பகுதிபடக் காய்ச்சி வடிப்பு

பகுதிபடக் காய்ச்சி வடிப்பு என்பது கலவையொன்றை அவற்றின் ஆக்கப் பகுதிகளாகப் பிரிக்கப் பயன்படும் ஒரு முறையாகும். இவை இரசாயனக் கலவைகளை அவற்றின் கொதிநிலை அடிப்படையில் பிரித்தெடுக்கப் பயன்படுகிறது. இதற்காக, அக்கலவையை அதிலுள்ள ஒரு கூறு ஆவியாகும்வரை வெப்பப்படுத்தப்படும். இது ஒரு விசேட முறை வடிப்பாகும். பொதுவாக, ஒரு வளிமண்டல அமுக்கத்தில், கலவையிலுள்ள ஒவ்வொரு கூறுகளும் 25 °Cயிலும் குறைவான இடைவெளிகளில் தமது கொதிநிலையை அடையும். கொதிநிலைகளுக்கிடையிலான வித்தியாசம் 25 °Cயிலும் உயர்வாயிருப்பின் எளிய காய்ச்சி வடிப்பு பயன்படுத்தப்படும்.

ஆய்வுகூட அமைப்பு

ஆய்வுகூடப் பகுதிபடக் காய்ச்சி வடிப்பு பொதுவான ஆய்வுகூட உபகரணங்களைப் பயன்படுத்தி மேற்கொள்ளப்படும். பொதுவாக, பன்சன் சுடரடுப்பு, தட்டை அடிக் குடுவை, ஒடுக்கி மற்றும் பகுதிபடுத்தும் நிரல் ஆகியவற்றைக் கொண்டிருக்கும்.

உபகரணங்கள்

வெப்ப முதல்
வடிப்புக் குடுவை, பெரும்பாலும் வட்ட அடிக் குடுவை
பெறும் குடுவை, வழமையாக வட்ட அடிக் குடுவை
பகுதிபடுத்தும் நிரல்
வடிப்பு வழி
வெப்பமானியும் செருகியும்
ஒடுக்கி, பெரும்பாலும் இலீபிக்கின் ஒடுக்கி, கிரகமின் ஒடுக்கி அல்லது அல்லினின் ஒடுக்கி
வெற்றிடச் செருகி (படத்தில் காட்டப்படவில்லை)
கொதி துகள்கள்
நியம ஆய்வுகூட குடுவைகளும் உபகரணங்களும்

கலந்துரையாடல்

உதாரணமாக, நீரினதும், எதனோலினதும் காய்ச்சிவடிப்பைக் கருதுக. எதனோல் 78.4 °Cயில் கொதிக்கும். ஆனால், நீர் 100 °Cயில் கொதிக்கும். ஆகவே, கலவையை வெப்பமாக்கும்போது, அதன் ஆவியில் மிகவும் எளிதிலாவியாகக்கூடிய கூறே அதிகளவில் காணப்படும். சில கலவைகள் மாறாக்கொதிநிலைக் கலவைகளாகும். இவற்றில் கலவையிலுள்ள இரண்டு கூறுகளினதும் தனித்தனிக் கொதிநிலைகளிலும் பார்க்கக் குறைவான கொதிநிலையில் கலவை கொதிக்கும். இவ் உதாரணத்தில் 96% எதனோலையும், 4%நீரையும் கொண்ட கலவை, 78.2 °Cயில் கொதிக்கும். இக்கலவை தூய எதனோலிலும் பார்க்க எளிதிலாவியாகக் கூடியதாகும். இதன் காரணமாக, பகுதிபடக் காய்ச்சி வடிப்பின் மூலம் எதனோல்-நீர்க் கலவையிலிருந்து, எதனோலை முற்றாக தூய்மைப்படுத்த முடியாது.

