برجهای تفکیک کننده

برجهای تفکیک کننده

برجها :

برجها که از وسایل مهم و اساسی در عملیات تفکیک هستند، بشکل استوانه ساخته شده و بطور کلی به دو دسته تقسیم می شونهد.

1) برجهای تویر PACKED TOEWR

2) برجهای سینی دار TOWER WITH TRAYS

برجهای تفکیک تویر

این برجهای استوانه ای که درون آنها از موادی نظیر سرامیک ، سفالی ، چینی یا پلاستیکی پر شده است، برای ایجاد تماس بین بخارات وارد به قسمت تحتانی برج و مایعی که از بالا در برج جریان دارد، بکار می روند.

این مواد موجب ایجاد تماس بیشتر و بهتری را بین دو سیال بالا رونده و سر ریز شونده ، می شوند. مانند برجهای مورد استفاده در سیستمهای گلیکول در کارخانه هاغی گاز و گاز مایع.

برجهای سینی دار

در صنعت نفت این گونه برجها برای تفکیک هیدروکربورهای مایع به دو بخش یا به اجزاء تشکیل دهنده مایع بکار می روند، و در درون آنها تعدادی سینی فواصل معین قرار دارد

که این سینی ها بطور افقی و موازی هم در برج نصب شده اند.

درجه حرارت هر سینی ثابت بوده و با دمای سینی های بالائی و پائینی متفاوت است. حرارت داده شده به برج که توسط جوشاننده یا بخار آب تامین می شود، بستگی به جنس خوراک و نوع تفکیکی است که بایستی روی خوراک انجام گیرد.

در ضمن هر برج از دو قسمت تشکیل شده است.

1- قسمت اصلاح کننده RECTIFYING SECTION

2- قسمت پائینی لوله خوراک ورودی به برج بنام لخت کننده یا بخش تفکیک STRIPPING SECTION

اناوع مختلف سینیهای مورد استفاده در برجهای سینی دار

1- سینی با کلاهک حبابی BUBBLE CAP TRAY

2- سینی سوراخ دارد (مشبک) SIEVE TRAY

3- سینی دریچه ای VALVE TRAY

4- سینی نوع افشانکی JET TRAY

یک سینی با کلاهک حبابی از قسمتهای ذیل تشکیل شده است.

1-صفخه PLATE

2- کلاهک BUBBLE CAP

3- دیواره سینی WEIR

4- ناودان DOWN COMER

5- مجرای عبور گاز به سینی بالاتر CHIMNEY

برای ایجاد تماس بین دو فاز مایع و بخار، بایستی ارتفاعی از مایع بر روی سینی ها باقی بماند تا بخارات از این مایع عبور کرده به سینی های بالاتر برسند در این نوع سینی ها مایع در روی صفحه ای قرار میگیرد که در روی آن سوراخهائی تعبیه گردیده است در روی سوراخها بوسیله یک استوانه ارتفاعی ایجاد شده است. استوانه ها را (CHIMNEY) میگویند. و ارتفاع مایع بر روی سینی ها بوسیله ارتفاع همین استوانه ها معین می گردد برای اینکه مایع یک سینی بتواند سینی زیری بریزد، قسمتی از سینی به سمت بالا برگردانده شده و بدین ترتیب سدی در مقابل مایع روی سینی بوجود آمده و مایع زیرادی از این دیواره (WETR) میگذرد و از راه ناودان به سینی زیری میریزد و برای اینکه بخارات از راه ناودان به بالا نروند، این لوله را تا زیر مایع سینی پائینی ادامه میدهند.

زمانیکه مایع به سینی زیری میریزد، بخارات نیز از راه (CHIMNEY) به سینی بالاتر رفته پس از ورود به (CHIMNEY) بوسیله کلاهک بالای آن جهت بخارات عوض شده وارد مایع روی سینی میشوند. دور تا دور کلاهک در قسمت پائین شیار یا دندانه هائی وجود دارند که بخارات از راه آنها وارد مایع میشوند.

مزایای سینی های کلاهک دار

1- حدود تغییر پذیری آن زیاد است.

