نفت کوره

 نفت کوره

نفت کوره ، یک فراورده جانبی
بیشتر نفت کوره‌های باقیمانده مصرفی در ایالات متحده آمریکا ، از خارج وارد می‌شود. این سوخت به قیمت بسیار ارزانی فروخته می‌شود (قبلا حدود 70 درصد قیمت نفت خامی که از آن تولید شده است) و بعنوان یک فراورده جانبی تلقی می‌گردد.

مشخصه‌های بحرانی نفت کوره
مشخصه‌های بحرانی نفت کوره عبارتند از گرانروی و مقدار گوگرد. در سالهای آینده ، با توجه به لزوم جلوگیری از آلودگی هوا ، مقدار بیشینه گوگرد ، بی شک ، کاهش خواهد یافت. در برخی نقاط ، فقط نفت کوره‌های کم‌گوگرد می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند و این گرایش ، رو به توسعه است.

نفت کوره سنگین
نفت کوره‌های سنگین که حاوی گوگرد بسیار کمی باشند، خواهان بیشتری دارند و به قیمتهای نزدیک قیمتهای نفتهای خام اولیه فروخته می‌شوند.

نفت‌های گرمایشی
هر چند مصرف فراورده‌های نفتی برای گرمایش فضا از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است، ولی این مصرف بر حسب محل و شرایط جوی تغییر زیادی می‌کند. در سالهای اخیر نیاز به نفتهای گرمایشی نسبتا کاهش یافته است، زیرا بر مصرف LPG (گاز نفتی مایع که برای گرمایش خانگی و پخت و پز بمصرف می‌رسد) افزوده شده است.

مهمترین نفت‌های کوره تقطیری
مهمترین نفت‌های کوره تقطیری ، نفت کوره شماره 1 و نفت کوره شماره 2 می‌باشند.

• نفت کوره شماره 1: این نفت کوره ، بسیار شبیه نفت سفید ، ولی معمولا دارای نقطه ریزش و نقطه نهایی بالاتری است. مشخصه‌های حدی آن عبارتند از تقطیر ، نقطه ریزش ، نقطه اشتعال و مقدار گوگرد. نقطه ریزش ، پایین‌ترین دمایی است که در آن ، یک روغن نفتی جاری می‌شود یا ریزش می‌کند. نقطه پایانی یا نهایی ، دمای حد بالا در تقطیر است.
• نفت کوره شماره 2: نفت کوره شماره 2 ، بسیار شبیه سوخت دیزلی شماره 2است. ذخایر گراکینگ شده نفت ، نفت سفید. سوخت دیزلی و نفتهای سبک چرخه کراکینگ بدست می‌آید که مشخصه‌های حدی آن ، عبارتند از مقدار گوگرد ، نقطه ریزش، تقطیر و نقطه اشتعال.

|+|

برج تقطیر

برج تقطیر

بطور کلی برج تقطیر شامل 4 قسمت اصلی می باشد:
1. برج (Tower)
2. سیستم جوشاننده (Reboiler)
3. سیستم چگالنده (Condensor)
4. تجهیزات جانبی شامل: انواع سیستمهای کنترل کننده، مبدلهای حرارتی میانی، پمپها و مخازن جمع آوری محصول.

• برج (Tower)
بطور کلی برجهایی که در صنعت جهت انجام عمل تقطیر مورد استفاده قرار می گیرند، به دو دسته اساسی تقسیم می شوند:
1. برجهای سینی دار (Tray Towers)
2. برجهای پرشده (Packed Towers)

برجهای سینی دار بر اساس نوع سینی های به کاررفته در آن به 4 دسته تقسیم می شوند:
1. برجهای سینی دار از نوع کلاهکی (فنجانی) (Bubble Cap Towers)
2. برجهای سینی دار از نوع غربالی (Sieve Tray Towers)
3. برجهای سینی دار از نوع دریچه ای(Valve Tray Towers)
4. برجهای سینی دار از نوع فورانی (Jet Tray Towers)
هر کدام از انواع برجهای مذکور دارای مزایا و معایبی هستند که در بخشهای بعدی مورد بحث قرار خواهند گرفت.

