ستون‌های تقطیر و ساختارهای داخلی در آن‌ها
امروزه در صنایع شیمیایی عمده فرایندهای جداسازی توسط ستون‌های تقطیر صورت می‌گیرد و بیشترین هزینه‌ها نیز مربوط به جداسازی است. اصول عملیات تقطیر، جداسازی سیالات بر اساس تفاوت در نقطه‌جوش یا فراریت آن‌ها است. در صنعت انواع مختلفی از این برج‌ها وجود دارد که هرکدام با جزئیات خاصی طراحی‌شده‌اند که پاسخگوی فرآیندهای جداسازی متنوعی باشند.
ستون های تقطیر بسته
در این برج‌ها، خوراک ورودی به برج به‌صورت بستهای برای جداسازی اضافه می‌شوند. هنگامی‌که جداسازی برای یک بسته به‌طور کامل انجام شد، خوراک بعدی به همین صورت واردمی‌شود. ستون‌های تقطیر بسته هنگامی مورداستفاده قرار می‌گیرند که محصول شیمیایی با خلوص بالا مدنظر باشد. درنتیجه‌ی این روش؛ این واحد در صنایع دارویی و بیوتکنولوژی بیشتر استفاده می‌شود.
ستون های تقطیر پیوسته
برخلاف روش قبل، ستون‌های تقطیر پیوسته می‌توانند فرایند جداسازی را با یک جریان بدون توقف از خوراک انجام دهند. در حین فرایند وقفه‌ای نخواهد بود مگر به دلیل وجود مشکلات فنی در تأسیسات و موارد ازاین‌دست. این برج‌ها توان عملیاتی بالایی دارند و متداول‌ترین نوع ستون‌های تقطیر هستند. در پتروشیمی‌ها و پالایشگاه‌ها استفاده از واحدهای تقطیر پیوسته متداول‌تر است. طراحی و عملیات ستون‌های تقطیر به نوع خوراک و محصولات مطلوب آن بستگی دارد. در ستون‌هایی که دارای ورودی چندجزیی خوراک هستند، طراحی و کنترل عملیات نیاز به مدل‌سازی‌های پیشرفته کامپیوتری دارد. در واحدهای تقطیر پیوسته، نیاز است تا برخی متغیرها نظیر درصد ترکیب محصولات و دمای عملیاتی توسط تجهیزات پیشرفته کامپیوتری کنترل شوند.
انواع ساختار های داخلی ستون های تقطیر
- ستون‌های طبقه‌ای (tray column) – در این ستون‌ها، طبقه‌هایی به شکل سینی با طرح‌های مختلف طوری قرار داده‌شده‌اند تا سطح تماس مناسبی بین مایع و گاز ایجاد کنند تا جداسازی بهتر انجام شود. هرچه تعداد این طبقه‌ها بیشتر باشد، سطح تماس مایع-بخار هم افزایش‌یافته و می‌توان استنباط کرد که جداسازی بهتر انجام می‌شود. البته تعداد زیاد سینی‌ها ممکن است برای هر فرایندی له لحاظ اقتصادی مناسب نباشد.
- ستون‌های دارای بسترهای متخلخل(packed column) – بجای قرار دادن سینی در طول ستون، از چندین بستر متخلخل برای ایجاد سطح تماس بین مایع و بخار استفاده می‌شود.این سطوح متخلخل ورقه‌های فلزی چین‌دار با تعدادی حفره هستند و طوری نسبت به هم قرار دارند تا بیشترین سطح تماس ایجاد شود و بخارها مسیرهای پیچیده‌ای را تا رسیدن به بالای برج طی کنند. مطالعاتی بر روی سطوح این بسترها انجام‌شده تا با بهینه‌‌سازی‌های لازم، بازدهی فرایند را افزایش دهند. این مدل ساختارهای داخلی مزیت‌هایی نسبت به حالت قبل دارند. در ستون‌ها کمتر گرفتگی پیش می‌آید و نیاز به ستون‌های مرتفع برای جداسازی وجود ندارد. همچنین بازدهی جداسازی در این ساختار بیشتر است.
انواع ستون های تقطیر پیوسته
ستون های تقطیر پیوسته از چند جهت دسته‌بندی می‌شوند:
ماهیت خوراک ورودی برای جداسازی
- ستون دوتایی – که جریان خوراک شامل دو جز است.
- ستون ای چند جزئی – که جریان خوراک حاوی بیش از دو ترکیب است.
تعداد جریان های محصول(Product) هر ستون
- ستون‌های چند محصولی – که در این نوع هر ستون چندین محصول خروجی دارد.
محل خروج جریان خوراک اضافه که باعث کمک به فرایند جداسازی می‌شود
- تقطیر استخراجی – که خوراک اضافی از پایین خارج می‌شود.
- تقطیر آزئوتروپیک – که خوراک اضافی از بالا با جریان محصول خارج می‌شود.
اجزای اصلی ستون های تقطیر
این ستون‌ها از چندین جز تشکیل شده‌اند که هر یک از آن‌ها برای بهبود انتقال حرارت و انتقال مواد استفاده می‌شود. اجزای یک نمونه ساده از واحد تقطیر به شرح زیر است:
- یک هسته عمودی که جداسازی ترکیبات مایع در آن انجام می‌گیرد.
- سطوح داخلی ستون که ممکن است از صفحات و سینی‌هایی تشکیل شده باشد و یا دارای بستهای متخلخل باشند.
- یک ریبویلر که حرارت مورد نیاز برای جداسازی را فراهم می‌کند.
- یک کندانسور یا چگالنده که بخار خارج شده از بالای برج تقطیر را خنک کند.
- یک نگهدارنده برای حفظ بخارها چگالش یافته به طوری که در برج رفلاکس رخ دهد و مایع مجددا به ستون تقطیر بازگردد. در قسمت محصول بالایی جداشده و ترکیب دیگر که ممکن‌است در اثر گرما بالا رفته باشد به برج بازمی‌گردد.
هسته عمودی محل نگهداری سطوح داخلی بوده و به همراه ریبویلر و چگالنده یک واحد تقطیر را تشکیل می‌دهند. در پالایشگاه‌ها در واحدهای تقطیر ممکن‌است از تعداد متعددی چگالنده در ارتفاعات مختلف ستون تقطیر استفاده کنند و هربخش محل جداسازی یکی از برش‌های نفتی باشد.
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.