Distillatieontwerp

Distillatieontwerp is een tak van de chemische technologie die zich bezighoudt met het dimensioneren en samenstellen van distillatiekolommen om mengsels effectief te scheiden. Het doel is productzuiverheden te bereiken tegen zo laag mogelijk energieverbruik en kosten, met inachtneming van veiligheid en betrouwbaarheid.

Kolommen kunnen traykolommen of pakkingskolommen zijn. Belangrijke ontwerpoverwegingen zijn voedingseigenschappen, gewenste producten, doorstroom, operationele druk, refluxratio en de verdelingskarakteristiek (relatieve vluchtigheid). Daarnaast bepalen reboiler- en condenservermogen, kolomdiameter en -hoogte, en de interne constructie de haalbaarheid en kosten. Voor moeilijk splitsbare systemen kunnen azeotropen en inseparable componenten extra aandacht vragen, evenals warmte-integratie.

Ontwerpmethoden: bij eenvoudige systemen met twee componenten kan men McCabe-Thiele toepassen. Voor multicomponent-systemen worden doorgaans methoden zoals Fenske-Underwood-Gilliland toegepast: Fenske geeft het minimum aantal theoretische trays bij totale reflux, Underwood het minimum refluxratio, en Gilliland een relatie tussen Rmin en de werkelijke reflux. Tray- of packing-efficiëntie wordt meegenomen via een efficiëntie-parameter om realistische kolomprestaties te schatten.

Praktisch ontwerp levert specificaties op voor kolomdiameter, hoogte, aantal verplaatste trays of packings, type internals en proces- en energiekenmerken (reboiler- en condenservermogens). Het ontwerp omvat ook controlestrategieën en onderhoudsvereisten, en houdt rekening met veiligheid en milieuaspecten. Distillatieontwerp vormt zo de basis voor productie, operationele planning en procesoptimalisatie.