طرز کار یک برج سینی دار
بطور کلی فرآیندی که در یک برج سینی دار اتفاق می افتد، عمل جداسازی مواد است. همانطور که ذکر شد فرآیند مذکور به طور مستقیم یا عیرمستقیم انجام می پذیرد.
در فرآیند تقطیر منبع حرارتی (Reboiler)، حرارت لازم را جهت انجام عمل تقطیر و تفکیک مواد سازنده یک محلول تأمین میکند. بخار بالارونده از برج با مایعی که از بالای برج به سمت پایین حرکت می کند، بر روی سینی ها تماس مستقیم پیدا می کنند. این تماس باعث ازدیاد دمای مایع روی سینی شده و نهایتا باعث نزدیک شدن دمای مایع به دمای حباب می گردد. با رسیدن مایع به دمای حباب به تدریج اولین ذرات بخار حاصل می شود که این بخارات غنی از ماده فرار (ماده ای که از نقطه جوش کمتری و یا فشار بالاتری برخوردار است) می باشد.از طرفی دیگر در فاز بخار موادی که از نقطه جوش کمتری برخوردار هستند، تحت عمل میعان قرار گرفته و بصورت فاز مایع به سمت پایین برج حرکت می کند. مهمترین عملکرد یک برج ایجاد سطح تماس مناسب بین فازهای بخار و مایع است. هر چه سطح تماس افزایش یابد عمل تفکیک با راندمان بالاتری صورت میگیرد. البته رژیم جریان مایع بر روی سینی نیز از جمله عوامل مهم بر عملکرد یک برج تفکیک می باشد.

اینک به بیان عبارات و اصطلاحاتی که در این ارتباط (فرآیند تقطیر) کاربرد زیادی دارد پرداخته می شود.

خوراک (Feed)
مخلوط ورودی به داخل برج که ممکن است مایع، گاز و یا مخلوطی از مایع و گاز باشد، خوراک (Feed) نام دارد. معمولا محل خوراک در نقطه مشخصی از برج است که از قبل تعیین می شود. در برجهای سینی دار محل ورودی خوراک را سینی خوراک یا (Feed Tray) می نامند. از جمله مشخصات مهم سینی خوراک این است که از نقطه نظر درجه حرارت و ترکیب نسبی (کسر مولی) ، جزء مورد نظر با خوراک ورودی مطابقت داشته باشد. البته محل خوراک ورودی به حالت فیزیکی خوراک نیز بستگی دارد. معمولا اگر خوراک بصورت مایع باشد، همراه با مایعی که از سینی بالایی سرازیر می شود به درون سینی خوراک وارد می گردد. اگر خوراک بصورت بخار باشد معمولا آن را از زیر سینی خوراک وارد می کنند و اگر خوراک بصورت مخلوطی از مایع و بخار باشد، بهتر است که ابتدا فاز مایع و بخار را از هم جدا نموده و سپس به طریقی که گفته شد خوراک را وارد برج نمایند. ولی عملا به منظور صرفه جویی از هزینه های مربوط به تفکیک دو فاز بخار و مایع، عمل جداسازی به ندرت صورت می گیرد.

محصول بالاسری (Overhead Product)
آنچه از بالی برج به عنوان خروجی از آن دریافت می شود محصول بالاسری نامیده می شود که معمولا غنی از جزئی که از نقطه جوش کمتری برخوردار است می باشد.

محصول ته مانده (Bottom Product)
ماده ای که از پایین برج خارج می شود ته مانده یا محصول انتهایی (Bottom) نام دارد و معمولا غنی از جزء یا اجزائ سنگین تر (که از نقطه جوش بالاتری برخوردار می باشند) خواهد بود.

نسبت برگشت (پس ریز) (Reflux Ratio)
نسبت مقدار مایع برگشتی به برج بر حسب مول یا وزن به مایع یا بخاری که به عنوان محصول از سیستم خارج می شود را نسبت برگشتی می گویند و آن را با حرف R نشان می دهند.

