برج تقطیر چیست؟ + کاربرد و انواع آنها

شاید در ابتدای شنیدن نام برج تقطیر این سوال در ذهن شما به وجود بیاید که برج تقطیر چیست و اینکه چه کاربردی دارد؟ در صنایع بزرگی همچون صنعت گاز، پتروشیمی و نفت به منظور جداسازی هیدروکربن ها از یکدیگر از برج تقطیر استفاده می شود. البته در قسمت های مختلفی از برج تقطیر به نام سینی تقطیر عمل جداسازی مواد مختلف همچون نفت خام انجام می گیرد.

در واقع از برج تقطیر در این صنایع به عنوان روش جداسازی دو مایع محلول در هم استفاده می شود. البته عملکرد برج تقطیر به نقطه جوش مایعات نیز بستگی دارد. در صورتی که دمای جوش مایعات متفاوت باشد کاربرد برج تقطیر در جداسازی مایعات بیشتر خود را نشان می دهد. در واقع می توان اینگونه بیان کرد که برج تقطیر فرایند فیزیکی برای جداسازی یک مایع از مایع دیگر است که البته بیشترین بازدهی آن در مایعاتی است که اختلاف دمای جوش بالاتری دارند.

برج تقطیر چیست؟

برج تقطیر را به نام برج جداسازی نیز می نامند. این بدین معنی است که برج تقطیر به عنوان یک وسیله کاربردی است که یک محلول با اجزای مختلف نظیر نفت در آن ریخته شود، بر اساس اختلاف در نقطه جوش اجزای تشکیل دهنده آن، اجزای آن به راحتی از یکدیگر جدا می شوند. برج تقطیر با توجه به کاربردی که دارد به صورت کوچک آزمایشگاهی و همچنین در مقیاس بزرگ صنعتی در پالایشگاه ساخته می شود.

برج تقطیر یکی از مهم ترین و پرکاربردترین روش های جداسازی است و مبتنی بر توزیع اجزا بین دو فاز مایع و گاز است. در واقع تقطیر به دلیل اختلاف نقطه جوش یکی از رایج ترین روش های جداسازی مواد از یکدیگر است. تقطیر یک فرآیند فیزیکی برای جداسازی اجسام با دمای جوش متفاوت است. نوع آزمایشگاهی برج تقطیر که ابعاد کوچک تری دارد جنس آن شیشه ای بوده و برای مقادیر کم مواد به کار می رود. البته نوع صنعتی برج تقطیر برای فرایندهای گاز طبیعی، تخمیر، فرآیند قطران زغال سنگ و پتروشیمی کاربرد دارد.

البته مهمترین استفاده از برج تقطیر در صنایع نفت به منظور جداسازی هیدروکربن های مختلف از یکدیگر است به این دلیل که نفت خام دارای ترکیب پیچیده چند جزئی است. در رابطه با جداسازی هیدروکربن های در برج تقطیر می توان بیان کرد که هیدروکربن هایی که نقطه جوش بالاتری دارند اغلب سنیگن تر هستند و هیدروکربن هایی که دمای جوش پایین تری دارند از برج تقطیر زودتر خارج می شوند.

همان طور که بیان کردیم برج تقطیر در صنایع مختلف همچون نفت و گاز، پتروشیمی و … ابعاد بزرگ تری دارند. در چشم انداز وسیع مهندسی شیمی، تعداد کمی از فرآیندها به اندازه تقطیر اهمیت بالاتری دارد. در قلب این فرآیند حیاتی، برج تقطیر قرار دارد که نقش بسزایی در صنایع بزرگ تر همچون صنعت نفت، گاز و پتروشیمی دارد. برج تقطیر دستگاهی استوانه‌ای بلند که نقشی محوری در جداسازی و خالص‌سازی مخلوط‌ها، از نفت خام تا دیگر مخلوط ها دارد.

عملکرد برج تقطیر

برج تقطیر به طور معمول در صنایع پتروشیمی، شیمیایی و دارویی برای تصفیه و جداسازی مواد شیمیایی مختلف استفاده می شود. البته طراحی و عملکرد یک برج تقطیر بسته به نوع مخلوط تقطیر شده و مشخصات محصول مورد نظر می تواند متفاوت از یکدیگر باشد. برج تقطیر در صنایع مختلف همچون صنعت نفت، گاز و پتروشیمی اغلب به صورت یک ظرف عمودی است که در تقطیر مخلوط های مایع استفاده می شود تا مخلوط را به اجزای جداگانه آن بر اساس نقطه جوش آنها جدا کند.

این مخلوط برای تولید بخار حرارت داده و سپس خنک و مجددا به شکل مایع متراکم می شود. اجزای مایع در سینی ها یا صفحاتی که در ارتفاعات مختلف در برج تقطیر قرار می گیرند، بر اساس نقطه جوش هر جزء جمع آوری می شوند. این امکان توسط برج تقطیر برای شما فراهم می شود تا مخلوط را به اجزای جداگانه آن جدا کنید، که سپس می تواند برای پردازش یا استفاده بیشتر از ستون خارج شود.