உபகரணம் படத்தில் காட்டப்பட்டவாறு ஒழுங்கமைக்கப்படும். கலவை வட்ட அடிக்குடுவையினுள் இடப்படும். சில கொதி துகள்களும் சேர்க்கப்படும். மேற்பகுதியில் பகுதிபடுத்தும் நிரல் பொருத்தப்படும். வெப்பமுதலினால் குடுவையை வெப்பப்படுத்தும்போது, பகுதிபடுத்தும் நிரல் வழியே வெப்பப் படித்திறன் மாறுபடும். இங்கு மேற்பகுதி வெப்பநிலை குறைந்ததாகவும், கீழ்ப்பகுதி வெப்பநிலை கூடியதாகவும் அமையும். ஆவிக்கலவை மேல்நோக்கிச் செல்லும்போது மேற்பகுதியின் வெப்பநிலை குறைவாய் இருப்பதால் அங்கு ஒடுங்கி கீழ்நோக்கிச் செல்லும். எனினும் கீழ்ப்பகுதியின் வெப்பநிலை உயர்வாயிருப்பதால் மீண்டும் இது ஆவியாகும். இவ்வாறு மீண்டும் மீண்டும் நடைபெறும்போது ஆவியில் எளிதிலாவியாகக்கூடிய கூறு அதிகரிக்கும். இதனால் நிரல் வழியே ஆவி எளிதிலாவியாகக்கூடிய திரவத்தினை மாத்திரம் கொண்டிருக்கும். இவ்வாறு பிரிக்கப்படும் திறனானது, (வழங்கப்படும் வெப்பசக்தி மற்றும் பகுதிபடுத்த எடுக்கும் நேரம்) நிரலின் வெளிப்பகுதியை பஞ்சு, அலுமினியம் தகடு அல்லது வெற்றிடக் கவசத்தினால் மூடுவதன் மூலம் அதிகரிக்கப்படலாம். உறுதி நிலையில் ஆவியும் திரவமும் சமநிலையில் காணப்படும். மேற்பகுதியில் எளிதிலாவியாகக்கூடிய திரவம் மட்டுமே ஆவி நிலையில் காணப்படும். மேற்பகுதியிலுள்ள ஆவி ஒடுக்கியினூடாகச் செலுத்தப்பட்டு, திரவமாகும் வரை குளிரச் செய்யப்படும். கலவையிலுள்ள எல்லா எதனோலும் ஆவியாகும் வரை இச் செயன்முறை தொடர்ந்து செய்யப்படும். வெப்பமானியின் வெப்பநிலையில் தெளிவான உயர்ச்சி ஏற்படுவதன் மூலம் இப்புள்ளியை அறியலாம்.

இச் செயன்முறை கொள்கை ரீதியான காய்ச்சிவடிப்பாகும். சாதாரண ஆய்வுகூட காய்ச்சிவடிப்பில் பயன்படுத்தப்படும் நிரல்கள் சாதாரண கண்ணாடிக் குழாய்களாகும். ஆய்வுகூடக் காய்ச்சிவடிப்பில் பல்வேறு வகையான ஒடுக்கிகள் பயன்படுத்தப்படும். இலீபிக்கின் ஒடுக்கி ஒரு எளிய நீரால் சூழப்பட்ட நேரிய குழாயாகும். கிரகமின் ஒடுக்கி சுருளி வடிவானது.

வெற்றிடக் காய்ச்சி வடிப்பில் தாழமுக்கத்தில் காய்ச்சிவடிப்பு நடைபெறும். இதனால் கலவையின் கொதிநிலை குறைக்கப்படும். கொதி துகள்களின் பாவனை இங்கு பலனைத் தராது.

கைத்தொழில் முறைப் பகுதிபடக் காய்ச்சி வடிப்பு

பகுதிபடக் காய்ச்சி வடிப்பு பெற்றோலியச் சுத்திகரிப்பு, கனிய நெய் இரசாயன மற்றும் இரசாயனத் தொழிற்சாலைகள் இயற்கை வாயுப் பிரித்தெடுப்பு மற்றும் வளிப் பிரித்தெடுப்பில் பயன்படுத்தப்படும் பிரதான பிரித்தெடுப்பு நுட்பமாகும்.^[2]^[3] பெரும்பாலான சந்தர்ப்பங்களில், காய்ச்சி வடிப்பு தொடர்ச்சியான செயன்முறையாக நடத்தப்படும். புதிய உள்ளீடுகள் தொடர்ச்சியாகச் சேர்க்கப்படுவதும், விளைவுப் பொருட்கள் தொடர்ச்சியாக அகற்றப்படுவதும் நடைபெறும். உள்ளீடு, வெப்பம், மாறுபடும் வெப்பநிலை ஆகிய நிலைமைகளால் இச் செயன்முறை குழப்பப்படாவிட்டால் உள்ளீட்டினதும், விளைவினதும் அளவுகள் சமனாகும். இச் செயன்முறை தொடர்ச்சியான உறுதிநிலை பகுதிபடக் காய்ச்சி வடிப்பு எனப்படும்.