نسبت برگشتی و اثرات آن بر شرایط کارکرد برج
با افزایش نسبت مایع برگشتی تعداد سینی های مورد نیاز جهت تفکیک (طول برج) کاهش می یابد، اما در مقابل آن بار حرارتی کندانسور و جوش آور و مقادیر بخار و مایع در طول برج افزایش می یابد. در این صورت نه تنها لازم است سطوح گرمایی مورد نیاز به آنها اضافه شود، بلکه به دلیل افزایش میزلن جریان مایع و بخار سطح مقطع برج نیز افزایش می یابد.
هنگامی که مقدار R زیاد باشد تعداد مراحل و طول برج به کمترین مقدار خود می رسد و تمام محصول بالاسری به عنوان مایع برگشتی وارد برج می شود و این حالت را برگشت کامل یا (Total Reflux) می نامند.
در شرایطی که R در کمترین مقدار خود باشد طول برج و تعداد مراحل در بیشترین مقدار خود خواهد بود و عمل تفکیک به شکل کاملی انجام نخواهد شد. مقدار عملی R معمولا بین حالت برگشت کامل و حداقل میزان R است. در بیشتر موارد مقدار مایع برگشتی بر روی درجه حرارت برج نیز تأثیر می گذارد. معمولا در یک برج تقطیر دمای انتهای آن به مراتب بیشتر از دمای پایین آن است و این اختلاف دما در طول برج وجود خواهد داشت. میزان جریان برگشتی به عنوان یک عامل کنترلی بر روی درجه حرارت سیستم خواهد بود.

• جوش آور (Reboiler)
جوش آورها که معمولا در قسمت های انتهای برج و کنارآن قرار داده می شود، وظیفه تأمین حرارت یا انرژی لازم را برای انجام عمل تقطیر به عهده دارند.
معمولا جوش آورها به عنوان یک مرحله تعادلی در عمل تقطیر و به عنوان یک سینی در برجهای سینی دار در نظر گرفته می شوند.

انواع جوش آورها
مهمترین انواع جوش آورها که در صنایع شیمیایی کاربرد زیادی دارند، عبارتند از:
1. دیگهای پوشش (Jacketted Kettle)
2. جوش آورهای داخلی (Internal Reboiler)
3. جوش آور نوع Kettle
4. جوش آور ترموسیفونی عمودی (Vertical Termosiphon Reboiler)
5. جوش آور ترموسیفونی افقی (Horizontal Thermosiphon Reboiler)
6. جوش آور از نوع سیرکولاسیون اجباری (Forced Circulation Reboiler)

در جوش آورهای ترموسیفونی یا جوش آورهای با گردش طبیعی، حرکت سیال بر اساس اختلاف دانسیته نقاط گرم و سرد صورت می پذیرد. این پدیده می تواند به دو صورت انجام پذیرد که عبارتند از :
1. جوش آوری با یکبار ورود سیال (Once – Thorugh Reboiler)
2. جوش آور با چرخش سیال (Recirculating Reboiler)

معیارهای موجود برای انتخاب جوش آور مناسب
بطور کلی نکاتی که در انتخاب یک جوش آور باید مد نظر قرار گیرد عبارتند از :
1. سرعت انتقال (حداقل سطح)
2. فضا و خطوط لوله لازم
3. سهولت نگهداری
4. تمایل به رسوب و جرم گذاری سیال
5. زمان اقامت سیال در فرآیند
6. پیداری عملیاتی
7. هزینه عملیاتی
8. افزایش میزان بخار تولیدی
هر کدام از جوش آورها مزایا و معایبی دارد که در کتب مرجع جمع آوری شده است. از این داده ها می توان برای طراحی اولیه کمک گرفت. ولی بطور کلی متداولترین و اقتصادی ترین
جوش آوری که در صنایع شیمیایی و پتروشیمی مورد استفاده قرار می گیرد نوع ترموسیفونی می باشد، خصوصا نوع افقی آن که در سیستمهای تقطیر کاربرد زیادی دارد.

انتخاب نوع Reboiler
انتخاب نوع Reboiler یا جوش آور به عوامل زیر بستگی دارد:
1. خواص فیزیکی سیال بویژه ویسکوزیته و تمایل به رسوبدهی سیال
2. فشار عملیات (خلأ یا تحت فشار)
3. روش قرار گرفتن تجهیزات و فضای قابل استفاده

