بَسم اللّه الرّحمن الرّحیم

بَسم اللّه الرّحمن الرّحیم

شیمی صنعتی 2 موضوع: تقطیر تهیه و تنظیم: استاد مربوطه:

تقطیر منظور از تقطیر، در واقع جداسازی فیزیکی برش های نفتی در پالایشگاه است تقطیر تبخیر ناگهانی تقطیر با مایع برگشتی انواع تقطیر تقطیر نوبتی تقطیر مداوم اختلاف در نقطه جوش هیدروکربن های مختلف است اساس کار هرچه هیدروکربن ،سنگین تر باشد ، نقطه جوش آن زیادتر است و بلعکس

تقطیر تبخیر ناگهانی دراین نوع تقطیر،خطوطی از مواد نفتی که قبلاً در مبدل های حرارتی و یا کوره گرم شده اند، بطورمداوم به ظرف تقطیر وارد می شوند و تحت شرایط ثابت، مقدار ی ازآنها بصورت ناگهانی تبخیر میشوند. بخارهای حاصل بعد ازمیعان ومایع باقی مانده درپایین برج بعدازسردشدن بصورت محصولات تقطیرجمع آوری میشوند اگر بخار حاصل را بعد از مایع کردن دوباره به داخل برج برگردانیم -این مایع،مایع برگشتی خوانده می شود مایع برگشتی خلوص بسیارکم محصولات است. عیب این نوع تقطیر

نمونه دستگاه صنعتی تقطیر تبخیر ناگهانی

تقطیر با مایع برگشتی در این روش مایع برگشتی با بخارات در حال صعود در تماس قرار داده می شود تا انتقال ماده و انتقال حرارت، صورت گیرد.از آنجا که مایعات در داخل برج در نقطه جوش خود هستند،پس در هر تماس از بخار،تبدیل به مایع می شودو بلعکس. ابزار ما برای تغییر درجه جوش در این روش مقدار دراین روش، بخاطر استفاده از تماس بخار و مایع میتوان محصولات مورد نیاز را با هر درجه خلوص تولید کرد،البته به شرط اینکه به مقدار کافی مایع بر گشتی وسینی در برج موجود باشد مایع برگشتی و یا تعداد سینی های داخل برج می باشد. با افزایش مایع برگشتی به منظور افزایش درجه خلوص به همان مقدار مصرف سوخت نیز بالا می رود، چون این از نظر اقتصادی برای ما بصرفه نیست، تعداد سینی ها را در برج افزایش می دهیم.

تقطیر نوبتی این نوع تقطیر در قدیم بسیار متداول بوده، ولی امروز بعلت نیاز نیروی انسانی و ضرورت ظرفیت زیاد ، این روش کمتر مورد توجه قرار میگیرد موارد استفاده : در صنایع دارویی و رنگ و مواد آرایشی و به طور محدود در صنایع پالایش نفت

تقطیر مداوم در این روش برای یک نوع مخلوط ورودی مشخص و برش های تعیین شده شرایط عملیاتی ثابت بکار گرفته می شود در مقایسه با روش تقطیر نوبتی به مراقبت و نیروی انسانی کمتری احتیاج دارد از این روش به دلیل اقتصادی بودن درتمام عملیات پالایش نفت استفاده می شود

محصولات روش تقطیر مداوم عبارتند از 1-گاز اتان و متان بعنوان سوخت پالایشگاه 2-گاز پروپان و بوتان بعنوان گاز مایع و خوراک واحدهای پتروشیمی 3- بنزین موتور و نفتهای سنگین بعنوان خوراک واحد های تبدیل کاتالیستی برای تهیه بنزین بادرجه آروماتیسیته بالاتر 4-حلال ها 5- نفت سفید 6- سوخت جت سبک و سنگین 7- نفت گاز 8- خوراک واحد های هیدرو کراکینگ و واحد های روغن سازی 9- نفت کوره 10- انواع آسفالت ها.

برج های تقطیر بطور کلی برج تقطیر شامل 4 قسمت اصلی می باشد 1-برج 2-سیستم جوشاننده 3-سیستم چگالنده 4-تجهیزات جانبی شامل انواع سیستم های کنترل کننده ، مبدل های حرارتی میانی،پمپ ها و خازن جمع آوری محصول.

