آیا می دانید برج تقطیر یا تاور (Distillation Tower) چیست و در پالایشگاه ها چگونه کار می کند؟ از برج ها جهت جدا کردن مواد تشکیل دهنده یک ماده از هم استفاده می کنند. در پالایشگاه ها جدا سازی مواد نفت خام بر عهده تاور یا برج است. در این مقاله قصد داریم مکانیزم کار برج تقطیر را برای شما توضیح دهیم و شما را با اجزای آن آشنا کنیم.
برج تقطیر یا تاور (Tower) چیست؟
همانطور که گفتیم، تقصیر به جدا سازی فیزیکی برش های نفتی است که اساس آن، اختلاف در نقطه جوش هیدروکربن های مختلف است. در واقع هر چقدر هیدروکربین، سنگین تر باشد، نقطعه جوش بیشتر است و هر چقدر این هیدروکربن سبک تر باشد، نقطه جوش کمتر است و در نتیجه زودتر خارج می شود. نفت خام از کوره های مبدل حرارتی عبور می کند و پس از گرم شدن، وارد برج های تقطیر می شوند و تحت فشار و دما به دو صورت از برج ها خارج می شوند.
برج هایی که در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند معمولا به دو دسته تقسیم می شوند.
- برج های سینی دار
- برج های پرشده
مبدل حرارتی چیست و چه انواعی دارد؟
انواع تقطیر
تقطیر به چندین روش انجام می شود. در ادامه 4 نوع تقطیر را توصحیح می دهیم.
تقطیر ساده
تقطیر ساده برای جداسازی اجزای یک محلول از یک ماده حل شده و غیر فعال است. برای انجام این روش، ابتدا محلول را می جوشانیم تا حلال فرار تبخیر شود و از ماده ای که حل شده جدا شود. پس از میعان، حلال مایع جمع آوری می شود و ماده حل شده از باقی مانده تقطیر باقی میماند.
تقطیر جزء به جزء
تقطیر جزء به جزء برای جداسازی محلول هایی است که دارای دو جزء فرار هستند و از قانون رائول پیروی می کنند. طبق این قانون، فشار بخار محلول، برابر است با مجموعه اجزای بخار سازنده آن و سهم هر جزء، برابر است با حاصلضرب کسر مولی آن جزء در فشار بخار آن در حالت خاص.
تقطیر ساده مداوم
در این نوع از تقطیر، مخلوط اولیه دستگاه، به صورت مداوم و با زمان ثابت، در گرم کننده گرم می شود و مقداری از آن به صورت بخار در می آید. سپس با وارد شدن به ستون تقطیر، جزء سبک مخلوط، از جزء سنگین آن جدا می شود و از بالا خارج می شود. سپس از کندانسور ها عبور می کند و به حالت مایع در می آید. جزء سنگین مخلوط نیز از ته ستون خارج می شود. توجه داشته باشید که در تقطیر، همواره جزء سبکتر دارای مقداری از جزء سنگین است و بالعکس.
تقطیر ساده غیر مداوم
در این نوع از تقطیر، ایتدا مخلوط حرارت داده می شود تا به حالت جوش در آید. حال بخار های تشکیل شده، دارای جزء سبک مخلوط هستند و پس از عبور از کندانسور ها، تبدیل به مایع می شوند و از سیستم تقطر خارج می شوند. در این مرحله غلظت جزء سنگین مخلوط باقی مانده در مایع بیشتر می شود و نقطه جوش آن کم کم بالا می رود. بدین ترتیب، هر لحظه از عمل تقطیر، ترکیب مایع باقی مانده و قسمت بخار تغییر می کند.
اجزای برج تقطیر
برج های تقطیر به طور کلی دارای 4 جزء هستند.
برج تقطیر به صورت کلی دارای چهار جز است:
- برج (Tower)
- سیستم جوشنده (Reboiler)
- سیستم چگالنده (Condensor)
- اجزای جانبی
برج های تقطیر سینی دار (Tray Tower)
این نوع از تاور ها دارای یکسری صفحات فلزی با طراحی خاص هستند که با فاصله های معینی از هم قرار گرفته اند. به این صفحات سیتی گفته می شود و کاربرد آن ها ایحاد تماس بین فاز مایع و فاز گاز است. در این برج ها، فاز مایع از بالای برج وارد می شود و از طریق یک مجرای ریزش مایع به سمت پایین جریان پیدا می کند.
گاز از قسمت پایین برج وارد می شود و به سمت بالا حرکت می کند. گاز از سوراخ های سینی ها عبور می کند و به این دلیل که بر روی سینی ها لایه ای از مایع در حال حرکت است، گاز در درون مایع جاری بر روی سینی، پراکنده می شود و به شکل حباب در می آید. در این حالت، تماس بین فاز مایع و فاز گاز افزایش می یابد. به این صورت حباب های گازی که به مایع آغشته شده اند، به همراه تبادل حرارت در هر مرحله،سینی مربوطه را ترک می کنند و به سمت سینی های بالایی می روند و در نهایت، گاز تصویه شده از بالاترین نقطه برج خارج می شود.