مزایای جوش آورهای ترموسیفونی افقی
1. ابعاد واحدهای افقی از نقطه نظر طول لوله ها و وزن محدودیتی نداشته و بنابراین برای سطوح حرارتی بزرگ، نصب واحدهای افقی مطلوبتر و آسانتر می باشد.
2. از آنجائیکه در جوش آورهای ترموسیفونی افقی، سیال در داخل پوسته حرکت می نماید، از نظرعدم رسوب و جرم گذاری و سهولت در نگهداری و استفاده از آنها ترجیح دارد.
3. این جوش آورها از نظر طراحی هیدرولیکی سطوح مایع مجاز در سیستم، منعطف تر می باشند و جریان های با گرد بالایی را می توان بدون هیچ مشکلی در آن ایجاد نمود.
4. جوش آورهای ترموسیفونی افقی نسبت به نوع عمودی، افزایش نقطه جوش کمتری دارند و این مسئله در موارد خاصی کخ سیال نسبت به دما حساس بوده و یا سیستم در حالت خلأ عمل می نماید مزیتی مهم محسوب می گردد.

• چگالنده (Condenser)
نقش چگالنده در واقع تبدیل بخارات حاصل از عمل حرارت دهی به مخلوط، به مایع می باشد. این امر در اصطلاح میعان یا چگالش نامیده می شود و دستگاهی که در آن عمل مذکور انجام می شود چگالنده نام دارد. به طور کلی چگالنده ها به دو دسته اساسی تقسیم می شوند:
1. چگالنده های کامل (Total Condenser)
2. چگالنده های جزئی (Partial Condenser)
در صورتیکه تمام بخار بالای برج به مایع تبدیل شود و بخشی ازآن وارد برج شده و بخش دیگر وارد مخزن جمع آوری محصول گردد عمل میعان کامل (Total Condensation) انجام شده است. اما اگر بخشی از بخارات حاصل مایع شده و بخش دیگر به صورت بخار از کندانسور خارج شود به آن یک کندانسور جزئی گفته می شود. در کتب مرجع راهنمای انتخاب نوع کندانسور همراه با ضرایب انتقال حرارت کندانسور تهیه شده است.

 

 

|+|

: مشتقات غیر هیدروکربنی نفت

مشتقات غیر هیدروکربنی نفت

مشتقات غیر هیدروکربنی نفت خام ، معمولا شامل ترکیبات گوگرددار ، اکسیژن‌دار و ازت‌دار می‌باشد. نوع این مشتقات در نفت خام در نوع خود پالایش نفت نیز موثر می‌باشد. درصد این ترکیبات در نفت زیاد نیست. ترکیبات اکسیژن‌دار و گوگرددار ، تقریبا 2% نفت خام را شامل می‌شود. البته این درصد قابل تغییر است. این ترکیبات ، بیشتر در برشهای سنگین یافت می‌شوند و بنابراین حائز اهمیت می‌باشند.

ترکیبات گوگرددار
عملا کلیه نفتهای شناخته شده ، دارای گوگرد هستند. نفتهای بدست آمده از آمریکای جنوبی و خاورمیانه و خاور نزدیک بطور متوسط دارای گوگرد بیشتری است. در نفتهای خام ایران، در حد گوگرد استخراج شده از 1،22% در نفت هفت گل تا 2،46% در نفت خارک تغییر می‌نماید. نفتهای اروپای شرقی ، خاور دور ، هند ، پاکستان و برمه بطور متوسط از نفتهای خام سایر نقاط ، کم گوگردتر است.

نسبت درصد گوگرد زیاد در اکثر فرآورده‌های نفتی ، مضر است و حذف یا تبدیل آنها به مواد بی ضرر ، قسمتهای مهم کار پالایشگاه‌ها را تشکیل می‌دهد. وجود ترکیبات گوگردی در بنزین ، به علت خورندگی که در قسمتهای موتور ایجاد می‌نماید، مضر تشخیص داده شده است و مخصوصا در شرایط زمستانی به علت جمع شدن SO2 محلول در آب که در نتیجه احتراق بدست می آید، در محوطه میل لنگ موجب خورندگی بسیار می‌شود. به علاوه هرکاپتانهای محلول در مواد نفتی ، مستقیما در مجاورت هوا موجب خورندگی مس و برنج می‌شود. هرکاپتانها همچنین تاثیر نامطلوبی روی حساسیت سرب و ثبات رنگ فرآورده‌ها دارد. گوگرد آزاد در صورتی که وجود داشته باشد، خورنده است. سولفورها ، دی‌سولفورها و تیوفنها ، کمتر خورنده هستند؛ اما موجب کم شدن عدد اکتان در مجاورت تترااتیل سرب می‌شوند.

