आसवन क्या है? यह एक तरल को वाष्प में परिवर्तित करने की प्रक्रिया है, जो फिर वापस तरल रूप में संघनित हो जाती है। सबसे सरल उदाहरण पानी का आसवन है, जहां केतली से भाप ठंडी सतह पर बूंदों के रूप में जमा होती है।
आवेदन और इतिहास
आसवन का उपयोग गैर-वाष्पशील ठोस पदार्थों से तरल पदार्थ को अलग करने के लिए किया जाता है, जैसे कि किण्वित सामग्री से आत्माओं के आसवन में, या दो या दो से अधिक तरल पदार्थों को अलग-अलग क्वथनांक के साथ अलग करने के लिए, जैसे कि गैसोलीन, मिट्टी के तेल और स्नेहक के निर्माण में। पेट्रोलियम से। अन्य औद्योगिक अनुप्रयोगों में फॉर्मलाडेहाइड और फिनोल और समुद्री जल विलवणीकरण जैसे रसायनों का प्रसंस्करण शामिल है।
आसवन प्रक्रिया का प्रयोग संभवतः प्राचीन प्रयोगकर्ताओं द्वारा किया जाता था। अरस्तू (384-322 ईसा पूर्व) ने कहा कि समुद्र के पानी को वाष्पित करके शुद्ध पानी प्राप्त किया जा सकता है। प्लिनी द एल्डर (23-79 ई.) ने संक्षेपण की एक आदिम विधि का वर्णन किया जिसमें रसिन को गर्म करके प्राप्त तेल को किसके ऊपर रखे ऊन पर एकत्र किया जाता है।एलेम्बिक।
सरल आसवन
उद्योग और प्रयोगशाला अनुसंधान में उपयोग की जाने वाली अधिकांश आसवन विधियां साधारण आसवन पर भिन्नताएं हैं। यह बुनियादी तकनीक एक क्यूब या मुंहतोड़ जवाब का उपयोग करती है जिसमें तरल को गर्म किया जाता है, वाष्प को ठंडा करने के लिए एक कंडेनसर और डिस्टिलेट को इकट्ठा करने के लिए एक बर्तन का उपयोग किया जाता है। जब पदार्थों का मिश्रण गर्म किया जाता है, तो उनमें से सबसे अधिक वाष्पशील, या सबसे कम क्वथनांक वाला, पहले आसुत होता है, और फिर अन्य आसुत होते हैं, या बिल्कुल भी आसुत नहीं होते हैं। इस तरह का एक सरल उपकरण गैर-वाष्पशील घटकों वाले तरल पदार्थों को शुद्ध करने के लिए उत्कृष्ट है, और विभिन्न क्वथनांक वाले पदार्थों को अलग करने के लिए काफी प्रभावी है। प्रयोगशाला उपयोग के लिए, उपकरण के हिस्से आमतौर पर कांच के बने होते हैं और स्टॉपर्स, रबर होसेस या ग्लास ट्यूब से जुड़े होते हैं। औद्योगिक पैमाने पर, उपकरण धातु या चीनी मिट्टी के बने होते हैं।
आंशिक आसवन
