طراحی، ساخت و راه اندازی واحد برج تقطیر و تصفیه

برج تقطیر چیست؟

برج تقطیر و تصفیه یا واحد تقطیر و واحد تصفیه یکی از مهمترین و رایج ترین تجهیزات مورد استفاده در فرآیند جداسازی هستند و بر اساس توزیع یک جزء بین جریان مایع و جریان گازی عمل میکنند. یکی از کاربردهای رایج برج تقطیر جداسازی اجزای نفت خام در پالایشگاه ها می باشد. نفت خام پس از عبور از فرآیند نمک گیری یا desalting ، توسط مبدل حرارتی پیش گرم شده و وارد برج تقطیر می شود.

نفت خام ترکیبی از هیدروکربن هاست. هدف از فرآیند تقطیر جداسازی ترکیبات هیدروکربنی به صورت برش های مختلف نفتی بر اساس اختلاف در نقطه جوش آنهاست.برج های تقطیر به لحاظ فشار عملیاتی به دو صورت تقطیر اتمسفری و تقطیر در خلا عمل می کنند.

برش های بالایی برج تقطیر شامل میعانات گازی (LPG) و نفتا، برش های میانی شامل سوخت جت و نفت سفید و برش های پایانی شامل ترکیبات سنگین نفتی مانند آسفالت، مازوت و کک می باشند.

اجزای برج تقطیر چیست؟

بصورت کلی برج تقطیر از چهار عضو اصلی تشکیل شده است:

• بدنه برج، سینی یا پکینگ
• ریبویلر: این تجهیز در قسمت پایینی برج قرار گرفته و انرژی و حرارت مورد نیاز برای تقطیر و تولید فاز گازی را فراهم می کند.
• کندانسور:کندانسور ها در قسمت بالایی برج تقطیر قرار دارند و معمولا به دو صورت کندانسور کامل و جزیی عمل و امکان تبدیل فاز گاز به مایع جهت بازگشت جریان مایع به برج تقطیر و جداسازی بیشتر را فراهم می کنند.
• تجهیزات کمکی شامل: سیستم های کنترل دما و فشار و دبی، تانک های جمع آوری،مبدل های حرارتی و پمپ

انواع واحد تقطیر و برج تقطیر و تصفیه

برج ها بر اساس ساختار داخلی آنها به دو دسته کلی تقسیم بندی می شوند:

برج تقطیر سینی دار

در برج های سینی دار جریان مایع پس از ورود به برج وارد سینی شده واز طریق حرکت از روی سینی ها به سمت قسمت پایینی برج هدایت می شود. در قسمت پایین برج جریان مایع توسط ریبویلر به فاز بخارتبدیل شده و به سمت بالا حرکت میکند و به واسطه ارتفاع مایع ایجاد شده بر روی سینی زمان ماند مورد نیاز جهت انتقال جرم بین فاز مایع و گاز، هنگام عبور گاز از سینی ها فراهم شده و انتقال جرم بین دوفاز صورت میگیرد. برج های سینی دار خود به چهار دسته ی کلی زیر تقسیم بندی می شوند:

• Jet Tray Towers
• .Sieve Tray Towers
• Bubble Cap Towers
• Valve Tray Towers

برج های پکینگ یا پر شده

برج های پرشده در درون خود شامل اجزایی هستند که به آنها فیلر یا پر کننده می گویند. فیلرها زمان و سطح تماس فاز مایع و جامد را افزایش داده و به این ترتیب بهره وری برج را افزایش می دهند. در این نوع برج نیز مانند برج سینی دار فاز مایع از قسمت بالایی و فاز بخار از سمت پایینی برج وارد برج شده و انتقال جرم در طول برج صورت میگیرد. از مزایای برج های پرشده افت فشار کمتر نسبت به برج های سینی دار می باشد.

