برج تقطیر چیست و به چه فرآیندی تقطیر می گویند؟

تقطیریک روش آزمایشگاهی جهت تفکیک، جداسازی و تصفیه مایعات است. تقطیر از بهترین روش های خالص سازی مایعات است که با استفاده از حرارت مایع را تبخیر می کنند. سپس بخار تشکیل شده در ظرف های جداگانه ای متراکم و پخش می شوند و محصول تقطیر به دست می آید.

تقطیر به دو روش اصلی تقطیر ساده و تقطیر جزء به جزء که در موارد بسیاری مورد استفاده قرار می گیرد، انجام می شود. از ساده ترین فرآیند تقطیر تهیه گلاب یا تولید آب مقطر با دستگاه تقطیر (عرق گیری) (distillation machine) می باشد. دستگاه تقطیر ای جی یکی از نمونه های مناسب این دستگاه ها می باشد. 

تقطیر صنعتی به طور معمول در ستون های استوانه ای عمودی که ستون تقطیر و برج تقطیر نام دارند، انجام می گیرد. تقطیر منظور جدا کردن اجزا و مواد از یک مخلوط مایع است که با استفاده از جوشاندن و چگالش انتخابی قابل انجام می باشد.

 ممکن است فرآیند تقطیر یک جداسازی بخشی باشد و تراکم مواد خاص در آن مخلوط مایع زیاد باشند. برج تقطیر یا برج جداسازی از مهم ترین اجزای تقطیر مخلوط های مایع به حساب می آید به طوری که مخلوط را نسبت به میزان فراریت به اجزای تشکیل دهنده خود تفکیک می کند.

اندازه برج تقطیر در مقیاس کوچک آزمایشگاهی تا برج های بزرگ صنعتی متغیر می باشد. تقطیر جزء به جزء نوعی عملیات واحد در علم شیمی است. برج تقطیر به شکل وسیعی در صنایع شیمیایی که در آن باید مقدار زیادی از مایعات تقطیر شوند، مورد استفاده قرار می گیرد.

صنایعی که از تقطیر درآن استفاده می شود (دستگاه تقطیر)

 از جمله این صنایع می توان به صنایع فرآیندی نفت، محصولات پتروشیمی، گاز طبیعی، جدا نمودن هوای مایع، تخمیر، مکانیزم قطران زغال سنگ و تولید نمودن حلال های هیدروکربنی و دیگر صنایع مشابه اشاره نمود. اما گسترده‌ترین کاربرد آن در پالایشگاه های نفت خام است.

 در پالایشگاه ها، نفت خام یک محصول ترکیبی شیمیایی و چند جزئی است که اجزای مختلف آن باید از یکدیگر جدا شوند. محصولات به شکل ترکیبات شیمیایی خالص مورد توجه نیستند، بلکه هدف نهایی دستیابی به گروه های ترکیبی در بازه نسبتاً کوچک نقاط جوش است که به آن جزء می گویند. اسم تقطیر جز به جز هم از همین جا گرفته شده است.

طبق الزامات محصول و همچنین از نظر اقتصادی، جدا کردن بیش از حد اجزاء ارزشی ندارد. تقطیر یکی از رایج‌ترین روش‌های جداسازی است که در عین حال انرژی بر هم می باشد. به طوری که در یک پلانت شیمیایی معمولی، برج تقطیر در حدود ۴۰% از کل انرژی را مصرف می کند.

تقطیر صنعتی (دستگاه تقطیر)

 تقطیر صنعتی معمولاً در ستون های استوانه ای بزرگ عمودی انجام می شود که به آن برج تقطیر یا ستون تقطیر می گویند و دارای قطر حدود ۶۵ سانتی متر الی ۶ متر با ارتفاعی از حدود ۶ متر الی ۹۰ متر یا بیشتر می باشد.

 برج های تقطیر صنعتی غالباً به شکل پیوسته کار می کنند، مگر مواردی که در خوراک، دمای محیط، گرمایش و کندانس شدن اختلالی رخ دهد. بدین صورت که مقدار خوراک اضافی به شکل معمولی با محصولی که خارج می شود، برابری می کند.

