برج تقطیر
برج تقطیر
تقطیر (Distillation) یکی از مهمترین و متداول‌ترین روش‌های جداسازی است و اساس آن بر توزیع اجزا بین دو فاز مایع و گاز بنیان گذاشته شده است. در واقع تقطیر یکی از متداول‌ترین راه‌های جداسازی مواد از یکدیگر به علت تفاوت نقطه جوش می‌باشد. تقطیر یک فرایند فیزیکی برای جداسازی اجسام بادمای جوش متفاوت است.
بطور کلی برج تقطیر شامل ۴ قسمت اصلی می باشد:
۱- برج (Tower)
۲- سیستم جوشاننده (Reboiler)
۳- سیستم چگالنده (Condensor)
۴- تجهیزات جانبی شامل: انواع سیستمهای کنترل کننده، مبدلهای حرارتی میانی، پمپها و مخازن جمع آوری محصول.
بطور کلی برج تقطیر شامل ۴ قسمت اصلی می باشد:
۱- برج (Tower)
۲- سیستم جوشاننده (Reboiler)
۳- سیستم چگالنده (Condensor)
۴- تجهیزات جانبی شامل: انواع سیستمهای کنترل کننده، مبدلهای حرارتی میانی، پمپها و مخازن جمع آوری محصول.
برج (Tower)
بطور کلی برجهایی که در صنعت جهت انجام عمل تقطیر مورد استفاده قرار می گیرند، به دو دسته اساسی تقسیم می شوند:
1.برجهای سینی دار(tray Towers)
2.برجهای پرشده (Packed Towers)
برجهای سینی دار بر اساس نوع سینی های به کاررفته در آن به ۴ دسته تقسیم می شوند:
.برجهای سینی دار ازنوع فورانی (Jet Tray Towers)
.برجهای سینی دار از نوع غربالی (Sieve Tray Towers)
.برجهای سینی دار از نوع کلاهکی (فنجانی) (Bubble Cap Towers)
.برجهای سینی دار از نوع دریچه ای (Valve Tray Towers)
هر کدام از انواع برجهای مذکور دارای مزایا و معایبی هستند.
1.برجهای سینی دار(tray Towers)
2.برجهای پرشده (Packed Towers)
برجهای سینی دار بر اساس نوع سینی های به کاررفته در آن به ۴ دسته تقسیم می شوند:
.برجهای سینی دار ازنوع فورانی (Jet Tray Towers)
.برجهای سینی دار از نوع غربالی (Sieve Tray Towers)
.برجهای سینی دار از نوع کلاهکی (فنجانی) (Bubble Cap Towers)
.برجهای سینی دار از نوع دریچه ای (Valve Tray Towers)
هر کدام از انواع برجهای مذکور دارای مزایا و معایبی هستند.
طرز کار یک برج سینی دار
بطور کلی فرآیندی که در یک برج سینی دار اتفاق می افتد، عمل جداسازی مواد است. همانطور که ذکر شد فرآیند مذکور به طور مستقیم یا غیرمستقیم انجام می پذیرد.در فرآیند تقطیر منبع حرارتی (Reboiler)، حرارت لازم را جهت انجام عمل تقطیر و تفکیک مواد سازنده یک محلول تأمین میکند. بخار بالارونده از برج با مایعی که از بالای برج به سمت پایین حرکت می کند، بر روی سینی ها تماس مستقیم پیدا می کنند. این تماس باعث ازدیاد دمای مایع روی سینی شده و نهایتا باعث نزدیک شدن دمای مایع به دمای حباب می گردد. با رسیدن مایع به دمای حباب به تدریج اولین ذرات بخار حاصل می شود که این بخارات غنی از ماده فرار (ماده ای که از نقطه جوش کمتری و یا فشار بالاتری برخوردار است) می باشد.از طرفی دیگر در فاز بخار موادی که از نقطه جوش کمتری برخوردار هستند، تحت عمل میعان قرار گرفته و بصورت فاز مایع به سمت پایین برج حرکت می کند. مهمترین عملکرد یک برج ایجاد سطح تماس مناسب بین فازهای بخار و مایع است. هر چه سطح تماس افزایش یابد عمل تفکیک با راندمان بالاتری صورت میگیرد. البته رژیم جریان مایع بر روی سینی نیز از جمله عوامل مهم بر عملکرد یک برج تفکیک می باشد.
برجهاي آكنده
- متشكل از قطعاتي به نام پركن ( Packing ) هستند.
- فاز مایع از بالا و بخار از پایین وارد برج مي شوند.
- در فرآیندهاي جذب و تقطیر استفاده مي شوند.
- برجهای آکنده به دو طریق منظم و نامنظم صورت مي گیرد.
- راندمان بالا در ازاي افت فشار بیشتر
- افزایش میزان جداسازي
- ارتفاي كوتاهتر در یك فرآیند خاص نسبت به برجهاي سیني دار
- فاز مایع از بالا و بخار از پایین وارد برج مي شوند.
