**หอกลั่น** (อังกฤษ: Distillation columns) ใช้สำหรับแยกสารผสม ที่ใช้กันมากที่สุดในภาคอุตสาหกรรม  โดยส่วนใหญ่ใช้แยกน้ำมันดิบที่ประกอบไปด้วยสารประกอบไฮโดรคาร์บอนหลายชนิดที่มี น้ำหนัก และจุดเดือด แตกต่างกัน ดังนั้นในขั้นตอนแรกจึงสามารถ แยกองค์ประกอบออกจากกันได้อย่างง่ายดาย โดยกระบวนการกลั่นลำดับส่วน 

หอกลั่นโดยทั่วไปมี 2 แบบ คือ **หอกลั่นแบบแพ๊ค** (Packing Tower) และ**หอกลั่นแบบถาด** (Tray Tower) หอกลั่นทั้งสองแบบจะเหมาะสมกับการกลั่นที่แตกต่างกันไป

หอกลั่นแบบ Packing Tower ใช้ในการแยกของผสมที่มีจุดเดือดที่ไม่สูงมาก

หอกลั่นแบบแพ๊ค (Packing Tower)
------------------------------

ลักษณะเป็นคอลัมน์แนวตั้งทำด้วยเหล็ก ภายในประกอบด้วยส่วนที่ป้อนสารเข้าเป็นช่องว่างที่เรียกว่า **flash zone** และส่วนที่เป็น **Packed beds** ทำหน้าที่แลกเปลี่ยนมวลสารและความร้อน ของเหลวที่ล่างหอกลั่น จะถูกผ่านเข้าไปใน**เครื่องทำความร้อน(Reboiler)** เกิดเป็นไอลอยขึ้นสู่ชั้นด้านบนของหอกลั่น สารที่มีมวลมากจะเกิดการควบแน่นกลายเป็นของเหลวตกลงมาชั้นล่าง เกิดการทำซ้ำ หรือที่เรียกว่าการ **reflux** ซึ่งจะทำให้สารมีความบริสุทธิ์มากขึ้น

Packing Tower เป็นหอกลั่นที่เกิดการถ่ายโอนมวลได้ดีมาก ที่นิยมใช้มี 2 แบบคือ **แบบไหลสวนทาง (Countercurrent)** และ **แบบไหลผ่าน (cross-flow)** 

### Packed beds

วัสดุที่บรรจุในแพ๊คคอลัมน์(a) Berl saddle; (b) Intalox saddle;
(c) Raschig ring; (d) Lessing ring; (e) Pall ring; (f) Tellerette **Packed beds** คือ ชั้นที่บรรจุตัวกลางมีพื้นที่ผิวมาก เพื่อเพิ่มการถ่ายโอนมวลและพลังงานระหว่างก๊าซ ของเหลว หรือของแข็ง ได้ดีขึ้น โดย packed beds จะมีช่องว่างไว้สำหรับให้ของเหลวไหลผ่านที่เรียกว่า void space และทุกชนิดจะต้องไม่ทำปฏิกิริยาเคมีกับสารที่ใช้ในการกลั่น

### ชนิดของ Packed beds

* **อานม้า (saddles)**
* **พอลล์ ริง (pall ring)**
* **แรสซิก ริง (raschig ring)**
* **เลสซิ่ง ริง (lessing ring)**
* **เทอเลอเรต (tellerette)**

Packed beds **ชนิดอานม้า (saddles)** จะให้ประสิทธิภาพในการกลั่นมากที่สุด เนื่องจากเกิดการถ่ายโอนมวลและพลังงานมาก มีการสูญเสียความดันน้อย แต่มีข้อเสียคือราคาแพง **ชนิดพอลล์ริง (pall ring)** จะมีการเคลือบด้วยโลหะก่อนเพื่อป้องกันการกัดกร่อน มีการถ่ายโอนมวลและพลังงานมากกว่า ชนิด **แรสซิก ริง (raschig ring)** และ **เลสซิ่ง ริง (lessing ring)** ส่วนชนิด**เทอเลอเรต (tellerette)** เป็นชนิดที่ทำด้วยพลาสติก จะนำมาใช้กลั่นสารที่มีอุณหภูมิไม่สูงมากนัก (ไม่เกิน 355-360 องศาเคลวิน)

