परिचय
आसवन स्तंभ का उपयोग दो या अधिक मिश्रित घटकों (तरल और/या गैस) को उनके अलग-अलग या शुद्ध रूपों में पृथक करने के लिए गर्मी और शीतलन प्रक्रियाओं का उपयोग करके किया जाता है। सरल शब्दों में, यह प्रक्रिया मिश्रित तरल घटकों को उनके उबाल बिंदुओं के बीच के तापमान तक गर्म करके प्राप्त की जाती है, जिससे कम उबाल बिंदु वाले घटक को वाष्पीकरण द्वारा अलग किया जा सके।
रिफाइनरी आसवन स्तंभ
इतिहास
आसवन प्रक्रिया सबसे पुरानी और व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली पृथक्करण और शुद्धिकरण विधियों में से एक है। इसके ऐतिहासिक प्रमाण रोमनों, अरबों, चीनी, भारतीयों, और मेसोपोटामिया के बेबीलोनियों से 5000 साल पहले तक जाते हैं, जहां इत्र और शराब के आसवन के प्रमाण अक्कादीयन टैबलेट्स (लगभग 1200 ईसा पूर्व) पर दर्ज किए गए थे, और फिर मध्यकालीन काल और उसके बाद 19वीं सदी के औद्योगिक क्रांति तक, जहां अधिक समकालीन अनुप्रयोग विकसित किए गए।
व्हिस्की स्टिल
निरंतर आसवन स्तंभ
आसवन स्तंभ के कई डिज़ाइन होते हैं, जैसे कि 'बैच' स्तंभ या 'निरंतर' स्तंभ। एक बैच स्तंभ में, इनपुट फीड (तरल/गैस घटक) को पूरी तरह से आसवन किया जाता है और फिर स्तंभ में एक और बैच फीड जोड़ा जाता है। एक निरंतर स्तंभ में एक निरंतर इनपुट और आउटपुट स्ट्रीम होती है जो उच्च थ्रूपुट की सुविधा प्रदान करती है, और प्रक्रिया तब तक नहीं रुकती जब तक रखरखाव या मरम्मत की आवश्यकता नहीं होती।
दोनों प्रकार के स्तंभों का विशिष्ट अनुप्रयोग होता है जो दो या अधिक तरल/गैस घटकों के पृथक्करण से संबंधित होता है, और दोनों में समग्र आसवन प्रक्रिया की सुविधा के लिए विभिन्न स्तरों की जटिलता और संबंधित उपकरण शामिल होते हैं।
आसवन स्तंभ के मुख्य भाग
एक सामान्य निरंतर आसवन स्तंभ में समग्र प्रक्रिया की सुविधा के लिए कई घटक होते हैं। ये चार मुख्य घटक हैं:
- स्तंभ (जिसमें समृद्धि और पट्टी अनुभाग शामिल होते हैं), जहां तरल/गैस चरण पृथक्करण होता है।
- रीबॉयलर (हीट एक्सचेंजर), जो स्तंभ के इनपुट फीड (तरल) को आंशिक रूप से वाष्पित करने के लिए गर्मी ऊर्जा प्रदान करता है ताकि पृथक्करण (आसवन) प्रक्रिया हो सके। इनपुट फीड स्तंभ के केंद्र में प्रवाहित होता है और पट्टी अनुभाग के माध्यम से नीचे की ओर जाता है, फिर रीबॉयलर में प्रवेश करता है जहां फीड तरल को फीड वाष्प उत्पन्न करने के लिए गर्म किया जाता है (वाष्पीकरण के माध्यम से)। यह फीड वाष्प संवहन द्वारा स्तंभ के माध्यम से ऊपर की ओर यात्रा करता है, फीड घटकों के पृथक्करण प्रक्रिया को जारी रखने के लिए।
- कंडेंसर, जो स्तंभ के शीर्ष पर पृथक और समृद्ध फीड वाष्प को ठंडा करता है और संघनित करता है, इससे पहले कि यह रिफ्लक्स ड्रम में प्रवेश करे।
