Destilasyon Kolonu Tasarımı: Dolgulu Kolonların Modellenmesi ve Genelleştirilmiş Yaklaşımların Hesapsal Tahminleri

Aynur Şenol

doi:10.17341/gazimmfd.337614

Destilasyon Kolonu Tasarımı: Dolgulu Kolonların Modellenmesi ve Genelleştirilmiş Yaklaşımların Hesapsal Tahminleri

Öz

Şekil ve dış yüzey alanı itibarı ile farklı kütle transfer etkinliğine sahip çeşitli geometrik yapıdaki raflar (platolar) ve dolgu maddeleri ayırma aracı olarak destilasyon kolonlarında kullanılmaktadır. Uygun bir destilasyon kolonu seçimine dönük stratejik tasarım etkenleri geniş literatür veri topluluğu çerçevesinde analiz edilmiş ve ilgili temas araçlarının işletme özellikleri karşılaştırılmıştır. Tasarım uygulamalarında tanımlanması gereken en belirleyici etkenler ise fazlararası kütle transfer alanı, ayırma etkinliği, basımç düşmesi ve buhar kapasitesidir. Bu temel tasarım nicelikleri ışığında, gelişigüzel yerleştirilmiş ve düzgün istiflenmiş dolgulara ilişkin genel tasarım modelleri tartışılmıştır. Genellikle, değerlendirme kapsamına giren dolgulu kolon tasarım modelleri film veya penetrasyon teorisine dayanır. Bu bağlamda, dolgulu kolon tasarımına ilişkin en çok kullanılan modellerin hesapsal tahminleri karşılaştırılmıştır. Bu genelleştirilmiş tasarım modelleri ilgili tablolarda özet olarak gösterilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Anahtar kelimeler: Destilasyon kolonu,Tasarım,Dolgulu kolon,Modelleme

Kaynakça

KAYNAKLAR (REFERENCES)
King, C.J., Separation Processes, 2nd Edition, McGraw-Hill, New York, 1980.
Kister, H.Z., Distillation Design, McGraw-Hill, New York, 1992.
Treybal, R., Mass Transfer Operations, McGraw-Hill, New York, 1980.
Seader, J.D. ve .Henley, E.J., Separation Process Principles, John Wiley & Sons, New York,USA, 1998.
Clay, H.A., Clark, J.W. ve Munro, B.L., “Which packing for which job?”, Chem. Eng. Prog., Cilt 62, 51-58, 1966.
Bolles, W.L. ve Fair, J.R., “Improved mass-transfer model enhances packed-column design”, Chem. Eng., Cilt 89, 109-116, 1982.
R. Billet, Packed Towers in Processing and Environmental Technology, VCH, 1995.