หอกลั่นแบบถาด (Tray Tower)
--------------------------

มีลักษณะเป็นคอลัมน์ทรงกระบอกสูงภายในจะมีถาด(Tray) ที่เจาะรูวางเรียงกันเป็นชั้นๆ เพื่อให้ไอผ่านขึ้นไป tray tower จะทำงานได้ดีกว่า packing tower แต่จะมีราคาแพงกว่า 
ถาดที่ใช้ใน tray tower มีหลายประเภทจะขึ้นอยู่กับระดับความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ ซึ่งควรเลือกใช้ตามประเภทของของเหลว และควรเลือกใช้ตามระบบการทำงานของหอกลั่น

### รูปแบบมาตรฐานของหอกลั่น

แผนภาพเค้าร่างวิศวกรรมเคมีของหอกลั่นลำดับส่วนต่อเนื่อง
ภายในหอกลั่น มีการแบ่งเป็นห้องๆ แต่ละห้องจะมีอุณหภูมิไม่เท่ากัน แผ่นกั้นห้องที่ใช้กั้นแต่ละห้องจะมีลักษณะคล้ายถาดกลมทุกแผ่นจะมีการเจาะรูเอาไว้ เพื่อให้ไอน้ำมันที่ร้อนสามารถเคลื่อนที่ผ่านทะลุขึ้นสู่ส่วนบนของหอกลั่นได้ **ภายในหอกลั่นจะถูกแบ่งเป็น 3 ส่วนดังนี้**

* **Feed stage** คือตำแหน่งที่น้ำมันดิบถูกป้อนเข้าสู่หอกลั่น โดยน้ำมันดิบจะถูกทำให้มีอุณหภูมิเท่ากับอุณหภูมิของหอกลั่น ก่อนที่จะถูกป้อนเข้า
* **Enriching หรือ Rectifying section** ส่วนนี้จะอยู่เหนือส่วนของ Feed stage จะเป็นส่วนที่ได้สารที่มีจุดเดือดต่ำและระเหยง่าย ด้านบนสุดจะมีท่อต่อเพื่อนำน้ำมันที่กลั่นตัวแล้วออกไปจากหอกลั่น
* **Stripping section**จะอยู่ด้านล่างของ Feed stage ส่วนนี้เป็นสารที่ระเหยยากและจุดเดือดสูงอยู่

### Trays or Plates or Stages

**ส่วนประกอบและการทำงานของ Trays มีดังนี้**

ภาพการทำงานของ Tray
1. **Down comer** ลักษณะเป็นช่องว่างทำหน้าที่เป็นท่อส่งของเหลวลงสู่ชั้นที่ต่ำกว่า
2. **Weir** ลักษณะเป็นสัน ทำหน้าที่เหมือนเขื่อนกักเก็บของเหลว เพื่อให้ของเหลวและไอเกิดการถ่ายโอนมวลสารและพลังงาน
3. **Bubbling area** คือบริเวณที่ของเหลวและไอมาพบกัน ซึ่งการพบกันระหว่างของเหลวและไอก็จะมีอยู่ด้วยกัน 4 ลักษณะด้วยกันคือ

* *Bubble regime* สภาวะนี้ของเหลวค่อนข้างจะอยู่นิ่ง ไอที่เป็นฟองจะลอยผ่านขึ้นไป การผสมกันจะไม่รุนแรง ทำให้มีประสิทธิภาพต่ำ
* *Form regime* สภาวะนี้ด้านบนของเหลวจะมีลักษณะคล้ายฟองเบียร์ ทำให้มีพื้นที่สัมผัสระหว่างไอและของเหลวสูง การถ่ายโอนมวลเกิดขึ้นมากทำให้มีประสิทธิภาพค่อนข้างสูง
* *Froth regime* สภาวะนี้จะเกิดขึ้นเมื่ออัตราการไหลของไอสูงขึ้น ผิวด้านบนของของเหลวจะมีลักษณะเกิดการกระจายตัว ทำให้ของเหลวผสมกันอย่างทั่วถึง ในระบบการกลั่นทั่วๆไปการถ่ายโอนมวลของของเหลวจะเป็นตัวควบคุม regimeนี้จึงมีประสิทธิภาพสูงมาก
* *Spary regime* คือสภาวะที่อัตราไหลของไอสูงมากและเป็นไปอย่างต่อเนื่อง มีการผสมกันอย่างทั่วถึง ส่วนของเหลวจะมีลักษณะเป็นหยดทำให้การผสมกันของของเหลวไม่ดี ดังนั้นสภาวะนี้จึงมีการถ่ายโอนมวลต่ำทำให้ประสิทธิภาพต่ำไปด้วย