برج برج های مورد استفاده در صنعت: 1- برج های سینی دار 2- برج های پر شده برج های سینی دار الف: برج های سینی دار از نوع کلاهک های (فنجانی) ب: برج سینی دار از نوع غربالی پ : برج سینی دار از نوع در یچه ای ت: برج سینی دار از نوع فورانی .

طرز کار یک برج سینی دار بطور کلی فرآیند هایی که در یک برج سینی دار اتفاق می افتد، عمل جداسازی مواد است در فرآیند تقطیر بخار بالا رونده از برج با مایعی که از بالای برج بسمت پایین حرکت می کند ، بر روی سینی ها تماس مستقیم پیدا می کنند.این تماس باعث افزایش دمای مایع روی سینی می شود و در نهایت باعث نزدیک شدن دمای مایع به دمای حباب می شود .با رسیدن مایع به دمای حباب به تدریج اولین ذرات بخارحاصل می شود که این بخارات غنی از ماده فرار می باشد.ازطرف دیگردر فاز بخار مواردی 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. هرچه سطح تماس افزایش یابد عمل تفکیک با راندمان بالاتری صورت می گیرد.

2-سیستم جوشاننده: جوش آورها عموماً در قسمت انتهای برج و کنار آن قرار داده می شوند و وظیفه تأمین حرارت یا انرژی لازم را برای انجام عمل تقطیر به عهده دارند. معمولاً بعنوان یک مرحله تعادلی درعمل تقطیر و بعنوان یک سینی در برج های سینی دار در نظر گرفته می شوند

انواع جوش آورها مزایا

یک نمونه از جوش آور ترموسیفونی افقی

1- برج های تقطیر با سینی کلاهدار(کلاهکی) در این نوع برج ها ، تعداد سینی ها در مسیر برج به نوع انتقال ماده و شدت تفکیک بستگی دارد. قطر برج و فاصله میان سینی ها به مقدار مایع و گازی که در واحد زمان از یک سینی می گذرد وابسته است ،از آنجاییکه روی هر یک از سینی ها تغییر فاز رخ می دهد هر یک از این سینی ها یک مرحله تفکیک تلقی می شوند . برای اینکه بازدهی انتقال ماده در هر سینی به بیشترین حد برسد باید زمان تماس میان دو فاز و سطح مشترک آنها به بیشترین حد ممکن برسد

برج های تقطیر با سینی مشبک (غربالی) در این نوع برج ها ، اندازه مجراها یا شبکه ها باید چنان تعیین شود که فشار گاز بتواند گاز را از مایع با سرعتی مناسب عبور دهد. عامل مهّمی که دربازده این سینی ها مؤثر است، شیوه کارگذاری آنها در برج است اگراین سینی ها کاملاً افقی قرار نداشته باشند، بلندی مایع درسطح سینی یکنواخت نبوده و گذر گاز از همۀ مجرا ها یکسان نخواهد بود یک نکته قابل تأمل دراین نوع برج،خورندگی فلز سینی هاست چون براثر خورندگی ، قطر سوراخ ها زیاد می شود که در نتیجه مقدار زیادی بخار با سرعت کم از درون آن مجاری خورده شده گذر خواهد کرد

3- برج های تقطیر با سینی های دریچه ای این نوع سینی ها مانند سینی های مشبک هستند با این اختلاف که دریچه ای متحرک روی این مجرا را گرفته است. در صنعت نفت دو نوع از این سینی ها بکار میروند: 1-انعطاف پذیر: دریچه ها می توانند بین دو حالت خیلی باز یا خیلی بسته حرکت کنند. 2- صفحات اضافی: دراین نوع سینی ها دو دریچه یکی سبک که درکف سینی قرار می گیرد و دیگری سنگین که برروی سه پایه ای قرارگرفته، تعبیه شده است. هنگامیکه بخار کم باشد، تنها سرپوش سبک به حرکت درمی آیدواگر مقدار بخار از حد معینی بیشتر باشد ، هردو دریچه حرکت می کنند.