قسمت اعظم SH2 در موقع تقطیر نفت در درجات حرارت 330 و 400 درجه فارنهایت از نفت خارج می‌شود.

ترکیبات اکسیژن‌دار
این ترکیبات 2% ترکیبات نفتی را شامل می‌شوند و تا 8% افزایش می‌یابند. برخلاف ترکیبات گوگردار ، ترکیبات اکسیژن‌دار مانند اسیدهای نفتنیک ، در صنعت کاربرد دارند. از نظر اینکه اولین اسیدهای حاصله از نفت ، از مشتقات مونوسیکلوپارافینها (نفتنها) بوده‌اند، آنها را اسیدهای نفتنیک نام نهاده‌اند. علاوه بر اسیدهای نفتنیک ، اسیدهای آلیفاتیک نیز در نفت دیده شده‌اند. وجود فنلها در چکیده‌های کراکینگ ثابت شده و مقدار ناچیزی نیز در بنزین خام مشاهده شده است. به این جهت به نظر می‌رسد که فنلها در نفت خام وجود داشته باشند. به جز اسیدهای نفتنیک و ترکیبات فنلی ، استرها ، انیدریدها ، الکلها و ستنها و آلدئیدها در نفت مشاهده شده‌اند.

تهیه اسیدهای نفتنیک از نفت ، اهمیت تجارتی پیدا کرده و تولید سالانه به شدت افزایش یافته است. این اسیدها به شکل املاح فلزی خود مصرف می‌شوند. نفتناتهای سرب اهمیت زیادی دارند؛ زیرا به عنوان روغنهای مقاوم (در برابر فشار) و خشک کننده رنگها همراه با نفتنناتهای کبالت و منگنز مصرف می‌شوند. نفتناتهای مس به عنوان محافظ چوب و در ساختمان رنگهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. املاح دیگر در گریسها به منظور تهیه گریس مقاوم در مقابل اکسیژن مصرف می‌شوند.

ترکیبات نیتروژن‌دار یا ازت‌دار
ترکیبات نیتروژن‌دار ، 50% ترکیبات نفت را شامل می‌شوند. (نیتروژن به عنون عامل مسموم کننده کاتالیست در شکستن کاتالسیت‌ها می‌باشد.) در بعضی از نفتها ، نیتروژن وجود ندارد. با وجود مقدار کم ازت در نفت این درصد اهمیت زیادی در پالایشگاه‌ها پیدا می‌کند، زیرا ترکیبات نیتروژن‌دار را عامل اصلی مسموم کننده کاتالیزور در دستگاههای کراکینگ کاتالسیتی می‌دانند و نیز تشکیل صمغ را در موقع استفاده از بعضی فرآورده‌ها از قبیل سوختها ، به ترکیبات ازت‌دار نسبت می‌دهند.

ترکیبات ازت‌دار نفت را به دو گروه قلیایی و قلیایی خاکی تقسیم کرده‌اند. این تقسیم بندی ، بر مبنای قابلیت ترکیب این مواد با محلول اسید پرکلریک و اسید استیک قرار دارد. از ترکیبات ازت‌دار موجود در چکیده‌های حاصل از دستگاه تقطیر ، 25 الی 35 درصد جزو گروه قلیایی است. ترکیبات ازت‌دار گروه قلیایی به سادگی از نفت جدا می‌شوند و به این سبب تحقیقات زیادی روی آنها صورت گرفته است. مشتقات پیریدین و کینولین تنها ترکیبات ازت‌دار گروه قلیایی است که در محصولات سبک حاصل از دستگاه کراکینگ وجود دارد. از گروه قلیایی می‌توانیم از پیریدین‌ها ، کینولین‌ها ، آمین‌ها ، اندولینها و هگزا هیدرو کربازولها نام ببریم. از گروههای غیر قلیایی می‌توانیم از پیرولها ، اندولها و کربازولها نام ببریم.

ترکیبات فلزدار
در نفت ، علاوه بر ترکیبات مذکور ترکیبات فلزدار هم وجود دارد. در شیمی آلی با این عملکرد روبرو هستیم که برای مطالعه وجود ترکیبات معدنی در ترکیبات آلی معمولا از خاکستر ترکیبات آلی استفاده می‌شود. در مورد ترکیبات نفتی نیز خاکستر آنها استفاده می‌شود.

