انواع سینی در برج های تقطیر

انواع سینی در برج های تقطیر را در این مقاله خواهید شناخت. تقطیر پرکاربردترین فرآیند جداسازی در پالایشگاه‌های نفت و صنایع شیمیایی یا مینی پالایشگاه است. معمولاً برای جدا کردن مخلوطی از مواد برای به دست آوردن یک یا چند محصول مورد نظر استفاده می شود که با تماس بین بخارات بالارونده و مایعی که در داخل برج تقطیر جریان دارد به دست می آید.

برای تقویت تماس صمیمی بین بخار و مایع، برج تقطیر حاوی دستگاه های داخلی است. دستگاه های داخلی را می توان به دو دسته کلی دسته بندی کرد: نوع سینی و نوع بسته بندی. در این مقاله فاطر اویل به موارد داخلی سینی پرداخته ایم.

پیشنهاد مطالعه: روش طراحی برج تقطیر

سه نوع سینی جریان متقابل رایج ترین نوع کنتاکتورهای بخار و مایع در برج های تقطیر هستند. در نوع جریان متقاطع، مایع در سینی جریان می یابد و بخارات از طریق صفحه بالا می روند. مایع جاری از صفحه به صفحه از طریق فرودنده ها منتقل می شود. سطح معینی از مایع توسط یک سرریز خروجی روی صفحه حفظ می شود.

پرکاربردترین سینی ها در صنایع فرآیندی عبارتند از: 1. سینی درپوش حبابی، 2. سینی الک و 3. سینی شیر.

سینی های کلاهک حباب دار

در این سینی، بخارات از طریق بالابرها یا دودکش ها به داخل یک کلاهک بالا می روند، سپس از شکاف ها یا سوراخ های درپوش خارج می شوند و از طریق مایع اطراف سینی حباب می کنند.

بخارات و مایع برای اختلاط و انتقال جرم در تماس کامل هستند. مایع روی درپوش های سینی از پایین گیر فوقانی به سرریز خروجی و پایین آمدن به سینی زیر جریان می یابد. یک سر مایع روی سینی توسط یک سرریز خروجی در نزدیکی سرریز نگه داشته می شود.

مزایا

• اختلاط عالی از آنجایی که گاز/بخار از حوضچه مایع عبور می کند.
• احتمال گریه بسیار کم است. گریه پدیده ای است که در آن سرعت جریان گاز بسیار کم است و سرعت جریان مایع بسیار زیاد است و به همین دلیل مایع بدون هیچ گونه مخلوط شدن با گاز از صفحه به سمت پایین عبور می کند.
• سینی درپوش حباب دارای یک مهر و موم داخلی است که از تخلیه مایع در نرخ جریان گاز کم جلوگیری می کند. سینی درپوش حباب دار قادر است با نرخ بخار و مایع کم کار کند زیرا مایع و کف در عمق حداقل برابر با ارتفاع سرریز روی سینی محبوس می شوند.
• در سینی های کلاهک حبابی پدیده گریه وجود ندارد.

معایب

• معایب مربوط به سینی های حباب دار، گرادیان فشار بالا از طریق سینی ها است
• سینی های کلاهک حبابی در مقایسه با سینی های الک و نوع سوپاپ گران هستند.
• سینی های درپوش حبابی به فضای بیشتری روی سینی ها نیاز دارند، بنابراین تعداد دهانه های کمتری روی عرشه سینی های تکی وجود دارد.
• برای تولید سینی های حباب دار به نیروی کار زیاد و مواد بیشتری نیاز است.

سینی الک یکی از انواع سینی در برج های تقطیر

صفحه الک ساده ترین نوع صفحه با جریان متقاطع است. سینی شامل سوراخ‌های کوچک گرد، سوراخ‌هایی (⅛ تا 1 اینچی) است که روی عرشه سینی سوراخ شده‌اند. بخار از طریق سوراخ‌های کوچک روی کف سینی بالا می‌آید و به روشی نسبتاً یکنواخت از طریق مایع حباب می‌زند. سپس مایع در کف سینی بر روی سرریز جریان می یابد و از طریق سرریز به سینی زیر می رود.

سوراخ های روی سینی جلوه ای چند روزنه می دهد. سرعت بخار باعث می شود که مایع از سوراخ ها به سمت پایین جریان پیدا نکند. جریان مایع توسط پایین آمدن ها به پایین برج منتقل می شود و دستگاه سرریز به سرریز در کناره روی صفحه.

در صفحات غربال، مایع از جریان یافتن در سوراخ های سینی غربال توسط عمل جریان به سمت بالا گاز جلوگیری می شود. بنابراین، هنگامی که جریان گاز کم است، ممکن است مقداری یا تمام مایع از طریق سوراخ ها تخلیه شود و در واقع بخش هایی از منطقه تماس را دور بزند. به این پدیده گریه می گویند.