- रिफ्लक्स ड्रम, जो संघनित फीड वाष्प (तरल के रूप में) को एकत्र करता है, और इसे दो धाराओं में विभाजित करता है, 1. आसवन प्रक्रिया का आउटपुट (डिस्टिलेट), और 2. रिफ्लक्स ड्रम का पुनर्नवीनीकृत तरल (रिफ्लक्स), जिसे स्तंभ के शीर्ष में वापस फीड किया जाता है, डिस्टिलेट को और समृद्ध और शुद्ध करने के लिए।
सामान्य आसवन स्तंभ मुख्य घटक
इस प्रक्रिया को अधिक कुशल बनाने के लिए, आसवन स्तंभ में आमतौर पर स्तंभ के अंदर एक श्रृंखला में प्लेटें या ट्रे होती हैं। ये प्लेटें वृत्ताकार छिद्रों और/या धातु की पैकिंग के साथ होती हैं, ताकि तरल/वाष्प संपर्क सतह क्षेत्र को बेहतर बनाया जा सके और इस प्रकार फीड तरल वाष्पीकरण प्रक्रिया की क्षमता को बढ़ाया जा सके। इस प्रकार के स्तंभ को फ्रैक्शनिंग आसवन स्तंभ कहा जाता है और यह स्तंभ में विभिन्न स्तरों पर कई घटकों (तरल या गैस) के हटाने/पृथक्करण का समर्थन करता है।
फ्रैक्शनिंग आसवन स्तंभ
मूलभूत आसवन स्तंभ संचालन और शब्दावली
फीड घटकों को जो आसवन स्तंभ में संसाधित किया जाना है, स्तंभ के केंद्र के पास या केंद्र में एक केंद्रीय ट्रे/प्लेट जिसे फीड ट्रे (प्लेट) कहा जाता है, में पेश किया जाता है।
आसवन स्तंभ प्रक्रिया प्रवाह आरेख
यह केंद्रीय फीड ट्रे स्तंभ को एक शीर्ष (समृद्धि) अनुभाग और एक निचले (पट्टी) अनुभाग में विभाजित करता है। फीड तरल स्तंभ में प्रवेश करता है और ट्रे/प्लेट के पार बहता है, फिर गुरुत्वाकर्षण द्वारा स्तंभ के माध्यम से नीचे की ओर जाता है और अगले ट्रे/प्लेट के माध्यम से इसके डाउनकमर कंडुइट के माध्यम से जाता है, जहां समृद्ध फीड तरल 'वाष्प घटक' को आसवन प्रक्रिया के माध्यम से बाहर निकाला जाता है क्योंकि यह फीड तरल के माध्यम से ऊपर उठता है। शेष फीड तरल स्तंभ के नीचे गिरता है और स्तंभ के आधार पर एकत्र होता है, फिर रीबॉयलर में वापस प्रवाहित होता है जो फीड तरल वाष्प घटक में हल्के घटक को वाष्पित करता है। यह वाष्प तब आसवन प्रक्रिया को जारी रखता है क्योंकि यह स्तंभ के शीर्ष तक उठता है, स्तंभ ट्रे प्लेटों के माध्यम से जहां यह फीड तरल के संपर्क में आता है, हल्के घटक (वाष्प) को बाहर निकालता है और ऐसा करते समय अधिक समृद्ध होता जाता है। स्तंभ के आधार पर 'भारी' (गैर-वाष्पित) फीड तरल उत्पाद को स्तंभ से 'बॉटम्स' घटक के रूप में हटा दिया जाता है।
आसवन स्तंभ तरल और वाष्प प्रवाह पथ
रीबॉयलर से स्तंभ के आधार में वापस प्रवाहित होने वाला पुनः गर्म किया गया फीड वाष्प स्तंभ के माध्यम से ऊपर उठते हुए समृद्ध होता है और गिरते हुए फीड तरल के संपर्क में आता है, इससे पहले कि यह स्तंभ के शीर्ष पर बाहर निकलता है, ठंडा करने वाले कंडेंसर में। यह संघनित तरल फिर एक होल्डिंग वेसल में प्रवेश करता है जिसे रिफ्लक्स ड्रम कहा जाता है।
आसवन स्तंभ और रिफ्लक्स ड्रम