2- تماس یکنواخت و کامل بین بخار و مایع

3- افت فشار کم

4- ظرفیت زیاد

سینی مشبک (SIEVE TRAY)

صفحه ای است با سوراخهای زیاد و دایره شکل و بقطر 8 تا 15 میلی متر و یک دیواره نگهدارنده مایع باضافه یک ناودان جهت هدایت مایع از یک سینی به سینی پائین تر.

مایع روی سینی بوسیله عبور بخارانی که از سینی های زیری به بالا می آیند نگهداشته می شود و اگر سرعت بخار کم شود از سوراخها به زیر میریزد و راندمان را پائین می آورد .

مزایای سینی های مشبک با سوراخ دار

1- قیمت ارزان (تقریباً نصف قیمت سینی های کلاهک دار)

2- عمل خوب (تقریباً مانند سینی کلاهک دار)

3- راندمان آنها بهتر از نوع JET TRAY است.

سینی دریچه ای (VALVE TRAY)

این سینی شبیه سینی مشبک دارای سوراخهائی است که قطر آنها از سوراخهای سینی مشبک بزرگتر است و روی سوراخها، شیرهای یک طرفه ای قرار داده شده اند که می توانند با جریان بخارات در حال صعود در برج باز شوند.

این شیرها دو نوع اند یک نوع آن صفحه ایست با پایه هائی که متصل به صفحه هستند و نوع دیگر آن از دو قسمت تشکیل شده، یکی صفحه جابجا شوند و قسمت دیگر پایه های ثابت که روی سینی مستقرند. ایراد این نوع سینی ها این است که اگر در سرویس کثیف قرار گیرند دریچه ها چسبیده و کار برج را مختل میکنند. بنابراین حتماً بایستی در سرویس تمیز قرار گیرند.

مزایای سینی دریچه دار

1- قابل استفاده بودن در تغییرات زیاد سرعت بخار و مقدار مایع

2- ارزان تر از نوع سینی کلاهک دار هستند.

(JET TRAY)

این سینی دارای سوراخهائی بشکل نیم داره می باشد، که نیم دایره ها از سطح سینی جدا نشده بلکه قدری بسمت بالا زاویه دارند.

ناودانهای بکار رفته در آن مانند نوع کلاهک داراست و چون (CHIMNEY) در این نوع سینی ها وجود ندارد. سطح مایع در روی سینی بوسیله فشار بخاراتی که از سینی های زیری بالا می آیند نگهداری می شود و اگر سرعت بخارات کم شود مایع روی سینی از سوراخها به زیری بالا می آیند نگهداری می شود و اگر سرعت بخارات کم شود مایع روی سینی از سوراخها به زیر میریزد و راندمان برج را کم می کند. از مزایای این نوع سینی ها یکی ارزان بودن آنهاست و دیگری مناسب بودنشان برای یک مقدار ثابت بخار و مایع.

قاعده کلی عملیات در برجهای تفکیک

یک سیستم تفکیک بطور ساده شامل یک برج، جوشاننده، انباره محصول بالای برج و مایع برگشتی است. همانطور که در شکل مشاهده می شود. مقداری از محصول ، بخاران مایع شده بالای برج به عنوان مایع برگشتی جهت کنترل کردن دمای بالای برج برای بدست آوردن محصول خالصتری بکار می رود.

در قسمت پائین برج گرمای مورد نیاز برای جداسازی هیدروکربورهای سبکتر از سنگین تر و بالا بردن درجه خلوص مایع پائین برج از یک جوشاننده استفاده می شود.

در ضمن، در هر سینی چون تماس بین بخارات متماعد و مایع سر ریز بخوبی انجام میگیرد، موجب تبخیر جزء سنگین تر میشود بنابراین هرچه تعداد سینی ها بیشتر و کنترل دما ون فشار در برج دقیق انجام بپذیرد، میتوان دو جزء مخلوط با نقاط جوش نزدیک بهم را بهتر و با درجه خلوص بیشتری تفکیک کرد.

متغیرهائیکه در کنترل عملیات برج نقش اساسی دارند عبارتند از:

1- دما

2- فشار

3- مقدار جریان

4- سطح مایعات

بعضی از اشکالات قابل پیش بینی در یک برج تقطیر جزء به جز

1- خشک شدن سینی ها

2- مایع گرفتن حدفاصل سینی ها

3- کاف5ی نبودن درجه حرارت خوراک

4- کمبود یا قطع مایع پس ریز