مقدار خاکستر یک نفت خام معمولی در حدود 0.01 تا 0.05 درصد وزنی می‌باشد. گر چه بعضی از ترکیبات فلزدار ممکن است واقعا مواد محلول در نفت باشد، اما قسمت اعظم آن را موادی تشکیل می‌دهد که یا در آبهای معلق در نفت خام محلول هستند و یا مربوط به مواد جامد معدنی‌اند که به شکل ذرات ریز در نفت خام پراکنده است. نتیجه تجزیه تعدادی از نفت خامهای مختلف ، وجود ترکیبات وانادیم (233ppm) ، نیکل (97ppm) ، آهن (31ppm) ، مس (1.1ppm) ، روی ، کلسیم ، منیزیم ، سرب و ... را ثابت نموده است.

 

» منبع: petroleumtimes

 

 

|+|

برج تقطير

بطور کلي برج تقطير شامل 4 قسمت اصلي مي باشد:
1. برج (Tower)

2. سيستم جوشاننده (Reboiler)

3. سيستم چگالنده (Condensor)

4. تجهيزات جانبي شامل: انواع سيستمهاي کنترل کننده، مبدلهاي حرارتي مياني، پمپها و مخازن جمع آوري محصول.

 برج (Tower)

بطور کلي برجهايي که در صنعت جهت انجام عمل تقطير مورد استفاده قرار مي گيرند، به دو دسته اساسي تقسيم مي شوند:

1. برجهاي سيني دار (Tray Towers)

2. برجهاي پرشده (Packed Towers)

برجهاي سيني دار بر اساس نوع سيني هاي به کاررفته در آن به 4 دسته تقسيم مي شوند:
1. برجهاي سيني دار از نوع کلاهکي (فنجاني) (Bubble Cap Towers)

2. برجهاي سيني دار از نوع غربالي (Sieve Tray Towers)

3. برجهاي سيني دار از نوع دريچه اي(Valve Tray Towers)

4. برجهاي سيني دار از نوع فوراني (Jet Tray Towers)

هر کدام از انواع برجهاي مذکور داراي مزايا و معايبي هستند که در بخشهاي بعدي مورد بحث قرار خواهند گرفت.

طرز کار يک برج سيني دار

طور کلي فرآيندي که در يک برج سيني دار اتفاق مي افتد، عمل جداسازي مواد است. همانطور که ذکر شد فرآيند مذکور به طور مستقيم يا عيرمستقيم انجام مي پذيرد.
در فرآيند تقطير منبع حرارتي (Reboiler)، حرارت لازم را جهت انجام عمل تقطير و تفکيک مواد سازنده يک محلول تأمين ميکند. بخار بالارونده از برج با مايعي که از بالاي برج به سمت پايين حرکت مي کند، بر روي سيني ها تماس مستقيم پيدا مي کنند. اين تماس باعث ازدياد دماي مايع روي سيني شده و نهايتا باعث نزديک شدن دماي مايع به دماي حباب مي گردد. با رسيدن مايع به دماي حباب به تدريج اولين ذرات بخار حاصل مي شود که اين بخارات غني از ماده فرار (ماده اي که از نقطه جوش کمتري و يا فشار بالاتري برخوردار است) مي باشد.از طرفي ديگر در فاز بخار موادي که از نقطه جوش کمتري برخوردار هستند، تحت عمل ميعان قرار گرفته و بصورت فاز مايع به سمت پايين برج حرکت مي کند. مهمترين عملکرد يک برج ايجاد سطح تماس مناسب بين فازهاي بخار و مايع است. هر چه سطح تماس افزايش يابد عمل تفکيک با راندمان بالاتري صورت ميگيرد. البته رژيم جريان مايع بر روي سيني نيز از جمله عوامل مهم بر عملکرد يک برج تفکيک مي باشد.

اينک به بيان عبارات و اصطلاحاتي که در اين ارتباط (فرآيند تقطير) کاربرد زيادي دارد پرداخته مي شود.