इस रिफ्लक्स ड्रम तरल का एक अनुपात यानी रिफ्लक्स अनुपात, स्तंभ के शीर्ष में पुनर्नवीनीकरण किया जाता है, इसे फीड वाष्प घटक के संपर्क में लाकर और अधिक समृद्ध और शुद्ध किया जाता है जो स्तंभ प्लेटों के माध्यम से ऊपर उठ रहा है। अंत में, संघनित फीड वाष्प घटक जो अब कंडेंसर और रिफ्लक्स ड्रम प्रणाली द्वारा तरल रूप में ठंडा किया गया है, वह स्तंभ आउटपुट (डिस्टिलेट) है जो समग्र आसवन प्रक्रिया के माध्यम से पुनः प्राप्त किया जाता है।
आसवन स्तंभ संचालन प्रोफ़ाइल
आसवन स्तंभ प्रक्रिया के लिए कुछ संचालन मापदंड और रुझान सामान्य होते हैं, और इन पहलुओं की सराहना करने से प्रक्रिया की सामान्य समझ प्राप्त करने में मदद मिलेगी। सरल शब्दों में, स्तंभ डिज़ाइन (व्यास और ऊँचाई, ट्रे/प्लेटों की संख्या, पैकर्स आदि) और संचालन मापदंड (तापमान, दबाव, फीड तरल इनपुट चरण आदि) को डिज़ाइनरों द्वारा समग्र आंतरिक वाष्प तरल संतुलन (संतुलन) प्राप्त करने के लिए अनुकूलित किया जाता है, जो फीड तरल घटकों की वाष्पशीलता (उबाल बिंदु) पर आधारित होता है।
तापमान और दबाव
स्तंभ के भीतर सामान्य तापमान प्रोफ़ाइल यह है कि यह शीर्ष पर गर्म होता है और आधार पर ठंडा होता है। उदाहरण के लिए, एक सरल प्रक्रिया में जिसमें दो घटकों के साथ एक फीड तरल होता है, स्तंभ के आधार पर तापमान भारी फीड घटक के उबाल बिंदु से थोड़ा ठंडा होता है, और शीर्ष पर तापमान हल्के घटक के उबाल बिंदु से थोड़ा अधिक होता है, क्योंकि स्तंभ के भीतर एक वाष्प - तरल संतुलन के लिए एक वातावरण बनाने की इच्छा होती है। स्तंभ के आधार पर, हमें भारी फीड घटक को तरल के रूप में रहने की आवश्यकता होती है और हल्के घटक को गैस के रूप में रहने की आवश्यकता होती है जब तक कि यह स्तंभ के शीर्ष तक नहीं पहुंचता, कंडेंसर और रिफ्लक्स ड्रम में प्रवेश करने से पहले। इन तापमानों को नियंत्रित करने के लिए, रीबॉयलर हीट एक्सचेंजर तापमान को भारी फीड घटक के तापमान को नियंत्रित करने के लिए समायोजित किया जाता है; रिफ्लक्स ड्रम का 'वापसी' प्रवाह दर (स्तंभ के शीर्ष पर वापस प्रवाह) का उपयोग स्तंभ के शीर्ष पर हल्के घटकों के तापमान को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।
स्तंभ का समग्र दबाव ढाल 'उच्च' दबाव स्तंभ के आधार पर और 'निम्न' शीर्ष पर होता है। यह ढाल फीड चरण तरल (इनपुट) के स्तंभ ट्रे प्लेटों के माध्यम से नीचे गिरने और फीड तरल के माध्यम से ऊपर उठने वाले वाष्प को बाधित करने से निर्धारित होता है।
सामान्यतः, एक स्थिर अवस्था आसवन प्रक्रिया के लिए स्तंभ के दबाव ढाल को यथासंभव स्थिर रखा जाता है, हल्के और भारी घटकों की धाराओं की संरचना को नियंत्रित करने के लिए रीबॉयलर तापमान और रिफ्लक्स ड्रम प्रवाह का उपयोग करके।
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