وظیفه سینی این است که بخار و مایع را با هم مخلوط می کند تا یک کف تشکیل شود. بخارات از طریق سوراخ های غربال سینی حباب می شوند، جایی که بخار در تماس نزدیک با مایع قرار می گیرد.

مایع روی سینی مخلوطی از بخار و مایع به شکل کف یا کف است. این فوم باید دوباره به بخار و مایع روی سینی و در پایین‌کن جدا شود. اگر فوم نتواند به سرعت از یک پایین‌آمده به سینی زیر تخلیه شود، مایع کف‌دار به سینی بالا برمی‌گردد. به این می گویند سیل.

مزایا

• سینی های الک از نظر طراحی ساده و از نظر هزینه کمتر از سینی های درپوش حبابی و نوع شیری هستند.
• سینی های غربال کار، نگهداری و تمیز کردن آسانی دارند.
• افت فشار در سینی های غربال نسبت به سایر سینی ها کمتر است.

معایب

• سینی های غربال در نرخ چرخش عملکرد ضعیفی از خود نشان می دهند زیرا آب بندی بخار-مایع مثبت وجود ندارد و در سرعت جریان پایین مایع از سوراخ ها “گریه” می کند و کارایی سینی را کاهش می دهد.
• بخارهای خروجی عمودی در سینی های غربال، ارتفاع کف بیشتری ایجاد می کنند، بنابراین پتانسیل سرگرمی مایع را افزایش می دهند.

سینی شیردار یا شیری

دهانه های سینی سوپاپ ها با درپوش های قابل جابجایی پوشانده شده اند که خود را با توجه به جریان بخار تنظیم می کنند. دریچه‌ها یا درپوش‌های سینی با نرخ بخار کم بسته می‌شوند، بنابراین از حرکت مایع به پایین از سینی جلوگیری می‌کنند. با افزایش نرخ بخار، دریچه بلند می شود و فضای باز برای جریان بخار نیز افزایش می یابد.

در سینی‌های شیردار، دهانه‌ها ممکن است بر اساس جریان بخار تغییر کنند، بنابراین سینی‌ها می‌توانند در محدوده وسیعی از نرخ جریان با راندمان جداسازی بالا و انعطاف‌پذیری زیاد کار کنند. به دلیل انعطاف پذیری و قیمت مناسب، سینی های سوپاپ تمایل به جایگزینی سینی های حباب دار دارند.

صفحه دریچه طوری طراحی شده است که این زهکشی یا “گریه” را به حداقل برساند، زیرا با کاهش جریان گاز، شیر تمایل به بسته شدن دارد، سطح کل دهانه برای حفظ تعادل فشار دینامیکی در سراسر صفحه تغییر می کند.

دریچه های روی سینی ها می توانند ثابت یا متحرک باشند. دریچه های ثابت به طور دائم باز هستند در حالی که دریچه های متحرک خود را مطابق با بخارهایی که از سوراخ های سینی بالا می روند تنظیم می کنند.

مزایا

• احتمال گریه بسیار کم است زیرا باز شدن دریچه متناسب با سرعت جریان بخار است، بنابراین هرچه سرعت جریان بخار کمتر باشد باز شدن آن کمتر است.
• سینی‌های شیر انعطاف‌پذیر هستند و می‌توانند با نرخ‌ها و ترکیب‌های خوراک متفاوت استفاده شوند.
• از آنجایی که مساحت جریان بخار با سرعت جریان متفاوت است، صفحات سوپاپ می توانند در دبی های پایین تری نسبت به صفحات غربال کار کنند، دریچه ها با نرخ بخار کم بسته می شوند.
• سینی های شیر ارزان تر از سینی های درپوش حباب دار و کمی گران تر از سینی های غربال هستند.
• در سینی های شیر، افت فشار کمتر از سینی های درپوش حبابی است. نرخ بخار بالاتر به معنای فشار دیفرانسیل بالا است.

معایب

• در سینی شیر متحرک، برخی از دریچه ها با کاهش سرعت جریان بخار شروع به بسته شدن می کنند و در نتیجه مساحت موثر سینی کاهش می یابد.
• سینی شیرهای متحرک نسبت به شیرهای ثابت بیشتر در معرض رسوب گرفتگی هستند زیرا معمولاً سطح بیشتری برای رسوب آلودگی دارند. این یک نگرانی جدی برای ستون هایی است که در شرایط شدید خاک و زباله، اشکال مختلف خوردگی، و تشکیل نمک نقطه شبنم کار می کنند.
• با باز و بسته شدن دریچه های متحرک، پایه های دریچه می توانند با لبه های دهانه تماس پیدا کنند که می تواند باعث فرسایش و افزایش خوردگی شود.

پشنهاد مطالعه: تاریخچه برج تقطیر