خوراک (Feed)

مخلوط ورودي به داخل برج که ممکن است مايع، گاز و يا مخلوطي از مايع و گاز باشد، خوراک (Feed) نام دارد. معمولا محل خوراک در نقطه مشخصي از برج است که از قبل تعيين مي شود. در برجهاي سيني دار محل ورودي خوراک را سيني خوراک يا (Feed Tray) مي نامند. از جمله مشخصات مهم سيني خوراک اين است که از نقطه نظر درجه حرارت و ترکيب نسبي (کسر مولي) ، جزء مورد نظر با خوراک ورودي مطابقت داشته باشد. البته محل خوراک ورودي به حالت فيزيکي خوراک نيز بستگي دارد. معمولا اگر خوراک بصورت مايع باشد، همراه با مايعي که از سيني بالايي سرازير مي شود به درون سيني خوراک وارد مي گردد. اگر خوراک بصورت بخار باشد معمولا آن را از زير سيني خوراک وارد مي کنند و اگر خوراک بصورت مخلوطي از مايع و بخار باشد، بهتر است که ابتدا فاز مايع و بخار را از هم جدا نموده و سپس به طريقي که گفته شد خوراک را وارد برج نمايند. ولي عملا به منظور صرفه جويي از هزينه هاي مربوط به تفکيک دو فاز بخار و مايع، عمل جداسازي به ندرت صورت مي گيرد.

محصول بالاسري (Overhead Product)

آنچه از بالي برج به عنوان خروجي از آن دريافت مي شود محصول بالاسري ناميده مي شود که معمولا غني از جزئي که از نقطه جوش کمتري برخوردار است مي باشد.
محصول ته مانده (Bottom Product)

ماده اي که از پايين برج خارج مي شود ته مانده يا محصول انتهايي (Bottom) نام دارد و معمولا غني از جزء يا اجزائ سنگين تر (که از نقطه جوش بالاتري برخوردار مي باشند) خواهد بود.
نسبت برگشت (پس ريز) (Reflux Ratio)

نسبت مقدار مايع برگشتي به برج بر حسب مول يا وزن به مايع يا بخاري که به عنوان محصول از سيستم خارج مي شود را نسبت برگشتي مي گويند و آن را با حرف R نشان مي دهند.
نسبت برگشتي و اثرات آن بر شرايط کارکرد برج

با افزايش نسبت مايع برگشتي تعداد سيني هاي مورد نياز جهت تفکيک (طول برج) کاهش مي يابد، اما در مقابل آن بار حرارتي کندانسور و جوش آور و مقادير بخار و مايع در طول برج افزايش مي يابد. در اين صورت نه تنها لازم است سطوح گرمايي مورد نياز به آنها اضافه شود، بلکه به دليل افزايش ميزان جريان مايع و بخار سطح مقطع برج نيز افزايش مي يابد.
هنگامي که مقدار R زياد باشد تعداد مراحل و طول برج به کمترين مقدار خود مي رسد و تمام محصول بالاسري به عنوان مايع برگشتي وارد برج مي شود و اين حالت را برگشت کامل يا (Total Reflux) مي نامند.

در شرايطي که R در کمترين مقدار خود باشد طول برج و تعداد مراحل در بيشترين مقدار خود خواهد بود و عمل تفکيک به شکل کاملي انجام نخواهد شد. مقدار عملي R معمولا بين حالت برگشت کامل و حداقل ميزان R است. در بيشتر موارد مقدار مايع برگشتي بر روي درجه حرارت برج نيز تأثير مي گذارد. معمولا در يک برج تقطير دماي انتهاي آن به مراتب بيشتر از دماي پايين آن است و اين اختلاف دما در طول برج وجود خواهد داشت. ميزان جريان برگشتي به عنوان يک عامل کنترلي بر روي درجه حرارت سيستم خواهد بود.

 جوش آور (Reboiler)

جوش آورها که معمولا در قسمت هاي انتهاي برج و کنارآن قرار داده مي شود، وظيفه تأمين حرارت يا انرژي لازم را براي انجام عمل تقطير به عهده دارند.
معمولا جوش آورها به عنوان يک مرحله تعادلي در عمل تقطير و به عنوان يک سيني در برجهاي سيني دار در نظر گرفته مي شوند.

