วิธีการเลือกระดับสุญญากาศสำหรับการกลั่นแบบโมเลกุล

ไม่มีค่าสุญญากาศเพียงค่าเดียวที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการกลั่นแบบโมเลกุลทุกชนิด ความดันที่ต้องการขึ้นอยู่กับความดันไอขององค์ประกอบเป้าหมาย ที่อุณหภูมิผลิตภัณฑ์ที่ยอมรับได้ โดยทั่วไปแล้ว สุญญากาศที่ลึกยิ่งขึ้นจะช่วยให้เกิดการระเหยที่อุณหภูมิต่ำลง แต่ประสิทธิภาพของกระบวนการยังขึ้นอยู่กับปริมาณก๊าซที่ไหลผ่านระบบ อุณหภูมิของคอนเดนเซอร์ รอยรั่วในระบบ ก๊าซที่ละลายอยู่ในสารป้อน อัตราการป้อนสาร และการลดลงของความดันภายในระบบ จุดการทำงานที่ดีที่สุดจึงเป็นช่วงค่าที่เหมาะสม (process window) มากกว่าค่าตัวเลขเพียงค่าเดียว

เริ่มต้นจากการพิจารณาตัววัสดุ ไม่ใช่จากข้อมูลจำเพาะของปั๊มสุญญากาศ

ปั๊มสุญญากาศอาจสามารถสร้างสุญญากาศต่ำมากเมื่อระบบว่างเปล่า แต่ความดันขณะทำงานจริงกับวัสดุอาจสูงกว่านั้นมาก สารป้อนจะปล่อยไอ แก๊สที่ละลายอยู่ และตัวทำละลายที่เหลือค้างอย่างต่อเนื่อง ดังนั้น ระบบสุญญากาศจึงต้องมีอัตราการสูบและค่าการนำผ่าน (conductance) เพียงพอที่จะรักษาความดันที่ต้องการไว้ได้ตลอดระยะเวลาที่ดำเนินกระบวนการ

หากมีไอจำนวนมากเกินไป อาจทำให้ประสิทธิภาพที่แท้จริงของปั๊มดูแย่ลง

หากวัตถุดิบที่ป้อนเข้ามามีน้ำหรือตัวทำละลายระเหยง่าย ขั้นตอนการกลั่นแบบโมเลกุลอาจรับภาระไอเกินขีดจำกัด ความดันจะเพิ่มสูงขึ้น อุณหภูมิการระเหยจะสูงขึ้น และกระบวนการแยกอาจไม่เสถียร ในกรณีเช่นนี้ การกำจัดก๊าซออกจากวัตถุดิบก่อนเข้าขั้นตอน หรือการใช้เครื่องระเหยแบบฟิล์มบางที่ถูกกวาด (wiped film evaporation) อาจให้ผลดีกว่าการติดตั้งปั๊มสุญญากาศขนาดใหญ่ขึ้นเพียงอย่างเดียว

ควรปรับแต่งสุญญากาศร่วมกับอุณหภูมิ

ควรปรับค่าอุณหภูมิและแรงดันพร้อมกันเป็นคู่ จุดประสงค์ไม่ใช่การลดแรงดันให้ต่ำที่สุดโดยไม่คำนึงถึงปัจจัยอื่น แต่คือการบรรลุการแยกส่วนตามที่ต้องการ ขณะเดียวกันก็รักษาคุณภาพของผลิตภัณฑ์ไว้ และรักษาระดับการไหลผ่าน (throughput) ให้คงที่ ในการทดลองวัตถุดิบ สามารถสร้างแผนที่ความสัมพันธ์ระหว่างคู่ค่าแรงดัน–อุณหภูมิ กับอัตราการได้สารกลั่น คุณภาพของสารตกค้าง และความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์

ข้อ สําคัญ

• แรงดันในการทำงานนั้นต่างจากแรงดันสุญญากาศสูงสุดที่ระบบว่างเปล่าสามารถทำได้
• การกำจัดก๊าซออกจากวัตถุดิบและการขจัดตัวทำละลายออก สามารถช่วยปรับปรุงเสถียรภาพของสุญญากาศได้อย่างมาก
• ควรปรับแต่งอุณหภูมิและแรงดันร่วมกัน
• การนำความร้อนแบบสุญญากาศ ซีล และประสิทธิภาพของคอนเดนเซอร์เป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบระบบเดียวกัน

คำถามที่พบบ่อย

สุญญากาศที่ต่ำลงเสมอไปย่อมดีกว่าหรือไม่

ไม่จำเป็นเสมอไป หลังจากบรรลุการแยกตามที่ต้องการแล้ว การลดสุญญากาศให้ต่ำลงอีกอาจเพิ่มต้นทุนโดยไม่ส่งผลดีต่อผลลัพธ์

เหตุใดสุญญากาศจึงแย่ลงหลังเริ่มป้อนวัตถุดิบ

ไอระเหยและก๊าซที่ละลายอยู่ในวัตถุดิบจะเพิ่มภาระก๊าซ รอยรั่ว การควบแน่นไม่เพียงพอ และท่อที่มีขนาดเล็กเกินไปก็อาจเป็นสาเหตุร่วมได้เช่นกัน

ควรเลือกปั๊มสุญญากาศโดยพิจารณาเพียงความดันสุดท้ายหรือไม่

ไม่ใช่ ความเร็วในการสูบของปั๊มที่ความดันในการทำงาน ความสามารถในการจัดการไอระเหย และเส้นทางสุญญากาศทั้งระบบล้วนมีความสำคัญเท่าเทียมกัน

ลิงก์ภายในที่แนะนำ

• การออกแบบระบบสุญญากาศสำหรับการกลั่นโมเลกุล
• การเตรียมวัตถุดิบก่อนการกลั่นโมเลกุล
• การเลือกอุณหภูมิสำหรับการกลั่นโมเลกุล

การเรียกร้องให้ลงมือทำ

ให้ท่านแจ้งองค์ประกอบของวัตถุดิบที่ใช้ ปริมาณไอที่คาดว่าจะเกิดขึ้น และอุณหภูมิในการทำงานที่ต้องการแก่บริษัท YHCHEM เพื่อให้สามารถออกแบบระบบน้ำยาสุญญากาศและระบบควบแน่นให้สอดคล้องกับกระบวนการผลิต โดยไม่ได้ออกแบบตามความดันของระบบที่ยังไม่มีการดำเนินการใดๆ

หมายเหตุทางเทคนิค: พารามิเตอร์สุดท้ายสำหรับการดำเนินงานขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของวัตถุดิบ ความเสถียรทางความร้อน ความหนืด ความดันไอ ความบริสุทธิ์ที่ต้องการ และขนาดของอุปกรณ์ จึงแนะนำให้มีการทดสอบวัสดุตัวแทนเมื่อข้อมูลเหล่านี้ยังไม่แน่ชัด