Mell, R.T. ve Spekuljak, Z., “Optimum design of packed distillation towers”, Ind. Eng. Chem. Proc. Des. Dev., Cilt 22, 230-236, 1983.
Wagner, I., Stichlmair, J. ve Fair, J.R., “Mass-transfer in beds of modern, high-efficiency random packings”, Ind. Eng. Chem. Res., Cilt 36, 227-237, 1997.
Eckert, J.S., Foote, E.H. ve Walter, L.F., ”What affects packings performance?”, Chem. Eng. Prog., Cilt 62, 59-67, 1966.
Xu, Z.P., Afacan, A. ve Chuang, K.T., “Efficiency of dualflow trays in distillation”, Can. J. Chem. Eng., Cilt 72, 607–613, 1994.
Garcia, J.A. ve Fair, J.R., “A fundamental model for the prediction of distillation sieve tray efficiency. 1. Database development and 2 Model development and validation”, Ind. Eng. Chem. Res., Cilt 39, 1809–1825, 2000.
Prado, M. ve Fair, J.R., “Fundamental model for the prediction of sieve tray efficiency”, Ind. Eng. Chem. Res., Cilt 29, 1031–1042, 1990.
Domingues, T.L., Secchi, A.R. ve Mendes, T.F., “Overall efficiency evaluation of commercial distillation columns with valve and dualflow trays”, AIChE J., Cilt 56 (9), 2323-2330, 2010.
Noriler, D., Barros, A.A.C., Maciel, M.R.W. ve Meier, H.F., “Simultaneous momentum, mass, and energy transfer analysis of a distillation sieve tray using CFD techniques: prediction of efficiencies”, Ind. Eng. Chem. Res., Cilt 49, 6599–6611, 2010.
Taylor, R., “Distillation modeling after all these years: a review of the state of art”, Ind. Eng. Chem. Res., Cilt 46, 4349-4357, 2007.
Chen, L., Repke, J.U., Wozny, G. ve Wang, S., “Exploring the essence of three-phase packed distillation: substantial mass transfer computation”, Ind. Eng. Chem. Res., Cilt 49, 822–837, 2010.
Gualito, J.J., Cerino, F.J., Cardenas, J.C. ve Rocha, J.A., “Design method for distillation columns filled with metallic, ceramic, or plastic structured packings”, Ind. Eng. Chem. Res., Cilt 36, 1747-1757, 1997.
Nguyen, N. ve Demirel, Y., “Retrofit of distillation columns in biodiesel production plants”, Energy, Cilt 35, 1625–1632, 2010.
Bravo, J.L., Rocha, J.A. ve Fair, J.R., “A comprehensive model in the performance of columns containing structured packings: distillation and absorption”, Inst. Chem. Eng. Symp. Ser. Cilt 128, A507, 1992.
Fair, J.R. ve Bravo, J.L., “Prediction of mass transfer efficiencies and pressure drop for structured tower packings in vapor/liquid service”, Inst. Chem. Eng. Symp. Ser., Cilt 104, A183, 1987.
Rukovena, F. ve Koshy, D.T., “Packed distillation tower hydraulic design method and mechanical considerations”, Ind. Eng. Chem. Res., Cilt 32, 2400-2407, 1993.
Bravo, J.L. ve Fair, J.R., “Generalized correlation for mass transfer in packed distillation columns”, Ind. Eng. Chem. Proc. Des. Dev., Cilt 21, 162-170, 1982.
Bravo, J.L., Rocha, J.A. ve Fair, J.R., “Mass transfer in gauze packings”, Hydrocarbon Proc., Cilt 64 (1), 91-98, 1985.
Eckert, J.S., “Trays and packings: selecting the proper distillation column packing”, Chem. Eng. Prog., 66, 39-44, 1970.
Zuiderweg, F.J. ve Harmens, A., “Influence of surface phenomena on the performance of distillation columns”, Chem. Eng. Sci., Cilt 9, 89-103, 1958.
Norman, W.S., Absorption, Distillation and Cooling Towers, Longmans, London, 1961.
Berg, J.C., Interfacial Phenomena in Fluid Phase Separation Processes. Recent Developments in Separation Science, CRC Press, Cleveland, Cilt 2, 1972.
Stichlmair, J., Bravo, J.L. ve Fair, J.R., “General model for prediction of pressure drop and capacity of countercurrent gas/liquid packed columns”, Gas. Sep. Purif., Cilt 3, 19-28, 1989.
