ชนิตพล

ผู้เขียน : ชนิตพล

อัพเดท: 18 เม.ย. 2010 12.15 น. บทความนี้มีผู้ชม: 231289 ครั้ง

E THANOL ……….energy of THAILAND

Biofuels:….เป็นแหล่งพลังงานที่มนุษย์สามารถผลิตขึ้นมา….แล้วใช้ไป….และผลิตขึ้นมาใหม่ เป็นวัฏจักรที่ไม่มีวันสิ้นสุด…เปรียบเสมือนเป็น…renewable or sustainable energy…biofuels ….ที่ใช้กันอย่างกว้างขวางคือ…..biodiesel…ethanol


(Distillation-4 ) ETHANOL.....energy of THAILAND

ตอนที่ 13

                                                                                                                                                                                            

 3.4  กระบวนการกลั่นแบบอาซีโอโทรปิค (Azeotroic Distillation Process)                             

          3.4.1 ทฤษฏีเบื้องต้นของการกลั่น

                   ตามที่ได้กล่าวมาแล้วว่า ในกระบวนการกลั่นเพื่อแยกสารผสมออกจากกันนั้น ต้องอาศัยกฎของการการแยกสารออกจากกัน ด้วยการระเหยของสารที่มีจุดเดือดต่างกัน อาศัยหลักเบื้องต้นของ ดาลตัน ราอูล์ท และเฮนรี    ( Dalton's law , Raoult's law, Henry's law ) มาใช้ในการกลั่นแบบ อาซีโอโทรปิค

 

90275_Picture161.png

          Dalton's law :  หลักของดาลตัน อธิบายว่า….สารหลายชนิดที่บรรจุอยู่ในภาชนะเดียวกัน  มีค่าความดันรวม (PR) เท่ากับ  ค่าความดันของสารที่มีอยู่ใน ภาชนะนั้นทั้งหมด โดยความดันย่อย (P) จะแปรผันโดยตรงกับสัดส่วนโมล (vapour mol fraction, XR) ของก๊าซที่เกิดขึ้นตามหลักของก๊าซในอุดมคติ (ideal gas) ตามสมการด้านล่างนี้  

PR =  XR P 

           Raoult's law : กฎของราอูลท์  กล่าวถึงสารที่ผสมกันไว้ว่า…..ตามกฎของก๊าซในอุดมคติ (ideal gas) ในภาชนะหนึ่งๆ ความดันย่อยของสารองค์ประกอบ R (PR)  แปรผันโดยตรงกับสัดส่วนโมลของเหลวองค์ประกอบ R (XR – เป็นค่าสัดส่วนโมลของเหลว) และสารผสมก๊าซที่กำลังพิจารณา ( PR1)    ในขณะที่สารผสมอยู่ในสถานะของเหลวและก๊าซ……แสดงเป็นเส้นกราฟของความชัน ระหว่างความดันกับสัดส่วนโมลของสารองค์ประกอบ R บริสุทธิ์นั้นๆที่ อุณหภูมิเดียวกัน ตามที่แสดงในสมการด้านล่างนี้

PR = XR PR1

            Henry's law : หลักของเฮนรี ได้กล่าวไปในแนวเดียวกันกับกฎของราอูลท์…..โดยยังยึดถือความสัมพันธ์ระหว่างเส้นกราฟของความดัน PR  แปรผันโดยตรงกับสัดส่วนโมลของเหลวองค์ประกอบ R ( (vapour mol fraction, XR  กับค่าคงที่ค่าหนึ่งหรือ H (Henry's constant) ซึ่งสะดวกกับการใช้งาน เช่น เมื่อเราต้องการที่จะรู้ส่วนผสมของแอลกอฮอล์ที่ผสมกับน้ำในภาชนะหนึ่ง เราก็สามารถวัดได้จากความเข้มข้นของไอแอล กอฮอล์ที่ระเหยออกมาในภาชะเหนือส่วนผสม ในขณะที่เมื่อเราเติมแอลกอฮอล์ลงไปในส่วนผสมเดิมเราก็สามารวัดความเข้มข้นของไอแอลกอฮอล์ที่ระเหยได้มากขึ้น…..ซึ่งทำให้เราสามารถหาค่าปริมาณของแอลกอฮอล์ในส่วนผสมได้โดยใช้ค่าคงที่ๆ ค่าหนึ่ง (H)   ดังแสดงในสมการด้านล่างนี้

