おっちゃんエンジニアの化学工学ブログ Chemical Engineering Blog by Old Guy... since 2022

 今回は フラッシュ蒸留と平衡分縮について取り上げてみます。以前、このブログでもフラッシュ蒸留について取り上げています。その時は、原料組成とフラッシュ時の温度・圧力を指定して蒸発率と気液組成を求めました。まあ、最も単純なフラッシュ蒸留となります。 化工計算ツール No.13 フラッシュ計算 そして、今回ですが 熱の授受を考慮してフラッシュ蒸留と平衡分縮の計算をしてみます。まず、フラッシュ蒸留ですが液相原料を熱交換器を通過させて 加熱 します。その後、所定圧力のフラッシュドラムにこの液を放出すると、一部は蒸発して気相となり残りは液相のままとなりますが 沸点の低い軽い成分ほど蒸発しやすいので気相側に移行します。 そして、平衡分縮ですが 気相原料を熱交換器に通過させて 冷却 します。そうすると フラッシュドラムにおいて部分的に凝縮が起こりますが、沸点の高い 重い成分ほど凝縮して液相側に移行する事になります。 下図は簡単なプロセスフローとなりますが、原料流量・組成と各成分のエンタルピーは与えられますし、更に熱交換における加熱速度 若しくは 冷却速度も与えられます。で、フラッシュ 若しくは 分縮した際のドラム内圧力も条件として与えられますが、温度については不明です。なので、計算して求める必要が有ります。そして、気相側流量と組成、液相側流量と組成も不明なので こちらも別途 求める必要があります。当然ですが、フラッシュと分縮において 物質収支と熱収支が成立している必要も有ります。 この手の計算は反復計算が必要なんですが、うまい事 収束させるのが大変ですよね。例えば Newton - Raphson 法を使ったり、EXCEL のソルバー機能を使う事も可能です。なんですが、今回の場合 気液平衡計算と熱収支計算の両方のループが有って、それぞれを収束させる必要が有りますんで 面倒くさいですね。で、この辺りをうまい感じでサクッと計算する手法について記載されている文献をたまたま見る機会が有ったんで、その手法で計算してみようかなと。