4- برج های انباشته(پر شده) دربرج های انباشته، به جای سینی ازتکه ها یا حلقه های انباشتی استفاده میشود.در برج های انباشته حلقه ها یا تکه های انباشته باید به گونه ای انتخاب شوند که دو هدف زیر را عملی کنند: 1- ایجاد بیشترین سطح تماس میان مایع و بخار 2-ایجاد فضای مناسب برای گذاشتن سیال از بستر انباشته. مواد انباشتی باید دارای تمایل ترکیب با سیال درون برج نباشند و نیز باید به اندازه کافی مستحکم باشندتا براثراستفاده شکسته نشود و تغییرشکل ندهند

برج های سینی دار برج های انباشته vs در برج های انباشته ،مواد معلق ته نشین شده وسبب گرفتگی و برهم خوردن جریان مایع می گردد به همین دلیل کارهای تعمیراتی در درون برج های سینی دارآسانتر انجام می گیرد.تمیز کردن برج های انباشته ، از آنجا که بیش از هر چیز آنها را خالی کرده و بعد آنها را تمیز نماییم ، بسیار پرهزینه خواهد بود دربرج های انباشته عموماً افت فشار نسبت به برج های سینی دار کمتر است ولی اگردر مایع ورود برج ،ذرات معلق باشد ،برج های سینی دار بهتر عمل می کنند در برج های سینی دار میتوان مقداری از محلول را به شکل فرآیندهای کناری از برج بیرون کشید، ولی در برجهای انباشته این کار شدنی نیست.. اگر برج بیش ازحدمتوسط باشد، برج سینی دار بهتر است زیرا اگر در برج های انباشته قطر برج زیاد باشد تقسیم مایع در هنگام حرکت از بستر انباشته شده یکنواخت نخواهد بود.

نقش چگالنده اساساً تبدیل بخارهای حاصل از عمل حرارت دهی به مخلوط،به مایع است. این امردر اصطلاح میعان یا چگالش نامیده می شود و دستگاهی که این عمل در آن رخ می دهد چگالنده نام دارد. 1-چگالنده های کامل سیستم چگالنده 2-چگالنده های جرئی

در صورتی که تمام بخار بالای برج به مایع تبدیل شود و بخشی از آن وارد برج شده و بخشی دیگر آن وارد مخزن جمع آوری محصول می گردد عمل میعان کامل انجام شده است. اما اگر بخشی از بخارهای حاصل مایع شده و بخشی دیگر بصورت بخار از چگالنده خارج شود به آن یک چگالنده جزئی گفته می شود.

برج خنک کننده ها وظيفه يك برج خنك كن باز، جذب گرما از يك فرايند و دفع آن به فضاي اتمسفر است كه اساساً اين دفع از راه تبخير صورت مي پذيرد.

سطوح انتقال حرارت، گرمترين نقطه اي است كه آب خنك كننده به آن مي رسد. حلاليت كربنات كلسيم در آب (CaCO2كه در برج خنك كن وجود دارد)، با دما رابطه معكوس دارد، در نتيجه در سطوح انتقال حرارت، امكان نشست رسوب كربنات كلسيم، به وجود مي آيد مشكلات برج خنك كن اغلب ناشي از ناخالصي آب مي باشد. در سيستم هاي خنك كن معمولا سه مشكل وجود دارد:خوردگي، تشكيل رسوب و رشد بيولوژيكي.

جداکننده ها ( separator ) همان طور که می دانیم سیال تولیدی از چاه ها معمولا بصورت دوفاز(نفت و گاز و بعضی مواقع نیز سه فاز مانند نفت و گاز و آب و یا نفت و گاز و ماسه سنگ) تولید می گردد. لذا لازم است که برای بمصرف رساندن هر فاز بطور جداگانه آن ها را به یک نحوی از یکدیگر جدا کنند این عمل جداسازی در ظروف مختلف که تحت طراحی بخصوصی تهیه شده اند انجام می گردد. این ظروف اطلاحا جداکننده یا تفکیک کننده separator نامیده می شوند. تفکیک کننده ها از نظر کلی تقریبا مشابه هستند ولی از نظر ساختمان تفاوت هایی با هم دارند.