தொழில்முறைக் காய்ச்சிவடிப்பு பாரிய நிலைக்குத்தான உருளை வடிவ நிரல்களான காய்ச்சிவடிப்புக் கோபுரங்களில் நடைபெறும். இவற்றின் விட்டம் 65 சென்ரி மீற்றரிலிருந்து 6 மீற்றர் வரையிலும், உயரம் 6 மீற்றரிலிருந்து 60 மீற்றர் வரையிலும் காணப்படும். காய்ச்சி வடிப்புக் கோபுரங்கள், வெவ்வேறு கொதிநிலைகள் அல்லது கொதிநிலை வீச்சுக்களையுடைய திரவங்களை தனித்தனியே பிரித்தெடுக்க திரவ வாயில்கள் காணப்படும். நிரலின் வெப்பநிலையை அதிகரிப்பதன் மூலம் வெவ்வேறு ஐதரோகாபன்கள் வேறுபடுத்தப்படும். பாரங்குறைந்த, கொதிநிலை குறைந்த ஐதரோகாபன்கள் நிரலின் மேற்பகுதியினாலும், பாரமான, கொதிநிலை கூடிய ஐதரோகாபன்கள் நிரலின் கீழ்ப்பகுதியினாலும் வெளிப்படும்.

உதாரணமாக, எண்ணெய்ச் சுத்திகரிப்பு மூலம் மசகு எண்ணெயிலிருந்து வெவ்வேறு கொதிநிலைகளையுடைய வெவ்வேறு ஐதரோகாபன்களைப் பிரித்தெடுக்க பகுதிபடக் காய்ச்சி வடிப்பு பயன்படும். உயர் கொதிநிலையுடைய ஐதரோகாபன்கள்:

அதிக காபன் அணுக்களைக் கொண்டிருக்கும்.
உயர் மூலக்கூற்று நிறையைக் கொண்டிருக்கும்.
அதிக கிளைகளையுடைய சங்கிலிகளாலான அல்கேன்களாகும்
கரிய நிறமுடையவை
அதிக பாகுத்தன்மையானவை
எரிபற்றுநிலை குறைந்தவை

Figure 1: வழமையான கைத்தொழில் பகுதிபடுத்தும் கோபுரத்தின் வரிப்படம்

பெரியளவிலான கைத்தொழில் பகுதிபடுத்தும் கோபுரங்களில் மீள் கலப்பு முறை மூலமாக உற்பத்திப் பொருளின் முழுமையான பிரித்தெடுப்பு மேற்கொள்ளப்படுகிறது. மீள்கலப்பு என்பது, ஆவி நிலையிலிருந்து ஒடுக்கப்பட்ட திரவம் மீண்டும் திரவக் கலவைக்குள் செலுத்தப்படும் செயன்முறையாகும். கீழ்நோக்கி வரும் திரவம் கோபுரம் வழியே ஆவி நிலையில் மேலே செல்லும் கலவையை குளிர்ந்து ஒடுங்கச் செய்யும். அதிகளவிலான மீள் கலப்பு சிறப்பான பிரித்தெடுப்புக்கு உதவும்.

பகுதிபடக் காய்ச்சிவடிப்பு வளிப் பிரித்தெடுப்பிலும் பயன்படுகிறது. இதன் மூலம் திரவ ஒட்சிசன், திரவ நைதரசன் மற்றும் உயர் செறிவூட்டப்பட்ட ஆகன் என்பன உருவாக்கப்படுகின்றன. குளோரோசைலேன்களின் காய்ச்சிவடிப்பின் மூலம், குறைகடத்தித் தயாரிப்புக்கான மிகத் தூய சிலிக்கன் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது.

கைத்தொழிற் பயன்பாட்டில், தட்டுக்களுக்குப் பதிலாக பொதிசெய்யும் பதார்த்தமொன்று பயன்படுத்தப்படும். இது, வெற்றிடத்தில் தொழிற்படும்போது அமுக்கத்தை நிரலின் வழியே அதிகரிக்குமாறு செய்வதற்குப் பயன்படும். பொதி செய்யும் பதார்த்தங்களாக ரச்சிக் வளையங்கள் அல்லது உலோகத் தகடுகள் என்பன பயன்படும். திரவங்கள் பொதி செய்யும் பதார்த்த மேற்பரப்பை ஈரமாக்க முனையும். ஆவி இவ் ஈரமாக்கப்பட்ட மேற்பரப்பினூடாகச் செல்லும்போது திணிவுப் பரிமாற்றம் நிகழும். இங்கு திரவ ஆவிச் சமநிலை வரைபடம் ஒரு தொடர்ச்சியான கோடாகக் காணப்படும்.

