Language
Country/Area
No result found
سر التقطير: لماذا يعتمد المهندسون الكيميائيون كثيرًا على بيانات توازن الغاز السائل؟
في الهندسة الكيميائية والديناميكا الحرارية ، يصف توازن البخار السائل (VLE) توزيع مادة كيميائية في المراحل السائلة والسائل.توفر هذه البيانات مرجعًا مهمًا وتساعد في تصميم وتحسين عملية التقطير ، وخاصة في تقنية التقطير الكسرية.
يستخدم المهندسون الكيميائيون بيانات توازن الغاز السائل لتصميم أبراج تجزئة أكثر كفاءة للفصل الأمثل.
جوهر التوازن السائل الغاز هو أنه عندما يصل السائل والبخار إلى حالة توازن ، فإن تركيز كل مكون في السائل له علاقة ثابتة مع التركيز المقابل في البخار.يعتمد تحقيق حالة التوازن هذه على التغير في درجة الحرارة والضغط ، لأن ضغط بخار التوازن للسائل يرتبط ارتباطًا وثيقًا بتركيز الطور السائل.
الاختلافات المتطايرة المختلفة في المواد المختلفة هي مفتاح الفصل أثناء تجزئة.عندما يتم تسخين الخليط السائل إلى نقطة الغليان ، يتم تحويل بعض المكونات في السائل إلى بخار ، ويصل البخار الناتج إلى توازن غاز سائل بين البخار والسائل.عند نقطة التوازن هذه ، يكون تركيز المكونات في السائل والبخار محددًا ، والذي يوفر أساسًا نظريًا لعملية الفصل.
في أي نظام معين ، يمكن تحقيق توازن الغاز السائل بشكل فعال مع التحكم والتصميم المناسب.
وصف توازن الغاز السائل بواسطة الديناميكا الحرارية
في الديناميكا الحرارية ، يختلف تحليل توازن الغاز السائل وفقًا لعدد المكونات في النظام.بالنسبة للأنظمة النقية (المكونة المفردة) ، يمكن وصف حالة توازن الغاز السائل باستخدام مساواة ضغط الهواء ودرجة الحرارة.عندما تصل مراحل السائل والغاز إلى توازن ، يجب أن يكون ضغطها ودرجة حرارتها مساوية لبعضها البعض بحيث يمكن أن يكون النظام بأكمله مستقرًا.
ومع ذلك ، في الأنظمة متعددة المكونات ، يمكن أن يكون الموقف أكثر تعقيدًا.بالنسبة لمخاليط مكونات متعددة ، يصبح محاكاة الكمبيوتر واستخدام البيانات التجريبية ذات أهمية خاصة لأنها تجعل حساب توازن الغاز السائل ممكنًا.في هذا الوقت ، لا يمكن لبيانات التوازن السائل الغاز أن تساعد المهندسين فقط على التنبؤ بالسلوك في ظل ظروف مختلفة ، ولكن أيضًا دعم التصميم والتشغيل الأمثل.
تطبيق التقطير
التقطير هو عملية عزل الخليط وفقًا للاختلافات التقليدية للمكونات المختلفة.تعتمد فعالية هذه العملية على بيانات توازن الغاز السائل ، لأنها تحدد شروط التشغيل المطلوبة في عمود التجزئة في كل مرحلة.لا يأخذ تصميم عمود التقطير في الاعتبار تكوين الخليط الأولي فحسب ، بل يأخذ أيضًا في الاعتبار درجة حرارة التشغيل والضغط.
من خلال تحليل بيانات توازن الغاز السائل ، يمكن للمهندسين زيادة كفاءة الفصل إلى الحد الأقصى وتحقيق اقتصاد الإنتاج الصناعي.
منحنى التقطير والرسم البياني
في الممارسة العملية ، عادة ما يتم تقديم بيانات التوازن السائل الغاز المقطر بيانياً ، مثل مخططات نقطة الغليان.تصور هذه المخططات تركيز كل مكون يتغير حيث يتبخر الخليط السائل في درجات حرارة مختلفة تحت ضغوط محددة.يمكن أن يظهر تقاطع منحنيات نقطة الغليان هذه ظاهرة Azeotropy التي ستشكلها بعض المكونات.
على سبيل المثال ، عندما يتم تشكيل azeotrope بين سائلين ، لا يمكن فصل البخار والتكوين السائل لخليط الخليط بنسبة محددة ، مما يجعل التجزئة أكثر صعوبة.في هذه الحالة ، باستخدام بيانات التوازن السائل الغاز المناسبة ، يمكن للمهندس تصميم عملية فصل خاصة للتغلب على هذه الصعوبة.
الاستنتاج
بيانات التوازن بين الغاز أثناء التقطير هي أداة قوية للمهندسين الكيميائيين.يمكن أن يؤدي الاستخدام المناسب لبيانات التوازن السائل للغاز إلى جعل تصميم التقطير أكثر دقة وكفاءة ، مما يؤثر بشكل مباشر على التنمية المستدامة والفوائد الاقتصادية للصناعة.في الفصل الفعال ، سيكون تعلم أفضل استخدام هذه البيانات أفضل ما لا شك فيه أن مشكلة تحدٍ مستمر ومشكلة تفكير؟
