ヘテロ共沸混合物

ヘテロ共沸混合物とは、蒸気相と2つの液相が共存する 共沸混合物です。典型的なヘテロ共沸混合物のTx/y平衡曲線のスケッチ

ヘテロ共沸混合物の状態図。

ヘテロ共沸混合物の例

連続ヘテロ共沸蒸留

不均一蒸留とは、蒸留中に混合物の液相が混ざり合わないことを意味します。この場合、段上には2つの液相が存在し、上部の蒸気凝縮液は2つの液相に分離し、デカンターで分離できます。連続ヘテロ共沸蒸留の最も単純な例は、二成分不均一共沸混合物の分離です。この場合、システムは2つの塔と1つのデカンターで構成されます。新鮮な原料（AB）は第1塔に投入されます（原料は混合物の組成に応じて、デカンターに直接、または第2塔に投入することもできます）。デカンターからは、Aに富む相が第1塔への還流として、Bに富む相が第2塔への還流として抜き出されます。つまり、第1塔では「A」が生成され、第2塔ではボトム製品として「B」が生成されます。産業界では、ブタノールと水の混合物はこの方法で分離されています。

前述のケースでは、二成分系は既に不均一共沸混合物を形成しています。ヘテロ共沸蒸留のもう一つの用途は、均一共沸混合物を形成する二成分系（AB）の分離です。この場合、混合物に共沸剤または溶剤を添加し、成分の一方または両方とヘテロ共沸混合物を形成し、元のAB混合物の分離を促進します。

バッチヘテロ共沸蒸留

バッチ式ヘテロ共沸蒸留は、共沸混合物と低相対揮発度（低α）混合物を分離する効率的な方法です。AB混合物に第三成分（共沸剤E）を加えることで、AとBの分離が可能になります。共沸剤は、元の成分の少なくとも1つ（できれば1つだけ（選択的共沸剤））とヘテロ共沸混合物を形成します。従来のバッチ式蒸留塔の主要部は以下のとおりです。 - ポット（リボイラーを含む） - 塔 - 上部蒸気を凝縮するためのコンデンサー - 製品受器 - （共沸剤供給） ヘテロ共沸蒸留の場合、装置はデカンターで完了し、ここで2つの液相が分離されます。

エントレーナーの添加には 3 つのケースが考えられます。

1. エントレーナーのバッチ添加：手順の開始前に、エントレーナーの全量を充填物に追加します。

2、連​​続エントレーナー供給：エントレーナーの全量がカラムに連続的に導入されます。

3. エントレーナーの混合添加：エントレーナーのバッチ添加と連続供給を組み合わせた方法。エントレーナーの一部を蒸留開始前に投入物に添加し、残りを蒸留中に連続的に添加します。

近年、バッチヘテロ共沸蒸留が注目を集めており、いくつかの研究が発表されています。ヘテロ共沸バッチ蒸留は、実現可能性調査、厳密なシミュレーション計算、実験室実験によって調査されました。Modlaら[ 1 ] [ 2 ]とRodriguez-Donisら[ 3 ]は、バッチ精留塔での不均一バッチ蒸留による低相対揮発度および共沸混合物の分離について実現可能性分析を実施しました。Rodriguez-Donisら[ 4 ]は、エントレーナーの選択ルールを初めて提供しました。実現可能性調査の方法は、Rodriguez-Donisら[ 5 ] Rodriguez-Donisら (2005)、Skourasら[ 6 ] [ 7 ]およびLangとModlaによって拡張および修正されました。[ 8 ] Varga [ 9 ]はこれらの実現可能性研究を論文に応用しました。実験結果はRodriguez-Donisら、[ 10 ] XuとWand、[ 11 ] Van Kaam [ 12 ]らによって発表されました。

参考文献

  1. ^ Modla G.、P. Lang、K. Molnar、「連続エントレーナー供給下での低相対揮発性混合物のバッチヘテロアゼオトロピック精留」、第6回世界化学工学会議、メルボルン、オーストラリア、(2001)。
  2. ^ Modla G.、P. Lang、B. Kotai、K. Molnar、「連続エントレーナー供給下での低相対揮発性混合物のバッチヘテロアゼオトロピック精留」、AICHE J.、49.、2533-2552 (2003)。
  3. ^ Rodríguez-Donis I.、V. Gerbaud、および X. Joulia、「不均一バッチ蒸留の実現可能性」、AIChE J.、48、1168-1178、(2002)。
  4. ^ Rodríguez-Donis I.、E. Pardillo-Fontdevila、V. Gerbaud、および X. Joulia、「不均一バッチ蒸留プロセスの合成、実験およびシミュレーション」、Comp.化学。工学4-6、799、(2001a)。
  5. ^ Rodríguez-Donis I.、AJ Esquijarosa、V. Gerbaud、およびX. Joulia、「不均一系エントレーナーを使用した抽出バッチ蒸留プロセスによる最小沸騰共沸混合物の分離」、AIChE J.、49、3074-3083、(2003)。
  6. ^ Skouras S.、V. Kiva、S. Skogestad、「ヘテロアゼオトロピックバッチ蒸留における実現可能な分離とエントレーナー選択規則」、Chemical Engineering Science、60、2895。(2005)。
  7. ^ Skouras S.、S. Skogestad、V. Kiva、「ヘテロアゼオトロピックバッチ蒸留の分析と制御」、AIChEジャーナル、51（4）、1144-1157。（2005）。
  8. ^ Lang P., G. Modla: 「不均一バッチ蒸留領域の決定のための一般化法」、Chem. Eng. Sci.、61、4262-4270 (2006)
  9. ^ Varga V. 「蒸留抽出の停止は整流のコロンヌと逆のコロンヌです。」博士号論文、INP-トゥールーズ、フランス。 http://ethesis.inp-toulouse.fr (2006)。
  10. ^ Rodríguez-Donis, I., Acosta-Esquijarosa I., Gerbaud V., Pardillo-Fondevila E., Joulia, X., 「不均一系エントレーナーを用いた共沸バッチ蒸留によるn-ヘキサン-酢酸エチル混合物の分離」. Chemical Engineering and Processing. 44, 131-137. (2005)
  11. ^ Xu, SLおよびHY Wand、「不均一共沸バッチ蒸留プロセスによるtert-ブチルアルコール-水混合物の分離」、Chem. Eng. Tech.、29、113（2006）。
  12. ^ R. Van Kaam, Rodríguez-Donis I., V. Gerbaud, "クロロホルム-メタノール-水の不均一抽出バッチ蒸留：実現可能性と実験", Chem. Eng. Sci., 63, 78-94, (2008).

参照

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