तेल शोधन के लिए फ्रैक्शनल, या डिफरेंशियल, डिस्टिलेशन नामक एक विधि विकसित की गई थी क्योंकि तरल पदार्थों को अलग करने के लिए सरल आसवन जिनके क्वथनांक कम भिन्न होते हैं, अक्षम होते हैं। इस मामले में, वाष्प बार-बार संघनित होते हैं और एक अछूता ऊर्ध्वाधर कंटेनर में वाष्पित हो जाते हैं। यहां एक विशेष भूमिका शुष्क स्टीमर, भिन्नात्मक कॉलम और कंडेनसर द्वारा निभाई जाती है, जो कुछ कंडेनसेट को वापस स्थिर करने की अनुमति देता है। लक्ष्य मिश्रण के बढ़ते विभिन्न चरणों के बीच निकट संपर्क प्राप्त करना है ताकिवाष्प के रूप में केवल सबसे अस्थिर अंश ही रिसीवर तक पहुंचे, और शेष घन की ओर तरल के रूप में वापस आ गए। ऐसे प्रतिधाराओं के बीच संपर्क के परिणामस्वरूप वाष्पशील घटकों की शुद्धि को सुधार, या संवर्धन कहा जाता है।
एकाधिक आसवन
इस विधि को मल्टी-स्टेज फ्लैश वाष्पीकरण भी कहा जाता है। यह एक अन्य प्रकार का सरल आसवन है। इसका उपयोग, उदाहरण के लिए, बड़े वाणिज्यिक विलवणीकरण संयंत्रों में पानी के आसवन के लिए किया जाता है। तरल को वाष्प में बदलने के लिए हीटिंग की आवश्यकता नहीं होती है। यह केवल उच्च वायुमंडलीय दबाव वाले कंटेनर से कम दबाव वाले कंटेनर में प्रवाहित होता है। इससे वाष्प का द्रव में संघनन के साथ तेजी से वाष्पीकरण होता है।
वैक्यूम आसवन
कम दबाव प्रक्रिया की एक भिन्नता वैक्यूम बनाने के लिए वैक्यूम पंप का उपयोग करती है। "वैक्यूम डिस्टिलेशन" नामक इस विधि का उपयोग कभी-कभी ऐसे पदार्थों के साथ किया जाता है जो सामान्य रूप से उच्च तापमान पर उबालते हैं या सामान्य परिस्थितियों में उबालने पर विघटित हो जाते हैं।
वैक्यूम पंप कॉलम में दबाव बनाते हैं, जो वायुमंडलीय दबाव से काफी कम होता है। उनके अलावा, वैक्यूम नियामकों का उपयोग किया जाता है। मापदंडों का सावधानीपूर्वक नियंत्रण बहुत महत्वपूर्ण है क्योंकि पृथक्करण दक्षता किसी दिए गए तापमान और दबाव पर सापेक्ष अस्थिरता में अंतर पर निर्भर करती है। इस सेटिंग को बदलने से प्रक्रिया की प्रगति पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ सकता है।
वैक्यूम डिस्टिलेशन रिफाइनरियों में अच्छी तरह से जाना जाता है। पारंपरिक आसवन विधियां अलगहल्के हाइड्रोकार्बन और भारी हाइड्रोकार्बन से अशुद्धियाँ। अवशिष्ट उत्पाद वैक्यूम आसवन के अधीन है। इससे कम तापमान पर तेल और मोम जैसे उच्च उबलते हाइड्रोकार्बन को अलग करना संभव हो जाता है। विधि का उपयोग गर्मी संवेदनशील कार्बनिक रसायनों को अलग करने और कार्बनिक सॉल्वैंट्स की वसूली में भी किया जाता है।
भाप आसवन क्या है?