✅ مقالات دیگر:

ورق کامپوزیت

انواع برج تقطیر

انواع متنوعی از برج تقطیر در صنایع مختلف کاربرد دارد که شامل موارد زیر است:

• برج تقطیر سینی دار
  این نوع برج تقطیر با توجه به کارآیی که دارد در پالایشگاه ها مورد استفاده قرار می گیرد و جداسازی مایعات را به صورت مستقیم و غیر مستقیم انجام می دهد. البته یکی از این فرآیندها که در برج تقطیر سینی دار انجام می شود شامل جداسازی و تصفیه روغن است که در پی این فرآیند گرمای لازم برای رساندن مواد به دمای جوش منبع فراهم می‌شود.
• برج های تقطیر پرشده
  در برج های تقطیر پر شده، عمل جذب در واقع بخشی از فرایند تقطیر به حساب می آید. نحوه کار این برج تقطیر برخلاف برج های سینی دار است این بدین معنی است که در این مدل از برج تقطیر بخار از پایین برج و مایع از بالای برج خارج می‌شود. یکی دیگر از تفاوت این برج تقطیر با برج تقطیر سینی دار این است که ارتفاع این برج نسبت به برج سینی دار کمتر است.

تفاوت بین انواع برج تقطیر چیست؟

با توجه به اینکه این دو برج با یکدیگر شباهت هایی دارند اما در کنار آن نیز دارای تفاوت های زیادی با یکدیگر می باشند. یکی از تفاوت های بین این دو برج تقطیر این است که راندمان برج سینی دار از برج تقطیر شده بیشتر است. اما در برج پر شده با توجه به نوسان در توزیع، برخی از قسمت ها خشک می شوند که البته راندمان کاری نیز پایین می آید.

سخن پایانی

با توجه به کاربرد برج تقطیر در صنایع می توان آن را به عنوان مهمترین موارد مهم و ضروری در صنایع مختلف همچون پتروشیمی، نفت، گاز و … دانست. برج تقطیر تجهیزاتی است که یک مخلوط شیمیایی را بر اساس تفاوت در نقاط جوش و فرارها به بخش های آن جدا می کند. برج تقطیر به طور گسترده در صنایع مختلف برای کاربردهای مختلف استفاده می شود. در فرآیند تقطیر، اجزایی که نقطه جوش کمتری دارند یا فرارتر هستند، در فاز بخار مخلوط در حال جوش غنی‌تر خواهند بود. بنابراین، فاز مایع حاوی مواد فرار کمتری خواهد بود.

کارایی یک برج تقطیر به شدت به نقاط جوش مایعات بستگی دارد. اگر اختلاف نقطه جوش بین دو ماده زیاد باشد، جداسازی کامل ممکن است به راحتی با یک مرحله حاصل شود، در غیر این صورت بیش از یک مرحله لازم است که جداسازی مایعات انجام شود. البته عملکرد برج تقطیر به نقطه جوش مایعات نیز بستگی دارد. در صورتی که دمای جوش مایعات متفاوت باشد کاربرد برج تقطیر در جداسازی مایعات بیشتر خود را نشان می دهد. در واقع می توان اینگونه بیان کرد که برج تقطیر فرایند فیزیکی برای جداسازی یک مایع از مایع دیگر است که البته بیشترین بازدهی آن در مایعاتی است که اختلاف دمای جوش بالاتری دارند.

سوالات متداول

1- برج تقطیر برای چه مواردی استفاده می شود؟
برج تقطیر یک موارد مهم و ضروری در صنایع است که در تقطیر مخلوط های مایع استفاده می شود تا مخلوط را بر اساس تفاوت در فرارها به اجزای تشکیل دهنده آن جدا کند. برج تقطیر در صنایع در مقیاس بزرگ استفاده می شوند.
2- برج تقطیر چگونه کار می کند؟
به طور معمول در صنایع مایع ها با توجه به نقطه جوشی که دارند به صورت بخارات از داخل برج بالا می روند، از یک سری سینی سوراخ دار ساختاری عبور می کنند. همانطور که بخارات سرد می شوند، اجزای آنها بر اساس نقطه جوش آنها در سطوح مختلف در برج به مایع تبدیل می شوند.
3- ساختار برج تقطیر به چه شکل است؟
طراحی برج تقطیر شامل پارامترهای زیادی است که شامل ترکیبات محصول، دبی محصول، تعداد کل سینی ها، فشار عملیاتی، محل سینی خوراک، نسبت رفلاکس، حرارت ورودی دیگ بخار، حذف حرارت کندانسور، قطر و ارتفاع برج می باشد.
4- اصل اساسی در برج تقطیر چیست؟
اصل اساسی در برج تقطیر این است که مایعات مختلف در دماهای مختلف می جوشند. بنابراین هنگامی که یک مخلوط گرم می شود، ماده ای که نقطه جوش کمتری دارد ابتدا شروع به جوشیدن می کند و به بخار تبدیل می شود که می توان آن را جداگانه جمع آوری کرد.
5- میزان بازده برج تقطیر چقدر است؟
بازده برج تقطیر در صنعت برای هیدروکربن های سبک و سیستم های آبی حدود 60 تا 90 درصد و برای جذب و انتشار گاز حدود 10 تا 20 درصد تخمین زده شده است.