Vidwans, A.D. ve Sharma, M.M., “Gas-side mass transfer coefficient in packed columns”, Chem. Eng. Sci., Cilt 22, 673-684, 1967.
Gunn, D.J., “Liquid distribution in packed columns”, Chem. Eng. Sci.., Cilt 47, 2095-2097, 1992.
Gunn, D.J. ve Al-Saffar, H.B.S.A., “Liquid distribution in packed columns”, Chem. Eng. Sci., Cilt 48, 3845-3854, 1993.
Kouri, R.J. ve Sohlo, J., “Liquid and gas flow patterns in random packings”, Chem. Eng. J., Cilt 61, 95-105, 1996.
Pizzo, S.M., Moraes, D., Fernandes, F.A.N., Kobayasi, M.S. ve Pazini, R.J., “Analysis of liquid distribution in a packed column on a pilot scale”, Ind. Eng. Chem. Res., Cilt 37, 2844-2849, 1998.
Silvey, F.C. ve Keller, G.J., “Testing on a commercial scale”, Chem. Eng. Prog., Cilt 62, 68-74, 1966.
Shariat, A. ve Kunesh, J.G., “Packing efficiency testing on a commercial scale with good (and not so good) reflux distribution”, Ind. Eng. Chem. Res., Cilt 34, 1273-1279, 1995.
Fitz, C.W., Kunesh, J.G. ve Shariat, A., “Performance of structured packing in a commercial-scale column at pressures of 0.002-27.6 bar”, Ind. Eng. Chem. Res., Cilt 38, 512-518, 1999.
Onda, K., Takeuchi, H. ve Okumoto, Y., “Gas absorption with chemical reaction in packed columns”, J. Chem. Eng. Jpn., Cilt 1, 56-62, 1968.
Yoshida, F. ve Koyanagi, T., “Mass transfer and effective interfacial areas in packed columns”, AIChE J., Cilt 8, 309-316, 1962.
Senol, A., “Mass transfer efficiency of randomly-packed column: modeling considerations”, Chem. Eng. Process., Cilt 40, 41-48, 2001.
Senol, A., “Optimum mass transfer area in a pilot plant packed distillation column”, J. Chem. Eng. Jpn., Cilt 39, 1265-1275, 2006.
Hanley, B., Dunbobbin, B. ve Bennett, D., “A unified model for countercurrent vapor/ liquid packed columns: 1. Pressure drop”, Ind. Eng. Chem. Res., Cilt 33, 1208-1221, 1994a.
Hanley, B., Dunbobbin, B. ve Bennett, D., “A unified model for countercurrent vapor/ liquid packed columns: 2. Equations for the mass-transfer coefficients, mass-transfer area, the HETP, and the dynamic liquid holdup”, Ind. Eng. Chem. Res., Cilt 33, 1222-1230, 1994b.
Puranik, S.S. ve Vogelpohl, A., “Effective interfacial area in packed columns”, Chem. Eng. Sci., Cilt 29, 501-507, 1974.
Brito, M.H, von Stockar, U., Bangerter, M.A., Bomio, P. ve Laso, M., “Effective mass-transfer area in a pilot plant column equipped with structured packings and with ceramic rings”, Ind. Eng. Chem. Res., Cilt 33, 647-656, 1994.
Shulman, H.L., Ulrich, C.F., Proulx, A.Z. ve Zimmermann, J.O., “Performance of packed columns: II. Wetted and effective interfacial areas, gas- and liquid-phase mass transfer rates”, AIChE J., Cilt 1, 253-258, 1955.
Zech, J.B. ve Mersmann, A.B., “Liquid flow and liquid phase mass transfer in irrigated packed columns”, Inst. Chem. Eng. Symp. Ser., London, Cilt 56, 25/39, 1979.
Shi, M. ve Mersmann, G., “Effective interfacial areas in packed columns”, Ger. Chem. Eng., Cilt 8, 87-96, 1985.
Schultes, M., Influence of Effective Interfacial Area on Mass Transfer in Random Packed Columns, Ph.D. Thesis, Universitât Bochum, Germany, 1990.
Billet, R. ve Schultes, M., “Prediction of mass transfer in columns with dumped and arranged packings: Updated summary of the calculation method of Billet and Schultes,” Chem. Eng. Res. Des., Cilt 77, 498504, 1999.
Billet, R. ve Shultes, M., “Predicting mass transfer in packed columns, Chem. Eng. Technol., Cilt 16, 1-9, 1993.
Hughmark, G.A., “Packed column efficiency fundamentals”, Ind. Eng. Chem. Fundam., Cilt 25, 405-409, 1986.