भाप आसवन सामान्य क्वथनांक से नीचे के तापमान पर आसवन की एक वैकल्पिक विधि है। इसका उपयोग तब किया जाता है जब आसुत पदार्थ अमिश्रणीय होता है और पानी के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया नहीं करता है। ऐसी सामग्री के उदाहरण फैटी एसिड और सोयाबीन तेल हैं। आसवन के दौरान, भाप को तरल में पेश किया जाता है, जो इसे गर्म करता है और वाष्पीकरण का कारण बनता है।
एक भरे हुए कॉलम में आसवन
यद्यपि पैक्ड कॉलमों का उपयोग प्रायः अवशोषण के लिए किया जाता है, वे वाष्प-तरल मिश्रण के आसवन के लिए भी उपयोग किए जाते हैं। यह डिज़ाइन एक बड़ा संपर्क सतह क्षेत्र प्रदान करता है, जो सिस्टम की दक्षता को बढ़ाता है। ऐसी संरचना का दूसरा नाम आसवन स्तंभ है।
ऑपरेशन का सिद्धांत इस प्रकार है। विभिन्न अस्थिरता वाले घटकों के कच्चे मिश्रण को कॉलम के केंद्र में फीड किया जाता है। नोजल के माध्यम से तरल नीचे बहता है, और वाष्प ऊपर की ओर बढ़ता है। टैंक के तल पर मिश्रण प्रीहीटर में प्रवेश करता है और भाप के साथ बाहर निकलता है। गैस पैकिंग के माध्यम से ऊपर जाती है, तरल के सबसे अस्थिर घटकों को उठाकर, कॉलम से बाहर निकलती है और कंडेनसर में प्रवेश करती है। द्रवीकरण के बाद, उत्पाद प्रवेश करता हैकफ संग्राहक में, जहां इसे एक आसुत और सिंचाई के लिए उपयोग किए जाने वाले अंश में अलग किया जाता है।
विभिन्न सांद्रता वाष्प चरण से तरल चरण में जाने के लिए कम वाष्पशील घटकों का कारण बनती है। नोजल संपर्क की अवधि और क्षेत्र को बढ़ाता है, जिससे पृथक्करण दक्षता बढ़ जाती है। आउटलेट पर, वाष्प में वाष्पशील घटकों की अधिकतम मात्रा होती है, जबकि तरल में उनकी सांद्रता न्यूनतम होती है।
नोजल थोक और पैकेज में भरे जाते हैं। भराव का आकार या तो यादृच्छिक या ज्यामितीय रूप से संरचित हो सकता है। यह मिट्टी, चीनी मिट्टी के बरतन, प्लास्टिक, चीनी मिट्टी, धातु या ग्रेफाइट जैसी अक्रिय सामग्री से बना है। भराव में आमतौर पर 3 से 75 मिमी के आयाम होते हैं और वाष्प-तरल मिश्रण के संपर्क में एक बड़ा सतह क्षेत्र होता है। बल्क फिलिंग में उच्च थ्रूपुट, उच्च दबाव प्रतिरोध और कम लागत का लाभ होता है।
धातु भराव में उच्च शक्ति और अच्छी अस्थिरता होती है। सिरेमिक में और भी अधिक गीलापन होता है, लेकिन वे उतने मजबूत नहीं होते हैं। प्लास्टिक वाले काफी मजबूत होते हैं, लेकिन कम प्रवाह दर पर अच्छी तरह से गीले नहीं होते हैं। चूंकि सिरेमिक फिलर्स जंग के लिए प्रतिरोधी होते हैं, इसलिए उनका उपयोग ऊंचे तापमान पर किया जाता है जिसे प्लास्टिक झेल नहीं सकता।
पैकेज नोजल एक संरचित जाल है, जिसके आयाम स्तंभ के व्यास के अनुरूप होते हैं। तरल और वाष्प प्रवाह के लिए लंबे चैनल प्रदान करता है। वे अधिक महंगे हैं, लेकिन आपको दबाव की बूंदों को कम करने की अनुमति देते हैं।पैकेट नोजल को कम प्रवाह दर पर और कम दबाव की स्थिति में पसंद किया जाता है। वे आम तौर पर लकड़ी, शीट धातु या बुने हुए जाल से बने होते हैं।
सॉल्वेंट रिकवरी और पेट्रोकेमिकल उद्योगों में उपयोग किया जाता है।
आसवन स्तंभ में आसवन
सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला कॉलम प्रकार। प्लेटों की संख्या वांछित शुद्धता और पृथक्करण की जटिलता पर निर्भर करती है। यह आसवन स्तंभ की ऊंचाई को प्रभावित करता है।