- در فرآیندهاي جذب و تقطیر استفاده مي شوند.
- برجهای آکنده به دو طریق منظم و نامنظم صورت مي گیرد.
- راندمان بالا در ازاي افت فشار بیشتر
- افزایش میزان جداسازي
- ارتفاي كوتاهتر در یك فرآیند خاص نسبت به برجهاي سیني دار
• جوش آور (Reboiler)
جوش آورها که معمولا در قسمت های انتهای برج و کنارآن قرار داده می شود، وظیفه تأمین حرارت یا انرژی لازم را برای انجام عمل تقطیر به عهده دارند. معمولا جوش آورها به عنوان یک مرحله تعادلی در عمل تقطیر و به عنوان یک سینی در برجهای سینی دار در نظر گرفته می شوند.
چگالنده (Condenser)
نقش چگالنده در واقع تبدیل بخارات حاصل از عمل حرارت دهی مخلوط، به مایع می باشد. این امر در اصطلاح میعان یا چگالش نامیده می شود و دستگاهی که در آن عمل مذکور انجام می شود چگالنده نام دارد. به طور کلی چگالنده ها به دو دسته اساسی تقسیم می شوند:
۱- چگالنده های کامل (Total Condenser)
۲- چگالنده های جزئی (Partial Condenser)
در صورتیکه تمام بخار بالای برج به مایع تبدیل شود و بخشی ازآن وارد برج شده و بخش دیگر وارد مخزن جمع آوری محصول گردد عمل میعان کامل (Total Condensation) انجام شده است. اما اگر بخشی از بخارات حاصل مایع شده و بخش دیگر به صورت بخار از کندانسور خارج شود به آن یک کندانسور جزئی گفته می شود. در کتب مرجع راهنمای انتخاب نوع کندانسور همراه با ضرایب انتقال حرارت کندانسور تهیه شده است.
۱- چگالنده های کامل (Total Condenser)
۲- چگالنده های جزئی (Partial Condenser)
در صورتیکه تمام بخار بالای برج به مایع تبدیل شود و بخشی ازآن وارد برج شده و بخش دیگر وارد مخزن جمع آوری محصول گردد عمل میعان کامل (Total Condensation) انجام شده است. اما اگر بخشی از بخارات حاصل مایع شده و بخش دیگر به صورت بخار از کندانسور خارج شود به آن یک کندانسور جزئی گفته می شود. در کتب مرجع راهنمای انتخاب نوع کندانسور همراه با ضرایب انتقال حرارت کندانسور تهیه شده است.
خوراک (Feed)
مخلوط ورودی به داخل برج که ممکن است مایع، گاز و یا مخلوطی از مایع و گاز باشد، خوراک (Feed) نام دارد. معمولا محل خوراک در نقطه مشخصی از برج است که از قبل تعیین می شود. در برجهای سینی دار محل ورودی خوراک را سینی خوراک یا (Feed Tray) می نامند. از جمله مشخصات مهم سینی خوراک این است که از نقطه نظر درجه حرارت و ترکیب نسبی (کسر مولی) ، جزء مورد نظر با خوراک ورودی مطابقت داشته باشد. البته محل خوراک ورودی به حالت فیزیکی خوراک نیز بستگی دارد. معمولا اگر خوراک بصورت مایع باشد، همراه با مایعی که از سینی بالایی سرازیر می شود به درون سینی خوراک وارد می گردد. اگر خوراک بصورت بخار باشد معمولا آن را از زیر سینی خوراک وارد می کنند و اگر خوراک بصورت مخلوطی از مایع و بخار باشد، بهتر است که ابتدا فاز مایع و بخار را از هم جدا نموده و سپس به طریقی که گفته شد خوراک را وارد برج نمایند. ولی عملا به منظور صرفه جویی از هزینه های مربوط به تفکیک دو فاز بخار و مایع، عمل جداسازی به ندرت صورت می گیرد.
اجزای اصلی برج تقطیر:
نازل : محل اتصال لوله های ورودی و خروجی به برج تقطیر را نازل می‌گویند.
رفلاکس درام: مخزن رفلاکس برای جمع آوری محصولات سرد شده در بالای برج تقطیر استفاده میشود. محصول ورودی به مخزن رفلاکس مایع یا مخلوطی از مایع و بخار است. اگر کندانسور جزئی باشد محصول مخلوطی از بخار و مایع است. اگر کندانسور کامل باشد محصول به صورت مایع به مخزن وارد میشود. مقداری از مخزن رفلاکس به عنوان رفلاکس یا جریان برگشتی به برج باز میگردد. به حالتی که همه مایع به برج بر میگردد و هیچ محصولی از بالای برج دریافت نشود، جریان کامل برگشتی و یا total reflux گفته میشود.