Buchanan, J.E., “Holdup in irrigated ring-packed towers below the looding point”, Ind. Eng. Chem. Fundam., Cilt 6, 400-407, 1967.
Buchanan, J.E., “Pressure gradient and holdup in irrigated packed towers”, Ind. Eng. Chem. Fundam., Cilt 8, 502-511, 1969.
Bemer, G.G. ve Kalis, G.A.J., “A new method to predict hold-up and pressure drop in packed columns”, Trans. Inst. Chem. Eng., Cilt 56, 200-204, 1978.
Leva, M., Tower Packing and Packed Tower Design, Second Edition., U.S. Stoneware Co., Akron, Ohio, 1953.
Norton Company, Design Information for Packed Towers, Bulletin DC-11, Akron, Ohio, USA, 1976.
Sherwood, T.K., Shipley, G.H. and Holloway, F.A.L., “Flooding velocities in packed columns”, Ind. Eng. Chem., Cilt 30, 765-769, 1938.
Lobo, W.E., Friend, L., Hashmall, F. ve Zenz, F.A., “Limiting capacity of dumped tower packings”, Trans. Am. Inst. Chem Engrs., Cilt 41, 693, 1945.
Chen, N.H., “Equation for flooding rate in packed towers”, Ind. Eng. Chem., Cilt 53, 6, 1961
.
Hutton, B.E.T., Leung, L.S., Brooks, P.C. ve Nicklin, D.J., “On flooding in packed columns”, Chem. Eng. Sci., Cilt 29, 493-500, 1974.
Nguyen, H.X., “Computer program expedites packed tower design”, Chem. Eng., Cilt November, 181-184, 1978.
Hess, M., “Designing packed towers”, Chem. Eng., Cilt 9 (5), 145-146, 1979.
Kessler, D. ve Wankat, P., “Correlations for column parameters”, Chem. Eng., Cilt 26, 72-74, 1988.
Şenol, A., “Dolgulu bir kolonun performans analizi: orifizmetre kalibrasyonu”, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt 9 (1), 115-123, 2003.
Rocha, J.A., Bravo, J.L. and Fair, J.R., “Distillation columns containing structured packings. a comprehensive model for their performance: 1. Hydraulic models”, Ind. Eng. Chem. Res., Cilt 32, 641-651, 1993.
Rocha, J.A., Bravo, J.L. ve Fair, J.R., “Distillation columns containing structured packings. a comprehensive model for their performance: 2. Mass-transfer model”, Ind. Eng. Chem. Res., Cilt 35, 1660-1667, 1996.
Fair, J.R. ve Bravo, J.L., “Distillation columns containing structured packings”, Chem. Eng. Prog., Cilt 82, 19-26, 1990.
Li, H.L., Ju, Y.L., Li, L.J. ve Xu, D.G., “Separation of isotope 13C using high-performance structured packing”, Chem. Eng. Proces., Cilt 49, 255–261, 2010.
Lipnizki, F. ve Fied, R.W., “Mass transfer performance for hollow fiber modules with shell-side axial feed flow: using an engineering approach to develop a framework”, J. Membr. Sci., Cilt 193, 195–208, 2001.
Spiegel, L. ve Meier, W., “Correlations of the performance characteristics of the various Mellapak types: capacity, pressure drop, efficiency”, Inst. Chem. Eng. Symp. Ser., London, Cilt 104, A203, 1987.
Spiegel, L. ve Meier, W., “A generalized pressure drop model for structured packings”, Inst. Chem. Eng. Symp. Ser., London, Cilt 128, B85, 1992.
Cussler, E.L., “Non-selective membranes for separations”, J. Chem. Technol. Biotechnol., Cilt 78, 98–102, 2003.
Zhang, G. ve Gussler, E.L., “Distillation in hollow fibers”, AICHE J., Cilt 49 (9), 2344-2351, 2003.
Yang, M.C. ve Cussler, E.L., “Designing hollow-fiber contactor”, AIChE J., Cilt 32 (11), 1910-1916, 1986.
Yang, D., Martinez, R., Fayyaz-Najafi, B. ve Wright, R., “Light hydrocarbon distillation using hollow fibers as structured packings”, J. Membr. Sci., Cilt 362, 86–96, 2010.
Robbins, L.A., “Improve pressure drop prediction with a new correlation”, Chem. Eng. Prog., Cilt 87, 87-91, 1991.
Spiegel, L. ve Meier, W., “Distillation columns with structured packings in the next decade”, Chem. Eng. Res. Des., Cilt 81, 39–47, 2003.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

