي . وهو عملية فصل شائعة جدًا في صناعة الأدوية .

مقوم دفعي

رسم تخطيطي لمقوم دفعي

أبسط أنواع التقطير الدفعي وأكثرها استخدامًا هو جهاز التقطير الدفعي الموحد ، والذي يشمل جهاز التقطير الأنبوبي وجهاز التقطير التقليدي . يتكون جهاز التقطير الدفعي الموحد من وعاء (أو مُسخِّن )، وعمود تقطير، ومكثف ، ووسيلة لفصل جزء من البخار المكثف (المقطر) كتيار ارتدادي ، وواحد أو أكثر من أجهزة الاستقبال.

يُملأ الوعاء بمزيج سائل ويُسخّن. يتدفق البخار إلى أعلى في عمود التقطير ويتكثف في الأعلى. عادةً، يُعاد كل المكثف في البداية إلى العمود على شكل ارتداد . يُحسّن هذا التلامس بين البخار والسائل عملية الفصل بشكل ملحوظ. تُسمى هذه الخطوة عمومًا مرحلة بدء التشغيل. يُسمى المكثف الأول بالرأس ، ويحتوي على مكونات غير مرغوب فيها. أما المكثف الأخير فيُسمى بالشوائب ، وهو غير مرغوب فيه أيضًا، على الرغم من أنه يُضفي نكهة. بينهما يوجد القلب ، وهو الذي يُشكّل المنتج المطلوب.

يمكن التخلص من رأس التقطير والشوائب، أو إعادة تدويرها، أو إضافتها إلى الدفعة التالية من الهريس/العصير، وفقًا لممارسات المُقطِّر. بعد فترة، يُسحب جزء من المكثف العلوي باستمرار كمقطر ويُجمع في خزانات الاستقبال، بينما يُعاد تدوير الجزء الآخر إلى عمود التقطير كمُكرَّر.

نظراً لاختلاف ضغوط بخار المقطر، سيحدث تغير في عملية التقطير العلوي مع مرور الوقت، ففي المراحل الأولى من التقطير الدفعي، يحتوي المقطر على تركيز عالٍ من المكون ذي التطاير النسبي الأعلى. ومع محدودية كمية المادة وإزالة المكونات الأخف وزناً، ستزداد النسبة المئوية للمكونات الأثقل وزناً مع تقدم عملية التقطير.

آلة فصل الدفعات

رسم تخطيطي لآلة فصل الدفعات

يُعدّ جهاز التقطير الدفعي أحد أبسط أنظمة التقطير الدفعي . ويتكون هذا الجهاز من نفس أجزاء جهاز التقطير الدفعي التقليدي، إلا أنه في هذه الحالة، يقع وعاء الشحن فوق عمود التقطير.

أثناء التشغيل (بعد ملء الوعاء وبدء تشغيل النظام)، تُفصل المكونات ذات درجة الغليان العالية بشكل أساسي عن خليط التعبئة. يُستنفد السائل في الوعاء من المكونات ذات درجة الغليان العالية، ويُثرى بالمكونات ذات درجة الغليان المنخفضة. يُوجّه المنتج ذو درجة الغليان العالية إلى خزانات استقبال المنتج السفلية. يُسحب المنتج المتبقي ذو درجة الغليان المنخفضة من وعاء التعبئة. نادرًا ما يُستخدم هذا النوع من التقطير الدفعي في العمليات الصناعية.

رسم تخطيطي لعمود وعاء وسطي

عمود الأوعية الوسطى

يُعدّ عمود الوعاء الأوسط أحد التكوينات الممكنة الثالثة لأعمدة الدفعات . ويتكون هذا العمود من قسمين: قسم التقطير وقسم التجريد، ويقع وعاء الشحن في منتصف العمود.