                                                                 PR = XR H                  

สรุปกฎทั้ง 3 ข้อของ ดาลตัน ราอูลท์ และเฮนรี เป็นไปตาม  ideal gas law :

-                   เมื่อกำหนดค่าคงที่ ……………………..kR = PR1/ P , H / P

-                   เมื่อนำกฎทั้ง 3 ข้อ มารวมกันและพิจารณา…..จากกราฟรูปที่17 จะได้  YR  = kR XR

-                   จากรูปที่ 17 เป็น equilibrium graph แสดงในสภาวะความเป็นจริง ของสารที่ผสมกันจะมีการแยกกันระหว่างจุดเดือดและจุดอิ่มตัวของส่วนผสมและจะเปลี่ยนไปตามอัตราส่วนผสมนั้นๆ ระยะOT มีค่า XR ที่สามารถกำหนดค่าคงที่ Hได้ ก็จะเป็นไปตามกฎของเฮนรี  ส่วนระยะที่มีค่า XR มากในช่วง SR ก็เป็นไปตามกฎของราอูลท์  ในขณะที่ความไม่แน่นอนของส่วนผสมจะเป็นไปตามกราฟช่วง TS ซึ่งยากต่อการหาค่าในสถานะนั้นๆ

 3.4.2  กากลั่นแบบ อะซีโอโทรปิค (Azeotropic distillation)
          การแยกสารออกจากกันด้วยกระบวนการกลั่น เช่นการกลั่นเอทานอลกับน้ำ เพื่อแยกเอทานอล ออกจากน้ำ ให้ได้ความบริสุทธิ์มากที่สุดนั้น  ตามหลักในทางปฏิบัตินั้นจะพบว่า……เมื่อกลั่นมาถึงจุดๆหนึ่งซึ่งเป็นจุดที่ไม่สามารถแยกเอทานอล ออกจากน้ำได้เราเรียกจุดนี้ว่า …. “จุดอะซีโอโทรป(Azeotrope)”…. และในกระบวนการกลั่นเอทานอล จุดนี้จะอยู่ในช่วง 95-96%ETHANOL( at P1  and T1) ที่ความดันและอุณหภูมิค่าหนึ่งๆ ขึ้นอยู่กับการออกแบบ หอกลั่น การให้ความร้อน (steam) และที่สำคัญคืออัตราการสิ้นเปลืองพลังงานของระบบการกลั่นนั้นๆ ตามหลักการอาจจะออกแบบหอกลั่นให้กลั่นในสภาวะเป็นสุญญากาศ(vacuum)  หรือให้มีการกลั่นซ้ำหลายๆครั้ง หรือการเติมสารประกอบเร่งการกลั่นเพื่อแยกสารผสมออกจากกัน  เราเรียกสารเหล่านี้ว่าสารช่วยกลั่น (entrainer) ซึ่งส่วนใหญ่เป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์ เช่น  ketone , toluene  , ether , benzene  และ cyclohexane เราควรหลีกเลียงผลผลิตที่ใช้สารเหล่านี้กลั่นในการนำไปใช้เพื่อบริโภค และจะเป็นการสิ้นเปลืองพลังงานมากในการกลั่นให้บริสุทธิ์อีกด้วย






บทความนี้เกิดจากการเขียนและส่งขึ้นมาสู่ระบบแบบอัตโนมัติ สมาคมฯไม่รับผิดชอบต่อบทความหรือข้อความใดๆ ทั้งสิ้น เพราะไม่สามารถระบุได้ว่าเป็นความจริงหรือไม่ ผู้อ่านจึงควรใช้วิจารณญาณในการกลั่นกรอง และหากท่านพบเห็นข้อความใดที่ขัดต่อกฎหมายและศีลธรรม หรือทำให้เกิดความเสียหาย หรือละเมิดสิทธิใดๆ กรุณาแจ้งมาที่ ht.ro.apt@ecivres-bew เพื่อทีมงานจะได้ดำเนินการลบออกจากระบบในทันที