ตอนที่ 14
3.4.3 การใช้กฎของลีเวอร์( Lever Rule) ในการหาอัตราส่วนโมลในของเหลวและไอ (mole fraction in phase of liquid and vapour)
Mol Fraction of R Pressure of R (PR) nα lα = nβ lβ
(1) , nl / nv = lv / ll
(2) P1 P2
จากสมการที่ 2 : กำหนดให้ nα nβ = 18 , lα = 12
ที่จุด P2 : lv / ll = ∞ , nl / nv = ∞
รูปที่ 19 กราฟแสดงความสัมพันธ์ของ temperature and mol fraction at constant pressure
จากรูปที่ 19 กำหนดให้component ที่มีความดันไอสูง จะมี mol fraction in vapour (yA) > mol fraction in liquid (xA) และถ้าไอของสารละลายถูกควบแน่นเป็นของเหลว จะได้ของเหลวที่มี component เดิมในสัดส่วนยิ่งสูงขึ้น
เช่นเดียวกับการกลั่นลำดับส่วน Fractional Distillation มีการกลั่นและควบแน่นซ้ำ ๆ กัน หลายครั้งอย่างต่อเนื่อง
เมื่อกำหนดให้เพลท (plate-ชั้นหนึ่งๆภายในหอกลั่น) หนึ่งของคอลัมน์ ที่อุณหภูมิ T = T2 เมื่อผ่านไอไปที่เพลทสูงกว่า เป็นการลดอุณหภูมิลงมาที่จุด b
.บางส่วนของไอจะถูกควบแน่นให้เป็นของเหลวที่มีองค์ประ กอบ = l และ บางส่วนจะกลายเป็นไอที่มีองค์ประกอบ = v
..องค์ประกอบของไอจะเลื่อนลงมาตามแนว
..a2 - v และ a3
.องค์ประกอบของเหลวจะเลื่อนลงมาตามแนว
..a2 - l และ a3
3.4.4 การกลั่นอะซีโอโทรปิคแบบหลายหอกลั่น (multi columns of azeotropic distillation)
ตามที่ได้กล่าวมาแล้วว่าสาร Azeotrope ที่ใช้ช่วยในการกลั่นต้องมีจุดเดือดคงที่ เพราะในการกลั่นเอทานอลกับน้ำ จนถึงจุดที่อยู่ในสถานะก๊าซ และสถานะสารละลายที่มีความเข้มข้นของเอทานอลและน้ำเท่ากัน เราไม่สามารถกลั่นแยกเอทานอลออก จากน้ำด้วยวิธีธรรมดาต่อไปได้ จึงต้องใช้วิธีที่ซับซ้อนขึ้นเช่น
.. การกลั่นแบบลำดับส่วนที่รียกว่า
fractional distillation
..การกลั่นด้วยวิธีการใช้อุปกรณ์ช่วยกลั่นเช่น molecular sieve dehydration system ใช้การกรองแยกน้ำออกจากเอทานอลตามคุณสมบัติของสารซีโอไลท์ (zeolite) ที่ใช้เป็นตัวกรองหรือ
.{(K2O.Na2O).Al2O3. 2SiO2.xH2O} และอีกวิธีการหนึ่งที่ใช้การแยกน้ำออกจากเอทานอล คือการใช้แผ่นกรองบางๆเรียกว่า
membrane system
.เป็นการใช้กระบวนการซึมผ่านโดยใช้แผ่นที่เป็น พอลิเมอร์หรือเซรามิค (polymer and ceramic จำพวกซีโอไลต์ โซเดียมเอหรือ
NaA zeolite ) เป็นตัวแยกกรองน้ำออก
.ด้วยคุณสมบัติของน้ำที่มีความเป็นขั้วหรือ
. hydrophilicity
..ที่สามารถซึมผ่านหรือ
permeation
.ในสถานะไอน้ำที่ใช้ระบบความดันต่ำจากภายนอกช่วยดึงออก เป็นระบบการระเหยหรือ
evaporation
และไอจะถูกกลั่นตัวเป็นน้ำต่อไปเหลือไว้แต่เอทานอลบริสุทธิในระบบ membrane system
สรุปว่าการกลั่นด้วยระบบธรรมดานั้น
เมื่อพิจารณาจุดเดือดของเอทานอลอยู่ที่ 78.3°C และน้ำอยู่ที่ 100°C เมื่อต้องการกลั่นแยกสารผสมทั้งสองนี้ออกจากกัน จุดสุดท้ายของการกั่นโดยทั่วไปจะได้
azeotropic mixture
. ส่วนผสมของเอทานอลกับน้ำที่ความเข้มข้น 95-95.5% C₂H₅OH v/v + 4.5 -5% H₂O v/v มีจุดเดือดอยู่ที่ 78.15°C ซึ่งต่ำกว่า จุดเดือดของเอทานอลและน้ำ เราเรียกส่วนผสมนี้ว่า
minimum-boiling point mixtures และเมื่อต้องการให้ azeotrope mixture นี้ดำเนินกระบวนการกลั่นแยกให้ได้ จึงต้องใช้สารช่วยกลั่นหรือ entrainer เช่น คีโตน (ketone) เพื่อเปลี่ยน
. azeotrope
ให้เกิดเป็นสารผสมใหม่ 2 ชั้น คือ คีโตน เอทานอล น้ำ ซึ่งเอทานอลจะไม่ละลายใน คีโตน เราก็สามารถแยกเอทานอลออกจากส่วนผสมใหม่นี้ได้ ตามที่แสดงในรูปที่20 เป็นการกลั่นแบบ 2 หอกลั่นโดยป้อน 70% ethanol + 30 % water เข้าไปในหอกลั่น ethanol ได้เป็น distillate สูงกว่า 95% C₂H₅OH v/v
Feed 70% ethanol v/v entrainer Stripper Separator Ethanol water
รูปที่ 20 รูปแสดงการกลั่นแบบ Azeotropicโดยใช้ entrainer เพื่อแยกน้ำออกจาก เอทานอล
บทความนี้เกิดจากการเขียนและส่งขึ้นมาสู่ระบบแบบอัตโนมัติ สมาคมฯไม่รับผิดชอบต่อบทความหรือข้อความใดๆ ทั้งสิ้น เพราะไม่สามารถระบุได้ว่าเป็นความจริงหรือไม่ ผู้อ่านจึงควรใช้วิจารณญาณในการกลั่นกรอง และหากท่านพบเห็นข้อความใดที่ขัดต่อกฎหมายและศีลธรรม หรือทำให้เกิดความเสียหาย หรือละเมิดสิทธิใดๆ กรุณาแจ้งมาที่ ht.ro.apt@ecivres-bew เพื่อทีมงานจะได้ดำเนินการลบออกจากระบบในทันที