دراسات الجدوى

بشكل عام، تستند دراسات جدوى التقطير الدفعي إلى تحليلات الخرائط التالية:

  • خريطة منحنى البقايا
  • خريطة المسار الثابتة
  • خريطة مسار المقطر
  • خرائط مختلفة لملف تعريف العمود

خلال دراسات الجدوى، يتم وضع الافتراضات التبسيطية الأساسية التالية:

  • عدد لا نهائي من مراحل التوازن
  • نسبة ارتداد لا نهائية
  • ازدحام ضئيل في صواني الطعام في قسمي العمودين
  • حالة شبه مستقرة في العمود
  • فيضان ضرسي ثابت

استخدم بيرنو وآخرون [ 2 ] مناطق التقطير الدفعي لتحديد تسلسل الكسور. ووفقًا لإيويل وويلش [ 3 ]، تُعطي منطقة التقطير الدفعي نفس الكسور عند تقطير أي خليط يقع ضمنها. درس بيرنو وآخرون [ 2 ] مسارات التقطير ومسارات المُقطَّر لتحديد حدود المنطقة في ظل عدد كبير من المراحل ونسبة ارتداد عالية، وهو ما يُسمى بالفصل الأقصى. وصف فام ودوهيرتي، في عمل رائد [ 4 ] ، بنية وخصائص خرائط منحنى البقايا للخلائط الأيزوتروبية غير المتجانسة الثلاثية. في نموذجهم، لم تُؤخذ إمكانية انفصال طور البخار المُتكاثف في الاعتبار بعد. استُخدمت النقاط الشاذة لخرائط منحنى البقايا، التي حُددت بهذه الطريقة، لتعيين مناطق التقطير الدفعي بواسطة رودريغيز-دونيس وآخرون [ 5 ] [ 6 ] وسكوراس وآخرون [ 7 ] [ 8 ] ومودلا وآخرون. أشار [ 9 ] إلى أن هذه الطريقة قد تعطي نتائج مضللة عند استخدام الحد الأدنى من المُحسِّن. قام لانغ ومودلا [ 10 ] بتوسيع طريقة فام ودوهيرتي واقترحا طريقة عامة جديدة لحساب منحنيات البقايا وتحديد مناطق التقطير الدفعي للتقطير غير المتجانس.