கைத்தொழில்முறைக் காய்ச்சிவடிப்பு நிரல்களின் வடிவமைப்பு

காய்ச்சிவடிப்பு நிரல்களின் வடிவமைப்பும் தொழிற்பாடும், மூலப்பொருள் மற்றும் வாடிக்கையாளரின் விருப்பத்திலேயே தங்கியிருக்கும். எளிய இரு திரவங்களினாலான கலவைக்கு மக்கேப்-தீல் முறை^[3]^[4]^[5] அல்லது பென்ஸ்கேயின் சமன்பாடு^[3] பயன்படுத்தப்படலாம்.

குமிழ் வடிவத் தட்டுக்களை உடைய காய்ச்சிவடிப்புக் கோபுரத்தின் இரசாயன இயந்திரவியல் வடிவம்

மேலும், காய்ச்சிவடிப்பு நிரல்களில் பயன்படுத்தப்படும் திரவ ஆவித் தொடுகை உபகரணங்களின் (தட்டுக்கள்) திறன், கொள்கை ரீதியான திறனிலும் மிகவும் குறைவானது (கொள்கையளவிலான திறன் 100% ஆகும்). ஆகவே, ஒரு காய்ச்சி வடிப்பு நிரலுக்கு கொள்கை ரீதியிலான ஆவி- திரவச் சமநிலை எண்ணிக்கையிலும் அதிகமான தட்டுக்கள் தேவைப்படும்.

தட்டுக்களின் எண்ணிக்கைக்கான குறிப்பீடு: சார் எளிதிலாவியாகுந் தன்மை 1.1ஐக் கொண்ட இரு கூறுகளின் பிரித்தெடுப்புக்கு கொள்கையளவில் 130 தட்டுக்கள் தேவைப்படுவதோடு, அதன் இழிவு மீள்கலப்பு விகிதம் 200ஆக் இருக்க வேண்டும்.^[6] சார் எளிதிலாவியாகுந் தன்மை 4 ஆயின், தேவைப்படும் தட்டுக்களின் எண்ணிக்கை 9ஆகக் குறைவதோடு, மீள்கலப்பு விகிதமும் 0.66 ஆகக் குறையும். வேறு வகையில், கொதிநிலை வித்தியாசம் 30 °C ஆயின் தேவைப்படும் தட்டுக்கள் 12 ஆகும். எனினும் கொதிநிலை வித்தியாசம் 3 °C ஆயின் தேவைப்படும் தட்டுக்களின் எண்ணிக்கை 1000மாக உயரும்.^[7]

மீள்கலப்பு விகிதம் என்பது, ஓரலகு நேரத்தில் பகுதிபடுத்தும் நிரலில் மீள்கலக்கும் திரவத்தின் மோல் எண்ணிக்கைக்கும், இறுதி விளைபொருளின் மோல் எண்ணிக்கைக்கும் இடையிலான விகிதமாகும்.

இவற்றையும் பார்க்க

மேற்கோள்கள்

↑ Laurence M. Harwood, Christopher J. Moody. Experimental organic chemistry: Principles and Practice (Illustrated ed.). pp. 145–147. ISBN 978-0-632-02017-1. {{cite book}}: Unknown parameter |unused_data= ignored (help)
↑ Kister, Henry Z. (1992). Distillation Design (1st ed.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-034909-6.
↑ ^3.0 ^3.1 ^3.2 Perry, Robert H. and Green, Don W. (1984). Perry's Chemical Engineers' Handbook (6th ed.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-049479-7.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
↑ Beychok, Milton (May 1951). "Algebraic Solution of McCabe-Thiele Diagram". Chemical Engineering Progress.
↑ Seader, J. D., and Henley, Ernest J. (1998). Separation Process Principles. New York: Wiley. ISBN 0-471-58626-9.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
↑ Editors: Jacqueline I. Kroschwitz and Arza Seidel (2004). Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology (5th ed.). Hoboken, NJ: Wiley-Interscience. ISBN 0-471-48810-0. {{cite book}}: |author= has generic name (help)
↑ Arthur I. Vogel and Brian S. Furnis (1988). Vogel's Textbook of Practical Organic Chemistry (5th ed.). London: Longman Scientific & Technical. ISBN 0-582-46236-3.