### ประเภทของ Tray

* **Sieve tray** เป็นTrayแบบง่ายมีพื้นที่ลักษณะเป็นแผ่นโลหะเจาะรูเพื่อให้ไอขึ้นมาได้ ภาคตัดขวางเป็นวงกลม

* **Valve tray** มีลักษณะเป็นรูที่มี Cap ครอบอยู่ Cap จะยกตัวสูงขึ้นเพื่อให้ไอไหลผ่านในแนวนอน จึงเกิดการควบแน่นเป็นของเหลวได้ดีกว่าแบบ Sieve trays

* **Bubble-Cap tray** เป็น Tray ที่มีประสิทธิภาพดีที่สุดและมีราคาแพง ลักษณะเป็นถาดที่มีท่อขนาดเล็กโผล่ขึ้นมาครอบด้วยส่วนที่เรียกว่า Cap ซึ่งไอสามารถผ่านได้ เมื่อความร้อนเพิ่มขึ้นปริมาณไอจะมากขึ้น จะทำให้ Cap ยกตัวสูงขึ้นเพื่อให้ไอผ่านได้ปริมาณมาก เกิดการควบแน่นเป็นของเหลวอยู่บนถาด แต่จะอยู่ในระดับที่ต่ำกว่า riser เพื่อป้องกันไม่ให้ของเหลวไหลย้อนกลับลงสู่ข้างล่างหอ

หอกลั่นลำดับส่วนที่มี tray และ bubble cap

ตัวแปรที่ใช้ควบคุมหอกลั่น
-------------------------

### Reflux หรือการทำซ้ำ

อัตราส่วนการทำซ้ำหรือ Reflux Ratio จะเป็นตัวใช้ควบคุมความบริสุทธิ์ของสารผลิตภัณฑ์ จำนวนการ Reflux เมื่อเทียบกับสารผลิตภัณฑ์เราจะต้องรู้ **Reflux Ratio** 
ถ้าทำการเพิ่มอัตราการ Reflux สูงเกินไปจะทำให้มีของเหลวอยู่ในหอกลั่นมากทำให้เกิดการล้นได้ 

**สูตรในการคำนวณ Reflux Ratio** คือ Reflux Ratio = อัตราการ Reflux / อัตราการไหลของผลิตสารผลิตภัณฑ์ 

### อุณหภูมิและความดัน

อุณหภูมิและความดันจะเป็นตัวควบคุมหอกลั่นเพื่อให้ได้สารที่มีความบริสุทธิ์ มีการควบคุมอุณหภูมิในส่วนของการ reflux และอุณหภูมิของ reboiler ถ้าอุณหภูมิด้านล่างสูงเกินไปสารที่มีน้ำหนักมากจะกลายเป็นไอ ผลิตภัณฑ์จะไม่ตรงตามที่ต้องการ รวมไปถึงอาจจะนำไปสู่การล้นในTray ได้ ดังนั้นอุณหภูมิใน reboiler จะต้องมีการควบคุมอย่างระมัดระวังเพราะจะส่งผลต่อการทำงานของหอกลั่น

ดูเพิ่ม
-------

* น้ำมันดิบ
* การถ่ายโอนมวล

อ้างอิง
-------

1. ↑  "สำเนาที่เก็บถาวร". คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2015-02-19. สืบค้นเมื่อ 2014-12-02.
2. ↑
3. ↑
4. ↑  "สำเนาที่เก็บถาวร". คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2016-03-04. สืบค้นเมื่อ 2014-12-02.
5. ↑  www.safety-stou.com/UserFiles/File/54114-6.pdf
6. ↑  "สำเนาที่เก็บถาวร". คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2015-07-22. สืบค้นเมื่อ 2014-12-02.
7. ↑  "สำเนาที่เก็บถาวร". คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2014-12-30. สืบค้นเมื่อ 2014-12-02.
8. ↑  หนังสืออ่านเพิ่มเติมเลอสรวง เมฆสุต การกลั่น การดูดซึม และการแยกสกัด Distillation absorption and extraction โรงพิมพ์แห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย 2552 หน้าที่ 71 ISBN 978-974-03-2432-4
9. ↑
10. ↑