多成分蒸留とは何ですか？

多成分蒸留は、揮発性化合物の混合物が沸点に基づいて分離する化学プロセスです。 このプロセスは、液体と蒸気相の成分が共存する蒸留塔、トレイまたは段の垂直スタックで行われます。 混合物がカラムを上るにつれて、高沸点化合物は低段に集中し、低沸点化合物は高段に集中します。

蒸留塔は、液体と蒸気の平衡混合物の基本原理を使用しています。 液体に熱が加えられると、液体の温度は沸点（BP）に達するまで上昇します。 BPでは、追加のエネルギーによって温度が上昇することはありません。 むしろ、分子はそれを使用して液相から逃げ、気体になります。

新しいガス分子によって吸収されたエネルギーは、次の液体分子を加熱するために利用できなくなります。 液体が沸騰すると、気体分子を気相に保つエネルギーがないため冷却されます。 この冷却により、気体分子の一部が再び液体に凝縮され、気化のエネルギーが放出されます。 放出されたエネルギーは液体を再加熱できます。 平衡状態では、蒸発速度は凝縮速度と等しくなります。

多成分蒸留塔では、各段階で平衡混合物が確立されます。 カラムの下部に供給される新しいエネルギーの一定のソースがあります。 この熱により、各ステージで最も揮発性の高い化合物であるBPが最も低いものの気相分子の一部が次のステージに上昇します。 このより高い段階で、混合物は再び平衡状態に到達しようとします。 下から来る分子は、この段階で気化するには高すぎるBPを持っている可能性があるため、液相に蓄積します。

最終的に、各段階の液体は1つ以上のコンポーネントに集中します。 サイドストリームは、1つ以上の段階で削除できます。 液体ストリームは1つ以上の成分に濃縮され、追加の蒸留ステップが必要になる場合があります。

石油は通常、多成分蒸留により留分に蒸留されます。 分数とは、単一の化合物として扱うことができる、BPが近い類似化合物の範囲です。 ガソリンはその一例です。 低BPガスは、カラムの上部から取り出すことができ、さらに処理する必要はありません。

多成分蒸留の設計には複雑な計算が必要です。 カラムの設計パラメーターには、ステージ数、原材料の供給ステージ、製品ストリームが除去されるステージ、およびカラムを駆動するために必要な熱の指定が含まれます。 専門の多成分蒸留コンピュータープログラムがこれらの計算を実行しますが、エンジニアはプロセスを理解するためのグラフィカルな解決方法を学習します。