نشر ليلكس وآخرون [ 11 ] طريقةً عمليةً لفصل الأيزوتروبات ذات أدنى نقطة غليان عن طريق التقطير الدفعي مع التغذية المستمرة للمُحسِّن. وقد طُبِّقت هذه الطريقة باستخدام مُحسِّن خفيف في مُقَسِّم الدفعات ووحدة التقطير بواسطة لانغ وآخرون (1999) [ 12 ] ، وطُبِّقت أيضًا للأيزوتروبات ذات أعلى نقطة غليان بواسطة لانغ وآخرون [ 13 ] . وقد وسّع مودلا وآخرون [ 9 ] هذه الطريقة لتشمل التقطير الدفعي غير المتجانس للأيزوتروبات مع التغذية المستمرة للمُحسِّن.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ كيستر، هنري ز. (1992). تصميم التقطير (  الطبعة الأولى). ماكجرو هيل. ISBN 978-0-07-034909-4.
  2. 1 2 بيرنون، كريستين؛ دوهرتي، مايكل ف.؛ مالون، مايكل ف. (1990). "أنماط تغير التركيب في التقطير الدفعي متعدد المكونات". مجلة علوم الهندسة الكيميائية . 45 (5). دار النشر إلسيفير: 1207-1221 . doi : 10.1016/0009-2509(90)87114-8 . ISSN 0009-2509 . 
  3. ↑ إيويل، آر إتش؛ ويلش، إل إم (1945). "التقويم في الأنظمة الثلاثية التي تحتوي على أزيوتروبات ثنائية". الكيمياء الصناعية والهندسية . 37 (12). الجمعية الكيميائية الأمريكية (ACS): 1224-1231 . doi : 10.1021/ie50432a027 . ISSN 0019-7866 . 
  4. ↑ فام، هوان ن.؛ دوهرتي، مايكل ف. (1990). "تصميم وتخليق عمليات التقطير الأيزوتروبي غير المتجانسة - الجزء الثاني: خرائط منحنى البقايا". مجلة علوم الهندسة الكيميائية . 45 (7). دار النشر إلسيفير: 1837-1843 . doi : 10.1016/0009-2509(90)87059-2 . ISSN 0009-2509 . 
  5. ↑ رودريغيز دونيس، إيفون؛ جيربو، فنسنت؛ جوليا، خافيير (2002). "جدوى عمليات التقطير الدفعي غير المتجانس". مجلة AIChE . 48 (6). وايلي: 1168-1178 . doi : 10.1002/aic.690480605 . ISSN 0001-1541 . 
  6. ↑ دونيس، إيفون رودريغيز؛ إسكيخاروسا، جواني أكوستا؛ جيربو، فينسنت؛ جوليا، خافيير (2003). "التقطير الاستخلاصي الدفعي غير المتجانس للخلائط الأيزوتروبية ذات درجة الغليان الدنيا" . مجلة AIChE . 49 (12). وايلي: 3074-3083 . doi : 10.1002/aic.690491209 . ISSN 0001-1541 . S2CID 96403367 .  
  7. ↑ سكوراس، س.؛ كيفا، ف.؛ سكوجيستاد، س. (2005). "عمليات الفصل الممكنة وقواعد اختيار المُذيب المساعد للتقطير الدفعي غير المتجانس الأيزوتروبي". مجلة علوم الهندسة الكيميائية . 60 (11). دار النشر إلسيفير: 2895-2909 . doi : 10.1016/j.ces.2004.11.056 . ISSN 0009-2509 . 
  8. ↑ سكوراس، س.؛ سكوجيستاد، س.؛ كيفا، ف. (2005). "تحليل ومراقبة التقطير الدفعي غير المتجانس". مجلة AIChE . 51 (4). وايلي: 1144-1157 . doi : 10.1002/aic.10376 . ISSN 0001-1541 . 
  9. مودلا ، جي .؛ لانغ، ب.؛ كوتاي، ب.؛ مولنار، ك. (2003). "التنقية غير المتجانسة الدفعية لمزيج منخفض α مع التغذية المستمرة للمُحسِّن". مجلة AIChE . 49 (10). وايلي: 2533-2552 . doi : 10.1002/aic.690491009 . ISSN 0001-1541 . 
  10. ↑ لانغ، ب.؛ مودلا، ج. (2006). "طريقة معممة لتحديد مناطق التقطير الدفعي غير المتجانس". مجلة علوم الهندسة الكيميائية . 61 (13). دار النشر إلسيفير: 4262-4270 . doi : 10.1016/j.ces.2006.02.004 . ISSN 0009-2509 . 
  11. ↑ ليلكس، ز.؛ لانغ، ب.؛ موسكوفيتش، ب.؛ بينادا، ب.؛ أوتربين، م. (1998). "التقطير الاستخلاصي الدفعي: العملية والسياسات التشغيلية". مجلة علوم الهندسة الكيميائية . 53 (7). إلسيفير بي في: 1331-1348 . doi : 10.1016/s0009-2509(97)00420-x . ISSN 0009-2509 . 
  12. ↑ لانغ، ب.؛ ليلكس، ز.؛ أوتربين، م.؛ بينادا، ب.؛ مودلا، ج. (1999). "دراسات جدوى للتقطير الاستخلاصي الدفعي باستخدام مُحسِّن خفيف". الحوسبة والهندسة الكيميائية . 23. إلسيفير بي في: S93– S96. doi : 10.1016/s0098-1354(99)80024-6 . ISSN 0098-1354 . 
  13. ↑ لانغ، ب.؛ مودلا، ج.؛ بينادا، ب.؛ ليلكس، ز. (2000). "التقطير المتجانس الأيزوتروبي لأقصى الأيزوتروب في مقوم دفعي مع تغذية مستمرة للمُحسِّن 1. دراسات الجدوى". الحوسبة والهندسة الكيميائية . 24 ( 2-7 ). إلسيفير بي في: 1665-1671 . doi : 10.1016/s0098-1354(00)00448-8 . ISSN 0098-1354 . 

للمزيد من القراءة

  • بيري، روبرت هـ. وغرين، دون و. (1984). دليل بيري لمهندسي الكيمياء (  الطبعة السابعة). ماكجرو هيل. ISBN 978-0-07-049841-9.
  • يوهان ج. ستيتشلماير؛ جيمس ر. فير (1998). التقطير: المبادئ والتطبيق . وايلي-في سي إتش. رقم ISBN 978-0-471-25241-2.
  • مجتبى، آي إم (2004). التقطير الدفعي: التصميم والتشغيل . مطبعة إمبريال كوليدج. رقم ISBN 978-1-86094-437-6.
  • هيلمن إيفا كاترين، فصل المخاليط الأيزوتروبية: أدوات التحليل والدراسات حول عملية التقطير الدفعي ، أطروحة، قسم الهندسة الكيميائية، الجامعة النرويجية للعلوم والتكنولوجيا، (2000).
  • بيتشوك، ميلتون (مايو 1951). "الحل الجبري لمخطط مكابي-ثيلي". التقدم في الهندسة الكيميائية .