환류

Reflux
이 기사는 화학 공학과 화학에서 역류를 사용하는 것에 관한 것이다. 기타 용도는 역류(동음이의)를 참조하십시오.
일반적인 산업용 증류기둥의 환류계통

역류란 증기의 응축과 이 응축수의 원점 복귀를 포함하는 기법이다. 그것은[1] 산업용과[2] 실험실용 증류에 사용된다. 화학에서도 오랜 시간에 걸친 반응에 에너지를 공급하기 위해 사용된다.

산업용 증류에서의 환류

환류라는[1][3][4] 용어는 석유정유소, 석유화학 및 화학공장, 천연가스 가공공장 등 대규모 증류기둥과 분류기를 활용하는 산업에서 매우 널리 사용되고 있다.

이러한 맥락에서 역류란 일반적인 산업용 증류기둥의 도식도에 나타난 바와 같이 증류기둥 또는 분쇄기에서 나오는 오버헤드 액체 제품의 부분을 말한다. 컬럼 내부에는 역류 액체가 유입되는 증기의 냉각과 응결을 제공하여 증류 컬럼의 효율을 높인다.

주어진 이론판 수에 대해 환류량이 많을수록 컬럼이 더 높은 비등재와 낮은 비등재를 분리하는 것이 좋다. 반대로 원하는 분리의 경우 환류가 많이 제공될수록 이론적 판이 적게 필요하다.[5]

화학 반응의 역류

화학 반응 가열용 실험실 환류 장치

반응제와 용제의 혼합물을 둥근 바닥 플라스크와 같은 적절한 용기에 넣는다. 이 용기는 수냉식 콘덴서와 연결되는데, 일반적으로 상단의 대기에 개방된다. 반응 용기는 반응 혼합물을 끓이기 위해 가열된다. 혼합물에서 생성된 증기는 응축기에 의해 응축되고 중력을 통해 용기로 돌아온다. 용제의 비등점(즉 용제의 비등점)과 높은 양의 혼합물을 잃지 않고 높은 온도에서 주변 압력으로 실시하여 반응을 열적으로 가속화시키는 것이 목적이다.[6]

도표는 전형적인 환류장치를 보여준다. 그것은 간접적으로 혼합물을 데우기 위한 물 욕조를 포함한다. 사용되는 용제는 인화성이 강하기 때문에 분젠 버너로 직접 가열하는 것은 일반적으로 적합하지 않으며, 물욕, 오일 욕조, 모래 욕조, 전기 열판 또는 난방 맨틀 등의 대안이 채용되어 있다.[6]

실험실 증류에서의 환류

화학 반응에 에너지를 공급하기 위해 환류를 사용하는 실험실 장비. 엘렌마이어 플라스크는 받는 플라스크로 사용된다. 여기서 증류 헤드와 분류 컬럼이 한 조각으로 결합된다.

다이어그램에 표시된 기기는 연속 증류와는 반대로 일괄 증류를 나타낸다. 증류할 액상사료 혼합물을 몇 개의 점핑방지과립과 함께 둥근 바닥 플라스크에 넣고, 위쪽에 분절기둥을 장착한다. 혼합물이 가열되고 끓어오르면 증기가 기둥 위로 올라간다. 증기는 기둥 안쪽의 유리 플랫폼(판이나 쟁반으로 알려져 있음)에서 응축되어 아래 액체로 다시 흘러 내려가며, 따라서 상승하는 증류수증기를 역류시킨다. 가장 뜨거운 쟁반은 기둥 아래에 있고 가장 시원한 쟁반은 꼭대기에 있다. 안정된 상태에서는 각 쟁반에 있는 증기와 액체가 평형을 이룬다. 가장 휘발성이 강한 증기만이 꼭대기까지 기체 형태로 남아있다. 그리고 나서 기둥의 꼭대기에 있는 증기는 응축기로 통과하고, 거기서 그것이 액체로 응축될 때까지 식는다. (열, 흐름 등의 실질적인 제한으로) 트레이를 더 추가하면 분리가 강화될 수 있다. 이 과정은 액체 사료의 가장 휘발성이 강한 모든 성분이 혼합물에서 끓어 나올 때까지 계속된다. 이 점은 온도계에 나타난 온도 상승으로 알 수 있다. 연속 증류를 위해, 사료 혼합물은 기둥의 가운데로 들어간다.

음료수 증류에서의 환류

디플레그메이터라고 불리는 콘덴서의 온도를 제어함으로써, 더 가벼운 원소가 2차 콘덴서로 전달되는 동안 더 높은 비등점 구성부품을 플라스크로 되돌리는 것을 보장하기 위해 역류(reflux) 이것은 덜 바람직하지 않은 성분(동체 알코올 등)이 1차 플라스크에 반환되도록 하는 동시에 고품질 알코올 음료를 생산하는 데 유용하다. 고품질 중성주(예: 보드카) 또는 후증류 향미주(gin, absinthe)의 경우, 발효를 위한 원래 소스 재료의 제안이 결여된 제품을 얻기 위해 복수 증류 또는 숯 여과 과정을 적용할 수 있다. 스틸의 기하학적 구조도 환류가 얼마나 발생하는지 판단하는 역할을 한다. 여전히 냄비 안에서는 보일러에서 콘덴서로 이어지는 튜브인 리네 암이 위로 꺾이면 더 많은 액체가 응축되어 보일러로 다시 흘러들어 환류량이 증가하게 된다. 일반적인 결과는 기본 웜형 콘덴서에 비해 50%까지 생산량을 증가시킬 수 있다. 이 경로에 구리 '부글부글 끓는 공'을 추가하면 볼로 가스가 팽창하면서 냉각과 그에 따른 응축과 역류 현상이 발생하는 지역이 생긴다. 기둥에 불활성 물질(예: 패킹)을 추가하면 초기 응결을 위한 표면이 생성되고 환류량이 증가한다.

갤러리

  • 톨루엔은 순수한 산소와 무수 톨루엔을 주기 위해 증류되기 전에 나트륨-벤조페논 건조제로 환류된다.

  • 환류를 모두 사용하는 산업용 분류 열

  • 환류를 이용한 유기합성기구

참고 항목

참조

  1. ^ a b Kister, Henry Z. (1992). Distillation Design (1st ed.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-034909-6.
  2. ^ Krell, Erich. (1982). Handbook of laboratory distillation : with an introduction into the pilot plant distillation ([3rd] completely rev. 2nd ed.). Amsterdam: Elsevier Scientific Pub. Co. ISBN 978-0-08-087549-1. OCLC 305628802.
  3. ^ Perry, Robert H. & Green, Don W. (1984). Perry's Chemical Engineers' Handbook (6th ed.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-049479-7.
  4. ^ King, C. Judson (Cary Judson), 1934- (1980). Separation processes (2d ed.). New York: McGraw-Hill. ISBN 0-07-034612-7. OCLC 4882985.{{cite book}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)
  5. ^ Towler, Gavin P. (2008). Chemical engineering design : principles, practice and economics of plant and process design. Sinnott, R. K. Amsterdam: Elsevier/Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-055695-6. OCLC 191735762.
  6. ^ a b "What is Reflux?". University of Toronto Scarborough - Chemistry Online. Retrieved October 21, 2017.

추가 읽기