انواع جوش آورها

مهمترين انواع جوش آورها که در صنايع شيميايي کاربرد زيادي دارند، عبارتند از:
.۱ ديگهاي پوشش (Jacketted Kettle)

۲. جوش آورهاي داخلي (Internal Reboiler)

۳.جوش آور نوع Kettle

۴. جوش آور ترموسيفوني عمودي (Vertical Termosiphon Reboiler)

۵. جوش آور ترموسيفوني افقي (Horizontal Thermosiphon Reboiler)

۶. جوش آور از نوع سيرکولاسيون اجباري (Forced Circulation Reboiler)

در جوش آورهاي ترموسيفوني يا جوش آورهاي با گردش طبيعي، حرکت سيال بر اساس اختلاف دانسيته نقاط گرم و سرد صورت مي پذيرد. اين پديده مي تواند به دو صورت انجام پذيرد که عبارتند از :

۱. جوش آوري با يکبار ورود سيال (Once – Thorugh Reboiler)

۲. جوش آور با چرخش سيال (Recirculating Reboiler)

معيارهاي موجود براي انتخاب جوش آور مناسب

بطور کلي نکاتي که در انتخاب يک جوش آور بايد مد نظر قرار گيرد عبارتند از :
۱. سرعت انتقال (حداقل سطح)

۲. فضا و خطوط لوله لازم

۳.. سهولت نگهداري

۴.تمايل به رسوب و جرم گذاري سيال

۵. زمان اقامت سيال در فرآيند

۶. پيداري عملياتي

۷. هزينه عملياتي

۸. افزايش ميزان بخار توليدي

هر کدام از جوش آورها مزايا و معايبي دارد که در کتب مرجع جمع آوري شده است. از اين داده ها مي توان براي طراحي اوليه کمک گرفت. ولي بطور کلي متداولترين و اقتصادي ترين
جوش آوري که در صنايع شيميايي و پتروشيمي مورد استفاده قرار مي گيرد نوع ترموسيفوني مي باشد، خصوصا نوع افقي آن که در سيستمهاي تقطير کاربرد زيادي دارد.
انتخاب نوعReboiler

انتخاب نوع Reboiler يا جوش آور به عوامل زير بستگي دارد:
۱. خواص فيزيکي سيال بويژه ويسکوزيته و تمايل به رسوبدهي سيال

۲. فشار عمليات (خلأ يا تحت فشار)

۳. روش قرار گرفتن تجهيزات و فضاي قابل استفاده

مزاياي جوش آورهاي ترموسيفوني افقي

1. ابعاد واحدهاي افقي از نقطه نظر طول لوله ها و وزن محدوديتي نداشته و بنابراين براي سطوح حرارتي بزرگ، نصب واحدهاي افقي مطلوبتر و آسانتر مي باشد.
۲. از آنجائيکه در جوش آورهاي ترموسيفوني افقي، سيال در داخل پوسته حرکت مي نمايد، از نظرعدم رسوب و جرم گذاري و سهولت در نگهداري و استفاده از آنها ترجيح دارد.
۳. اين جوش آورها از نظر طراحي هيدروليکي سطوح مايع مجاز در سيستم، منعطف تر مي باشند و جريان هاي با گرد بالايي را مي توان بدون هيچ مشکلي در آن ايجاد نمود.
۴. جوش آورهاي ترموسيفوني افقي نسبت به نوع عمودي، افزايش نقطه جوش کمتري دارند و اين مسئله در موارد خاصي کخ سيال نسبت به دما حساس بوده و يا سيستم در حالت خلأ عمل مي نمايد مزيتي مهم محسوب مي گردد.

• چگالنده (Condenser)

نقش چگالنده در واقع تبديل بخارات حاصل از عمل حرارت دهي به مخلوط، به مايع مي باشد. اين امر در اصطلاح ميعان يا چگالش ناميده مي شود و دستگاهي که در آن عمل مذکور انجام مي شود چگالنده نام دارد. به طور کلي چگالنده ها به دو دسته اساسي تقسيم مي شوند:
۱. چگالنده هاي کامل (Total Condenser)

۲. چگالنده هاي جزئي (Partial Condenser)

در صورتيکه تمام بخار بالاي برج به مايع تبديل شود و بخشي ازآن وارد برج شده و بخش ديگر وارد مخزن جمع آوري محصول گردد عمل ميعان کامل (Total Condensation) انجام شده است. اما اگر بخشي از بخارات حاصل مايع شده و بخش ديگر به صورت بخار از کندانسور خارج شود به آن يک کندانسور جزئي گفته مي شود. در کتب مرجع راهنماي انتخاب نوع کندانسور همراه با ضرايب انتقال حرارت کندانسور تهيه شده است.

 

|+|