 همچنین باید دقت کنید که میزان حرارت ورودی به ستون تقطیر ازطریق ری بویلر و محصول و خوراک وارد شده باید با میزان حرارت خارج شده از طریق کندانسور بالاسری و حرارت محصولات خروجی مطابقت و برابری داشته باشد.

به این شکل که حرارت ورودی به ستون تقطیر یک پارامتر بسیار مهم و حساس است که اضافه کردن حرارت بیش از حد یا حرارت پایین و ناکافی به ستون تقطیر می تواند باعث ایجاد کف، ایجاد حباب، ایجاد اشک و سر رفتن شود. به عنوان مثال جهت جداسازی اجزای محصول جریان خوراک به یک جزء تقطیر و یک جزء پایینی جداسازی می شود.

بدین صورت که معمولاً برج های تقطیر دارای خروجی متعدد در فواصل متفاوت ستون تقطیر می باشند. به طوری که محصولات مختلف که از نظر نقاط جوش با هم تفاوت دارند را می توان از یک ستون تقطیر که دارای جریان خوراک چند جزئی باشد، خارج کرد که در این صورت محصولات سبک که نقطه جوش پایینی دارند از بالای ستون و محصولات سنگین که نقطه جوش بالاتری دارند از خروجی پایین‌تر خارج می شوند.

 در برج های تقطیر صنعتی جهت جداسازی بهتر محصولات از رفلاکس های خارجی استفاده می کنند. رفلاکس به بخشی از مایع کندانس بالاسری اشاره می کند که دوباره به بالای برج تقطیر برگردانده شود. در داخل ستون تقطیر، مایع رفلاکس به سمت پایین حرکت می کند و خنک کردن و کندانس بخارات با خاصیت حرکت رو به بالا را فراهم می کند و باعث افزایش راندمان و کیفیت برج تقطیر می شود.

 هر چه رفلاکس یا سینی های بیشتری اضافه شود، جداسازی محصولات با نقطه جوش پایین از محصولات با نقطه جوش بالاتر، بهتر و کامل‌تر انجام می شود. طراحی و استفاده از برج تقطیر به ترکیب خوراک و همینطور ترکیب محصولات مورد نظر بستگی دارد.

برای تقطیر یک خوراک ساده دو جزئی از روش های تحلیلی مثل روش مک کیب، تیل یا معادله فنسک می توان استفاده کرد و برای محصولات چند جزئی از مدل های شبیه سازی جهت طراحی و کارکرد و ساخت بهره می برند.

از بشقاب های کلاهی یا سینی های کلاهکی برای برقراری تماس مناسب بین بخار بالا رونده و مایع پایین رونده در درون ستون تقطیر صنعتی استفاده می کنند. بازده و راندمان یک‌ سینی یا بشقاب معمولاً کمتر از مقدار صد درصدی تعادل تئوری در آن مرحله است.

به خاطر همین یک برج‌ تقطیر همیشه عملاً نسبت به تعداد بشقاب ها محاسبه می شود و جهت برقراری تعادل بین مایع و بخار در طی مراحل مختلف به بشقاب های بیشتری نیاز دارد. در تقطیرهای صنعتی، بعضی اوقات در ستون تقطیر به جای سینی از مواد پرکننده استفاده می شود.

مخصوصا وقتی که در ستون به قطرات کم فشار نیاز باشد، مثل وقتی که فرایند تحت خلاء انجام شود. مواد پرکننده مثل رینگ های راشینگ می توانند شامل پرکننده هایی با قرارگیری تصادفی با عرض حدود 5/2 الی 5/7 سانتی متر یا ورق های فلزی ساختار یافته می باشند. چون مایعات تمایل به ترکردن سطوح پرکننده دارند و بخارات نیز از روی این سطوح مرطوب عبور می کنند، انتقال جرم توسط این سطوح انجام می پذیرد. برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه خرید دستگاه تقطیر(دستگاه عرق گیری) به سایت ای جی https://ag777.com مراجعه کنید.