इसके संचालन का सिद्धांत इस प्रकार है। मिश्रण को कॉलम की ऊंचाई के बीच में डाला जाता है। सांद्रता में अंतर के कारण कम वाष्पशील घटक वाष्प धारा से तरल धारा में चले जाते हैं। कंडेनसर से निकलने वाली गैस में सबसे अधिक वाष्पशील पदार्थ होते हैं, जबकि कम वाष्पशील पदार्थ हीटर के माध्यम से तरल धारा में बाहर निकलते हैं।
स्तंभ में प्लेटों की ज्यामिति मिश्रण की विभिन्न अवस्थाओं के बीच संपर्क की डिग्री और प्रकार को प्रभावित करती है। संरचनात्मक रूप से, वे चलनी, वाल्व, टोपी, जाली, कैस्केड आदि हैं। चलनी ट्रे, जिसमें भाप के लिए छेद होते हैं, का उपयोग कम लागत पर उच्च प्रदर्शन प्रदान करने के लिए किया जाता है। सस्ते वॉल्व ट्रे, जिसमें ओपनिंग और क्लोजिंग वॉल्व होते हैं, में मटेरियल बिल्डअप के कारण क्लॉगिंग होने का खतरा होता है। कैप्स कैप से लैस होते हैं जो वाष्प को छोटे छिद्रों के माध्यम से तरल से गुजरने की अनुमति देते हैं। यह सबसे उन्नत और महंगी तकनीक है, जो कम प्रवाह दर पर प्रभावी है।ड्रेन वर्टिकल पाइप्स के नीचे द्रव एक ट्रे से दूसरी ट्रे में प्रवाहित होता है।
प्रक्रिया अपशिष्ट से सॉल्वैंट्स को पुनर्प्राप्त करने के लिए अक्सर टेबल कॉलम का उपयोग किया जाता है। उनका उपयोग सुखाने के संचालन में मेथनॉल को पुनर्प्राप्त करने के लिए भी किया जाता है। पानी एक तरल उत्पाद के रूप में निकलता है, और वाष्पशील जैविक अपशिष्ट वाष्प चरण में चला जाता है। आसवन स्तंभ में यही आसवन होता है।
क्रायोजेनिक डिस्टिलेशन
क्रायोजेनिक आसवन एक तरल अवस्था में ठंडा होने वाली गैसों के लिए सामान्य आसवन विधियों का अनुप्रयोग है। सिस्टम -150 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर काम करता है। इसके लिए हीट एक्सचेंजर्स और कॉइल का इस्तेमाल किया जाता है। पूरी संरचना को क्रायोजेनिक ब्लॉक कहा जाता है। तरलीकृत गैसें इकाई में प्रवेश करती हैं और बहुत कम तापमान पर आसुत होती हैं। क्रायोजेनिक डिस्टिलेशन कॉलम को पैक और पैक किया जा सकता है। बैच डिजाइन को प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि कम तापमान पर थोक सामग्री कम प्रभावी होती है।
क्रायोजेनिक आसवन के मुख्य अनुप्रयोगों में से एक है हवा को उसके घटक गैसों में अलग करना।
निष्कर्षण आसवन
निष्कर्षण आसवन अतिरिक्त यौगिकों का उपयोग करता है जो मिश्रण के घटकों में से एक की सापेक्ष अस्थिरता को बदलने के लिए विलायक के रूप में कार्य करता है। निकालने वाले कॉलम में, अलग किए जाने वाले पदार्थों में एक विलायक जोड़ा जाता है। पुनर्प्राप्त करने के लिए फ़ीड स्ट्रीम का घटक विलायक के साथ जुड़ जाता है और तरल चरण में बाहर निकल जाता है। दूसरा घटक वाष्पित हो जाता है और आसुत में चला जाता है। दूसरा रन टूएक अन्य स्तंभ पदार्थ को विलायक से अलग करने की अनुमति देता है, जो फिर चक्र को दोहराने के लिए पिछले चरण में वापस आ जाता है।
निष्कर्ष आसवन का उपयोग निकट क्वथनांक और एज़ोट्रोपिक मिश्रण वाले यौगिकों को अलग करने के लिए किया जाता है। डिजाइन की जटिलता के कारण पारंपरिक आसवन के रूप में निष्कर्षण आसवन उद्योग में उतना व्यापक नहीं है। एक उदाहरण सेल्यूलोज प्राप्त करने की प्रक्रिया है। कार्बनिक विलायक सेल्यूलोज को लिग्निन से अलग करता है, और दूसरा आसवन एक शुद्ध पदार्थ पैदा करता है।
