Distilation

หอกลั่นแบบถาด (Tray Tower)

มีลักษณะเป็นคอลัมน์ทรงกระบอกสูงภายในจะมีถาด(Tray) ที่เจาะรูวางเรียงกันเป็นชั้นๆ เพื่อให้ไอผ่านขึ้นไป tray tower จะทำงานได้ดีกว่า packing tower แต่จะมีราคาแพงกว่า ถาดที่ใช้ใน tray tower มีหลายประเภทจะขึ้นอยู่กับระดับความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ ซึ่งควรเลือกใช้ตามประเภทของของเหลว และควรเลือกใช้ตามระบบการทำงานของหอกลั่น

รูปแบบมาตรฐานของหอกลั่น

แผนภาพเค้าร่างวิศวกรรมเคมีของหอกลั่นลำดับส่วนต่อเนื่อง

ภายในหอกลั่น มีการแบ่งเป็นห้องๆ แต่ละห้องจะมีอุณหภูมิไม่เท่ากัน แผ่นกั้นห้องที่ใช้กั้นแต่ละห้องจะมีลักษณะคล้ายถาดกลมทุกแผ่นจะมีการเจาะรูเอาไว้ เพื่อให้ไอน้ำมันที่ร้อนสามารถเคลื่อนที่ผ่านทะลุขึ้นสู่ส่วนบนของหอกลั่นได้ ภายในหอกลั่นจะถูกแบ่งเป็น 3 ส่วนดังนี้

Feed stage คือตำแหน่งที่น้ำมันดิบถูกป้อนเข้าสู่หอกลั่น โดยน้ำมันดิบจะถูกทำให้มีอุณหภูมิเท่ากับอุณหภูมิของหอกลั่น ก่อนที่จะถูกป้อนเข้า
Enriching หรือ Rectifying section ส่วนนี้จะอยู่เหนือส่วนของ Feed stage จะเป็นส่วนที่ได้สารที่มีจุดเดือดต่ำและระเหยง่าย ด้านบนสุดจะมีท่อต่อเพื่อนำน้ำมันที่กลั่นตัวแล้วออกไปจากหอกลั่น
Stripping sectionจะอยู่ด้านล่างของ Feed stage ส่วนนี้เป็นสารที่ระเหยยากและจุดเดือดสูงอยู่

Trays or Plates or Stages

ส่วนประกอบและการทำงานของ Trays มีดังนี้

Down comer ลักษณะเป็นช่องว่างทำหน้าที่เป็นท่อส่งของเหลวลงสู่ชั้นที่ต่ำกว่า ^[6]
Weir ลักษณะเป็นสัน ทำหน้าที่เหมือนเขื่อนกักเก็บของเหลว เพื่อให้ของเหลวและไอเกิดการถ่ายโอนมวลสารและพลังงาน ^[7]
Bubbling area คือบริเวณที่ของเหลวและไอมาพบกัน ซึ่งการพบกันระหว่างของเหลวและไอก็จะมีอยู่ด้วยกัน 4 ลักษณะด้วยกันคือ

Bubble regime สภาวะนี้ของเหลวค่อนข้างจะอยู่นิ่ง ไอที่เป็นฟองจะลอยผ่านขึ้นไป การผสมกันจะไม่รุนแรง ทำให้มีประสิทธิภาพต่ำ
Form regime สภาวะนี้ด้านบนของเหลวจะมีลักษณะคล้ายฟองเบียร์ ทำให้มีพื้นที่สัมผัสระหว่างไอและของเหลวสูง การถ่ายโอนมวลเกิดขึ้นมากทำให้มีประสิทธิภาพค่อนข้างสูง
Froth regime สภาวะนี้จะเกิดขึ้นเมื่ออัตราการไหลของไอสูงขึ้น ผิวด้านบนของของเหลวจะมีลักษณะเกิดการกระจายตัว ทำให้ของเหลวผสมกันอย่างทั่วถึง ในระบบการกลั่นทั่วๆไปการถ่ายโอนมวลของของเหลวจะเป็นตัวควบคุม regimeนี้จึงมีประสิทธิภาพสูงมาก
Spary regime คือสภาวะที่อัตราไหลของไอสูงมากและเป็นไปอย่างต่อเนื่อง มีการผสมกันอย่างทั่วถึง ส่วนของเหลวจะมีลักษณะเป็นหยดทำให้การผสมกันของของเหลวไม่ดี ดังนั้นสภาวะนี้จึงมีการถ่ายโอนมวลต่ำทำให้ประสิทธิภาพต่ำไปด้วย ^[8]

ประเภทของ Tray

1.Sieve tray เป็นTrayแบบง่ายมีพื้นที่ลักษณะเป็นแผ่นโลหะเจาะรูเพื่อให้ไอขึ้นมาได้ ภาคตัดขวางเป็นวงกลม

2.Valve tray มีลักษณะเป็นรูที่มี Cap ครอบอยู่ Cap จะยกตัวสูงขึ้นเพื่อให้ไอไหลผ่านในแนวนอน จึงเกิดการควบแน่นเป็นของเหลวได้ดีกว่าแบบ Sieve trays

3.Bubble-Cap tray เป็น Tray ที่มีประสิทธิภาพดีที่สุดและมีราคาแพง ลักษณะเป็นถาดที่มีท่อขนาดเล็กโผล่ขึ้นมาครอบด้วยส่วนที่เรียกว่า Cap ซึ่งไอสามารถผ่านได้ เมื่อความร้อนเพิ่มขึ้นปริมาณไอจะมากขึ้น จะทำให้ Cap ยกตัวสูงขึ้นเพื่อให้ไอผ่านได้ปริมาณมาก เกิดการควบแน่นเป็นของเหลวอยู่บนถาด แต่จะอยู่ในระดับที่ต่ำกว่า riser เพื่อป้องกันไม่ให้ของเหลวไหลย้อนกลับลงสู่ข้างล่างหอ

ตัวแปรที่ใช้ควบคุมหอกลั่น

Reflux หรือการทำซ้ำ

อัตราส่วนการทำซ้ำหรือ Reflux Ratio จะเป็นตัวใช้ควบคุมความบริสุทธิ์ของสารผลิตภัณฑ์ จำนวนการ Reflux เมื่อเทียบกับสารผลิตภัณฑ์เราจะต้องรู้ Reflux Ratio ถ้าทำการเพิ่มอัตราการ Reflux สูงเกินไปจะทำให้มีของเหลวอยู่ในหอกลั่นมากทำให้เกิดการล้นได้

สูตรในการคำนวณ Reflux Ratio คือ Reflux Ratio = อัตราการ Reflux / อัตราการไหลของผลิตสารผลิตภัณฑ์

อุณหภูมิและความดัน

อุณหภูมิและความดันจะเป็นตัวควบคุมหอกลั่นเพื่อให้ได้สารที่มีความบริสุทธิ์ มีการควบคุมอุณหภูมิในส่วนของการ reflux และอุณหภูมิของ reboiler ถ้าอุณหภูมิด้านล่างสูงเกินไปสารที่มีน้ำหนักมากจะกลายเป็นไอ ผลิตภัณฑ์จะไม่ตรงตามที่ต้องการ รวมไปถึงอาจจะนำไปสู่การล้นในTray ได้ ดังนั้นอุณหภูมิใน reboiler จะต้องมีการควบคุมอย่างระมัดระวังเพราะจะส่งผลต่อการทำงานของหอกลั่น

Google Sites

Report abuse