الارتجاع

الارتجاع هو تقنية تتضمن تكثيف الأبخرة وإعادة هذا المكثف إلى النظام الذي نشأ منه. يُستخدم في عمليات التقطير الصناعية [ 1 ^{] والمخبرية [} 2 ^{] . كما} يُستخدم في الكيمياء لتزويد التفاعلات بالطاقة على مدى فترة زمنية طويلة.

يُستخدم مصطلح الارتداد ^{[ 1 ] [ 3 ] [ 4 ]} على نطاق واسع في الصناعات التي تستخدم أعمدة التقطير ووحدات التجزئة واسعة النطاق مثل مصافي البترول ومصانع البتروكيماويات والمواد الكيميائية ومحطات معالجة الغاز الطبيعي .

في هذا السياق، يشير مصطلح "الارتداد" إلى جزء من المنتج السائل العلوي الخارج من عمود التقطير أو وحدة التجزئة، والذي يُعاد إلى الجزء العلوي من العمود كما هو موضح في الرسم التخطيطي لعمود تقطير صناعي نموذجي. داخل العمود، يُساهم سائل الارتداد المتدفق للأسفل في تبريد وتكثيف الأبخرة المتدفقة للأعلى، مما يزيد من كفاءة عمود التقطير.

كلما زاد الارتداد المُوفَّر لعدد مُحدَّد من الصواني النظرية ، كان فصل المواد ذات درجة الغليان المنخفضة عن المواد ذات درجة الغليان العالية أفضل في العمود. وعلى العكس، لتحقيق فصل مُراد مُحدَّد، كلما زاد الارتداد المُوفَّر، قلَّ عدد الصواني النظرية المطلوبة. ^{[ 5 ]}

يُوضع مزيج من المواد المتفاعلة والمذيب في وعاء مناسب، مثل دورق ذي قاع مستدير . يُوصل هذا الوعاء بمكثف مُبرد بالماء ، ويكون عادةً مفتوحًا للهواء الجوي من الأعلى. يُسخن وعاء التفاعل لغليان مزيج التفاعل؛ حيث يتكثف البخار الناتج عن المزيج بواسطة المكثف، ويعود إلى الوعاء بفعل الجاذبية. والهدف من ذلك هو تسريع التفاعل حراريًا بإجرائه عند درجة حرارة مرتفعة ومضبوطة (أي درجة غليان المذيب ) وضغط جوي عادي دون فقدان كميات كبيرة من المزيج. ^{[ 6 ]}

يوضح الرسم التخطيطي جهاز ارتداد نموذجي. يتضمن حمامًا مائيًا لتسخين الخليط بشكل غير مباشر. نظرًا لأن العديد من المذيبات المستخدمة قابلة للاشتعال ، فإن التسخين المباشر باستخدام موقد بنسن غير مناسب عمومًا، ويتم استخدام بدائل مثل الحمام المائي، أو حمام الزيت ، أو حمام الرمل ، أو الصفيحة الكهربائية الساخنة ، أو غلاف التسخين . ^{[ 6 ]}

يمثل الجهاز الموضح في الرسم التخطيطي عملية تقطير دفعية، على عكس التقطير المستمر . يُوضع مزيج التغذية السائل المراد تقطيره في قارورة ذات قاع مستدير مع بعض حبيبات منع الغليان ، ويُركّب عمود التقطير في أعلاها. عند تسخين المزيج وغليانه، يتصاعد البخار إلى أعلى العمود. يتكثف البخار على المنصات الزجاجية (المعروفة بالألواح أو الصواني) داخل العمود، ثم يعود إلى السائل في الأسفل، مما يؤدي إلى ارتداد بخار المقطر المتصاعد. توجد الصينية الأكثر سخونة في أسفل العمود، بينما توجد الصينية الأبرد في أعلاه. في حالة الاستقرار، يكون البخار والسائل على كل صينية في حالة توازن . يبقى البخار الأكثر تطايرًا فقط في الحالة الغازية حتى يصل إلى أعلى العمود. ثم ينتقل البخار الموجود في أعلى العمود إلى المكثف ، حيث يبرد حتى يتكثف إلى سائل. يمكن تحسين عملية الفصل بإضافة المزيد من الصواني (ضمن حدود عملية تتعلق بالحرارة والتدفق، وما إلى ذلك). تستمر العملية حتى تتبخر جميع المكونات الأكثر تطايرًا في السائل المغذي وتخرج من الخليط. ويمكن ملاحظة هذه النقطة من خلال ارتفاع درجة الحرارة على مقياس الحرارة. في التقطير المستمر ، يدخل خليط التغذية من منتصف العمود.

من خلال التحكم في درجة حرارة المكثف، الذي يُسمى غالبًا جهاز فصل المكثفات، يُمكن استخدام جهاز التقطير الارتجاعي لضمان عودة المكونات ذات درجة الغليان العالية إلى القارورة، بينما تمر العناصر الأخف إلى مكثف ثانوي. يُفيد هذا في إنتاج مشروبات كحولية عالية الجودة ، مع ضمان عودة المكونات الأقل جودة (مثل كحولات الفيوزيل ) إلى القارورة الرئيسية. بالنسبة للمشروبات الروحية المحايدة عالية الجودة (مثل الفودكا )، أو المشروبات الروحية المنكهة بعد التقطير (الجن، الأفسنتين)، يُمكن تطبيق عملية تقطير متعددة أو ترشيح بالفحم للحصول على منتج خالٍ من أي أثر للمادة الخام الأصلية للتخمير . كما يلعب شكل جهاز التقطير دورًا في تحديد كمية الارتجاع. في جهاز التقطير التقليدي ، إذا كان الأنبوب الواصل من الغلاية إلى المكثف، وهو ذراع التقطير ، مائلًا للأعلى، فسيكون لدى المزيد من السائل فرصة للتكثف والتدفق عائدًا إلى الغلاية، مما يؤدي إلى زيادة الارتجاع. يمكن أن تزيد النتائج النموذجية الإنتاج بنسبة تصل إلى 50% مقارنةً بالمكثف الحلزوني الأساسي. يؤدي إضافة كرة نحاسية متوهجة في مسار التقطير إلى إنشاء منطقة تتمدد فيها الغازات داخل الكرة، مما يتسبب في تبريدها وتكثيفها وارتدادها. في جهاز التقطير العمودي ، تُهيئ إضافة مواد خاملة داخل العمود (مثل مواد التعبئة) أسطحًا للتكثيف المبكر، مما يؤدي إلى زيادة الارتداد.

• التقطير الدفعي
• التقطير التجزيئي
• عمود التجزئة
• طريقة مكابي-ثيلي

• مكونات عمود التقطير مؤرشفة في 15-10-2006 في Wayback Machine ، د. مينغ ثام، جامعة نيوكاسل ، المملكة المتحدة.