-

Bölüm

-

Yazarlar

Aynur Şenol

Yayımlanma Tarihi

7 Eylül 2017

Gönderilme Tarihi

11 Aralık 2015

Kabul Tarihi

-

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2017 Cilt: 32 Sayı: 3

DOI

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.337614

IZ

https://izlik.org/JA38KL73JD

Kaynak Göster

RIS / Bibtex

APA

Şenol, A. (2017). Destilasyon Kolonu Tasarımı: Dolgulu Kolonların Modellenmesi ve Genelleştirilmiş Yaklaşımların Hesapsal Tahminleri. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32(3). https://doi.org/10.17341/gazimmfd.337614

AMA

1.Şenol A. Destilasyon Kolonu Tasarımı: Dolgulu Kolonların Modellenmesi ve Genelleştirilmiş Yaklaşımların Hesapsal Tahminleri. GUMMFD. 2017;32(3). doi:10.17341/gazimmfd.337614

Chicago

Şenol, Aynur. 2017. “Destilasyon Kolonu Tasarımı: Dolgulu Kolonların Modellenmesi ve Genelleştirilmiş Yaklaşımların Hesapsal Tahminleri”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 32 (3). https://doi.org/10.17341/gazimmfd.337614.

EndNote

Şenol A (01 Eylül 2017) Destilasyon Kolonu Tasarımı: Dolgulu Kolonların Modellenmesi ve Genelleştirilmiş Yaklaşımların Hesapsal Tahminleri. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 32 3

IEEE

[1]A. Şenol, “Destilasyon Kolonu Tasarımı: Dolgulu Kolonların Modellenmesi ve Genelleştirilmiş Yaklaşımların Hesapsal Tahminleri”, GUMMFD, c. 32, sy 3, Eyl. 2017, doi: 10.17341/gazimmfd.337614.

ISNAD

Şenol, Aynur. “Destilasyon Kolonu Tasarımı: Dolgulu Kolonların Modellenmesi ve Genelleştirilmiş Yaklaşımların Hesapsal Tahminleri”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 32/3 (01 Eylül 2017). https://doi.org/10.17341/gazimmfd.337614.

JAMA

1.Şenol A. Destilasyon Kolonu Tasarımı: Dolgulu Kolonların Modellenmesi ve Genelleştirilmiş Yaklaşımların Hesapsal Tahminleri. GUMMFD. 2017;32. doi:10.17341/gazimmfd.337614.

MLA

Şenol, Aynur. “Destilasyon Kolonu Tasarımı: Dolgulu Kolonların Modellenmesi ve Genelleştirilmiş Yaklaşımların Hesapsal Tahminleri”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, c. 32, sy 3, Eylül 2017, doi:10.17341/gazimmfd.337614.

Vancouver

1.Aynur Şenol. Destilasyon Kolonu Tasarımı: Dolgulu Kolonların Modellenmesi ve Genelleştirilmiş Yaklaşımların Hesapsal Tahminleri. GUMMFD. 01 Eylül 2017;32(3). doi:10.17341/gazimmfd.337614