انواع جداسازها: از Separator ها برای جداسازی فازهای مختلف که در هم مخلوط شده اند استفاده میشود. معمولا عامل اساسی جداسازی فازهای مایع از یکدیگر اختلاف دانسیته مواد است.
ریبویلر ها یا جوش آورها: تجهیزاتی هستند که برای تامین بخار و حرارت مورد نیاز انتهای برج تقطیر استفاده میشود. ریبویلر ها اکثرا از نوع مبدل های پوسته و لوله می‌باشند. مایع انتهای ستون تقطیر در ریبویلر گرم شده و به صورت بخار به برج باز میگردد. از بخار آب ، گاز و مایعات دیگر به عنوان ماده واسطه استفاده میشود.
پمپ: پمپ ها برای انتقال مایع به ارتفاع زیاد و مایعات با ویسکوزیته بالا استفاده میشود. به این ترتیب میتوان پمپ هایی در نقاط مختلف واحد برای انتقال مایعات به کار برد.
رفلاکس درام: مخزن رفلاکس برای جمع آوری محصولات سرد شده در بالای برج تقطیر استفاده میشود. محصول ورودی به مخزن رفلاکس مایع یا مخلوطی از مایع و بخار است. اگر کندانسور جزئی باشد محصول مخلوطی از بخار و مایع است. اگر کندانسور کامل باشد محصول به صورت مایع به مخزن وارد میشود. مقداری از مخزن رفلاکس به عنوان رفلاکس یا جریان برگشتی به برج باز میگردد. به حالتی که همه مایع به برج بر میگردد و هیچ محصولی از بالای برج دریافت نشود، جریان کامل برگشتی و یا total reflux گفته میشود.
انواع جداسازها: از Separator ها برای جداسازی فازهای مختلف که در هم مخلوط شده اند استفاده میشود. معمولا عامل اساسی جداسازی فازهای مایع از یکدیگر اختلاف دانسیته مواد است.
ریبویلر ها یا جوش آورها: تجهیزاتی هستند که برای تامین بخار و حرارت مورد نیاز انتهای برج تقطیر استفاده میشود. ریبویلر ها اکثرا از نوع مبدل های پوسته و لوله می‌باشند. مایع انتهای ستون تقطیر در ریبویلر گرم شده و به صورت بخار به برج باز میگردد. از بخار آب ، گاز و مایعات دیگر به عنوان ماده واسطه استفاده میشود.
پمپ: پمپ ها برای انتقال مایع به ارتفاع زیاد و مایعات با ویسکوزیته بالا استفاده میشود. به این ترتیب میتوان پمپ هایی در نقاط مختلف واحد برای انتقال مایعات به کار برد.
محصولات برج تقطیر
تولیدات پالایشگاه به ترتیب سبک به سنگین عبارتند از:
- گاز مایع (ال‌پی‌جی)
- بنزین
- (نفتا)برشی که بین بنزین و نفت سفید قرار میگیرد و خصوصیات آن ترکیبی از این دو است.
- نفت سفید و سوخت‌های جت مرتبط به آن
- گازوئیل(نفت‌گاز) و به‌طور کلی سوخت‌های دیزل
- نفت کوره معروف به مازوت یا نفت سیاه
- روغن‌های نفتی
- واکس پارافین
- آسفالت و قیر
- کُک نفتی
- گوگرد
- گاز مایع (ال‌پی‌جی)
- بنزین
- (نفتا)برشی که بین بنزین و نفت سفید قرار میگیرد و خصوصیات آن ترکیبی از این دو است.
- نفت سفید و سوخت‌های جت مرتبط به آن
- گازوئیل(نفت‌گاز) و به‌طور کلی سوخت‌های دیزل
- نفت کوره معروف به مازوت یا نفت سیاه
- روغن‌های نفتی
- واکس پارافین
- آسفالت و قیر
- کُک نفتی
- گوگرد
درباره شرکت
·شرکت پیشگام پالایش فرس با داشتن سال ها تجربه در زمینه طراحی و ساخت برج های تقطیر امکان ساخت انواع برج تقطیر تحت استاندارد های بین المللی با بالاترین کیفیت برای صنایع گوناگون از جمله صنایع بهداشتی-آرایشی، شیمیایی ، دارویی، نفت گاز و پتروشیمی را دارد.
برجهای تقطیر در گستره وسيعي از دماها و فشار هاي مختلف و با مواد متنوعي اعم از کربن استيل ، استنلس استيل و بر اساس استاندارد هاي گوناگوني مانند: SME , PD5500 , AD_Merkblatt , UBC , ANSI , API , IPS ,…….. طراحي و ساخته مي گردند.
برجهای تقطیر در گستره وسيعي از دماها و فشار هاي مختلف و با مواد متنوعي اعم از کربن استيل ، استنلس استيل و بر اساس استاندارد هاي گوناگوني مانند: SME , PD5500 , AD_Merkblatt , UBC , ANSI , API , IPS ,…….. طراحي و ساخته مي گردند.