برج های تقطیر به لحاظ فشار عملیاتی داخل برج به دو دسته زیر تقیم بندی می شوند:

• برج اتمسفریک
• برج خلا

برج های تقطیر اتمسفریک اولین و اساسی ترین مرحله در فرآیند پالایش نفت خام هستند. هدف اولیه ی برج تقطیر اتمسفریک جداسازی نفت خام به برش های سازنده آن جهت استفاده در فرآیندهای بعدی است.خروجی برج تقطیر اتمسفریک خوراک غالب سایر واحدهای فرآیندی پالایشگاه را تامین می کند. محصول خروجی از پایین ترین برش برج تقطیر اتمسفریک امکان تبخیر بیشتر در شرایط عملیاتی برج تقطیر اتسفریک را ندارد و بنابراین به عنوان خوراک وارد برج تقطیر خلا می شود. هدف از انجام این کار تولید برش های نفتی از نفت سنگین ته مانده برج است.

محصولات برج تقطیر کدامند؟

محصولات برج تقطیر اتمسفریک عبارت اند از:

• نفتای سبک
• نفتای سنگین
• نفت سفید
• بنزین
• دیزل
• باقی مانده سنگین برج تقطیر مانند مازوت

محصولات سنگین قسمت پایینی برج تقطیر در فشار حدود 20/1 فشار برج اتسفریک وارد برج خلا شده و تبخیر می شوند. فشار باید امکان جداسازی هیدروکربن ها را بدون نیاز به فرایند شکست فراهم می کند. محصولات برج تقطیر عبارت اند از:

• بنزین خلاء (VGO)
• باقی مانده برج خلا شامل کک و آسفالت

عوامل موثر در عملکرد واحد برج تقطیر و تصفیه

• عملکرد یک برج تقطیر تحت تاثیر عوامل زیر می باشد:
• شرایط خوراک شامل حالت فیزیکی، ترکیب درصد و میزان ذرات جامد
• شرایط جریان سیال درون برج
• محل قرار گرفتن سینی و یا ارتفاع پکینگ
• شرایط آب و هوایی

ترکیب درصد خوراکی ورودی خط عملیاتی برج تقطیر را تعیین می کند که مستقیما بر تعداد سینی های مورد نیاز در برج و محل قرار گیری سینی خوراک تاثیر گذار است.

شرایط نامناسب فاز بخار و مایع می تواند سبب مشکلات زیر در برج تقطیر شود:

1. ایجاد کف (foaming): این پدیده بدلیل وجود ذرات جامد در فاز مایع اتفاق می افتد.

2. ماندگی (entrainment): این پدیده زمانی اتفاق می افتد که افزایش دبی گاز مقداری از ذرات مایع را از سینی زیرین با خود حمل کرده و بدون اتفاق افتادن انتقال جرم بین فاز مایع و بخار آن را به سینی بعدی منتقل کند. این پدیده بدلیل کاهش زمان ماند فاز مایع و بخار راندمان برج را کاهش می دهد.

3. چکه کردن (weeping): این پدیده زمانی اتفاق می افتد که دبی فاز بخار نسبتا کم بوده و بخشی از سیال مایع بجای عبور از روی سینی و انتقال جرم، از سوراخ هایی که محل عبور گاز از سینی هستند به پایین ریخته می شود.

4. پدیده ریزش (dumping): اگر سرعت عبور گاز به بالای برج به شدت کم شود، قسمت زیادی از مایع روی سینی از سوراخ های روی سینی به سینی پایین تر سرازیر شده و از ناودانی عبور نمیکند. طبیعتا در این حالت انتقال جرم بین فاز مایع و بخار به طور مناسب اتفاق نمی افتد و بازدهی برج کاهش پیدا می کند.

5. طغیان (flooding): فاکتور اصلی در ایجان طغیان وجود اختلاف فشار زیاد در برج تقطیر و تصفیه است. در صورتی که اختلاف فشار بین دو سینی بسیار زیاد باشد، سرعت بالای فاز گاز سبب حمل حجم بالای از فاز مایع روی سینی به سینی بالاتر شده و با گذشت زما فاز مایه فضای بین سینی ها را اشغال کرده و طغیان اتفاق می افتد.

خرید، طراحی و راه اندازی واحد تقطیر و برج تقطیر و تصفیه

طراحی برج تقطیر باید به گونه ای باشد که امکان ایجاد پدیده های بالا به حداقل برسد. فاطر اویل مجری طراحی تولید و راه اندازی انواع برج تقطیرو تصفیه در ایران است. برای سفارش تولید برج تقطیر با ما تماس بگیرید.