برج تقطیر در پالایشگاه چگونه کار می‌کند؟

یکی از بهترین و کاربردی‌ترین روش‌های جداسازی دو مایع که در هم محلول هستند، استقاده از برج تقطیر است. این برج که بر اساس نقطه جوش مایع‌ها عمل می‌کند، وقتی بسیار کاربردی می‌شود که بین دمای جوش مایع‌ها اختلاف وجود داشته باشد یعنی جداسازی با روش تقطیر یک روش فیزیکی برای جداسازی دو مایع از یکدیگر است که بیشترین راندمان آن در مایع‌هایی است که دارای اختلاف دمای جوش بیشتری هستند.

اجزای برج تقطیر

برج تقطیر به صورت کلی دارای چهار جز است:

برج (Tower)
سیستم جوشنده (Reboiler)
سیستم چگالنده (Condensor)
اجزای جانبی

۱. برج (Tower)

مهم‌ترین قسمت برج تقطیر، برج آن است. برج به صورتی است که درون آن سینی‌هایی وجود دارد و عمل تقطیر روی این سینی‌ها انجام می‌گیرد. نوع چیدمان، اندازه و تعداد سینی‌ها به نوع موادی که قرار است جداسازی شوند، بستگی دارد. در مقیاس صنعتی برج‌ها به دو دسته تقسیم می‌شود:

دسته اول) برج‌های سینی دار (Tray tower): در برج‌های سینی دار، فقط عمل جداسازی صورت می‌گیرد که می‌تواند به صورت مستقیم و غیر مستقیم باشد. گرمای لازم برای عمل تقطیر و رسیدن مواد به دمای جوش توسط منبع حرارتی تامین می‌گردد. موادی که روی سینی‌های برج جمع شده و حرارت می‌گیرد از بخاری که از برج به سمت بالا حرکت کرده و نیز از مایعی که از بالای برج به سمت پایین می‌آید تامین می‌شود. پس از جمع شدن مواد بر روی سینی‌ها و حرارت گرفتن آن‌ها، مواد کم کم به دمای حباب (یک قدمی نقطه جوش) نزدیک می‌شوند. وقتی مایع به این دما برسد، شروع به بخار شدن می‌کند که این بخار غنی از ماده‌ای است که دمای جوش کمتری دارد و به اصطلاح فرار است. از طرف دیگر، بخاری که رو به بالا می‌رود سرد شده و ماده‌ای که دمای جوش بالاتری دارد، تحت میعان قرار گرفته، به مایع تبدیل شده و به سمت پایین برج حرکت می‌کند.

مهم‌ترین نکته‌ای که در یک برج تقطیر باید رعایت شود و کلیدی‌ترین قسمت برج تقطیر است، ایجاد سطح تماس مناسب بین فاز مایع و بخار است به صورتی که هرچه سطح تماس بیشتر شود، عمل تفکیک با بازدهی بیشتری صورت می‌گیرد. برج‌های سینی دار انواعی مختلفی دارد که عبارتند از:

برج‌های سینی دار دریچه‌ای
برج‌های سینی دار کلاهکی
برج‌های سینی دار غربالی
برج‌های سینی دار فورانی

دسته دوم) برج‌های پر شده (packed tower): این نوع برج‌ها از قسمت‌هایی به نام پرکن تشکیل شده اند که علاوه بر تقطیر در فرآیند‌هایی همچون جذب نیز استفاده می‌شوند. در این برج‌ها عکس برج‌های سینی دار بخار از پایین و مایع از بالا خارج می‌شود و نیز ارتفاع کوتاه تری نسبت به برج‌های سینی دار دارند. در این برج‌ها هرچه فشار افت پیدا کند بازدهی برج افزایش می‌یابد که در نتیجه جداسازی بیشتری انجام می‌شود.

۲. سیستم جوشنده

سیستم جوشنده که وظیفه تامین گرما برج را بر عهده دارد، معمولا در انتهای برج و در کنار آن قرار دارد. در برج‌های سینی دار نیز از سیستم جوشنده به عنوان یک سینی در برج استفاده می‌کنند.

۳. چگالنده

کار این قسمت تبدیل بخار‌های خروجی از برج به مایع است. این عمل چگالش یا میعان نام دارد و چگالنده نام دستگاهی است که این کار را انجام می‌دهد. چگالده‌ها دو دسته اند: چگالنده کامل و چگالنده جزیی. در صورتی که تمام بخار‌های بالای برج مایع شود به نحوی که بخشی از آن وارد مخزن شده و بخش دیگر به داخل برج باز می‌گردد، میعان کامل صورت می‌گیرد. اگر قسمتی از آن به صورت مایع به داخل برج برگشته و بخش دیگر به صورت بخار از کندانسور خالی شود صورت گرفته است.

۴. اجزای جانبی برج تقطیر

پمپ: از پمپ‌ها در فرستادن مایع‌هایی با گرانروی بالا یا برای فرستادن مایع‌ها به ارتفاع بالا استفاده می‌شود.

جوش آور‌ها یا ریبویلر‌ها: برای به دست آوردن بخار و تامین حرارت برج از جوش آور‌ها استفاده می‌گردد. نوع "پوسته و لوله" ریبویلر‌ها، معروف‌ترین و کاربردی‌ترین ریبویلری است که استفاده می‌شود. مایعی که در ته برج جمع می‌شود توسط ریبویلر گرم شده و بعد از تبخیر به بالای برج می‌رود.

انواع جداساز‌ها: از جداساز برای جدا کردن فاز‌های مختلف مخلوط شده در هم استفاده می‌شود که اکثرا از اختلاف چگالی برای این عمل انجام می‌شود.

نازل: محل وضل شدن لوله‌های ورودی و خروجی به برج را نازل می‌نامند.

رفلاکس درام: از این قسمت برای جمع آوری و نکهداری محصولات با دمای پایین استفاده می‌گردد.

محصولات برج تقطیر

گوگرد
کوک نفتی
روغن‌های نفتی
واکس‌پارافین
آسفالت و قیر
گازوییل
نفت سفید
بنزین
گاز مایع

منبع:ستاره