انواع جداکننده از نظر ساختمان

تفکیک کننده های افقی معمولی ترین نوع تفکیک کننده همین مدل می باشد که در مواقعی که گاز زیاد بصورت محلول در مایع موجود است مورد استفاده قرار می گیرد. سطح تماس گاز و نفت در داخل ان زیاد است بدانمعنی که گاز و نفت در سطح بزرگتری قابل تفکیک از هم هستند. پس راحتر از هم جدا می شوند.

الف: برای یک مقدار معلوم نفت و گاز استفاده از این تفکیک کننده ارزانتر خواهد بود. ب: حمل و نقل و استفاده از آن راحت می باشد. ج: برای یک اندازه مشابه با مدل های دیگر نمونه ای افقی فضای بیشتری برای مایع و روسوبات دارد. از این رو درجه جداسازی سیال ها سه فاز نیز بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد. د: نفتی که تولید کف می کند foamy crude راحتتر در داخل این مدل از گاز جدا می گردد و این بدان معناست که سطح تماس بیشتری بین گاز و مایع درون تفکیک کننده موجود است. هـ: در مواردی که قرار است بمنظور گرم کردن نفت از سیم برق در داخل تفکیک کننده استفاده شود باز هم این مدل ارجعیت دارد. الف: در مورد نوسانات سطح مایع liquid surge ظرفیت آن نسبت به نمونه های دیگر متغیر می باشد و جندان مناسب نیست. ب: کنترل سطح تماس گاز و نفت بسیار مشکل است معایب: مزایا:

جداکننده های عمودی مدل دیگری از تفکیک کننده ها می باشد که بخصوص زمانی که نسبت گاز به نفت سیال مورد نظر کم باشد مورد استفاده قرار می گیرد. با مقایسه با نمونه افقی ، سطح تماس گاز و نفت در آن ها کم است. معایب الف: حمل و نقل آن بسیار مشکل است. ب: این مدل بسیار گران است. ج: برای مقدار ثابت گاز باتوجه به مدل قبل قطر آن خیلی زیاد است. مزایا الف: در مواردی که سطح مایع نوسان دارد طراحی و استفاده از ان راحتر و ساده تر است. ب: کنترل سطح مایع چندان مشکل نیست. ج: راحتتر از نمونه قبلی تمیز می شود.

جداکننده های کروی در حال حاضر از این مدل کمتر استفاده می شود. بخصوص وقتی که نفت تولید کف می نماید استفاده از آن به حداقل میرسد. مزایا معایب الف: نسبت به خرج ساختمان و عملیات روی آن مقدار گاز جدا شده در این حالت بیشتر خواهد بود. ب: براحتی قابل تمیز شدن است. ج: می توان براحتی از آن بعنوان تفکیک کننده ی سیار استفاده کرد. د: از نظر موقعیت جمع و جور می باشد و فضای کمی را اشغال می کند. الف: برای مقدار زیاد ظرفیت از نظر اقتصاد مناسب نیست. ب: در مورد نفتی که تولید کف می نماید راندمان کاری بسیار پایین است. ج: کنترل سطح مایع در ان محدود است.

مبدل های حرارتی (Heat Exchangers) مبدل های حرارتی دستگاه هایی هستند که به کمک آنها می توان در اثر تماس غیر مستقیم دو سیال، سیالی را گرم یا سرد نمود. اجزاء و قسمت هاي خارجي مبدل حرارتي

توضیح بیشتر

مبدل های حرارتی لوله ای در این مبدل ها اساس انتقال حرارت از نوع غیر مستقیم می باشد و مکانیزم انتقال حرارت جابه جایی می باشد این مبدل ها به دو دسته عمده تقسیم بندی می شوند دو لوله ای پوسته و لوله

مبدل های حرارتی دو لوله ای ساده ترین نوع مبدل های حرارتی دو لوله ای هستند که یک سیال از درون لوله داخلی می گذرد و سیال دیگر در فضای بین دو لوله جریان دارد. مبدل های حرارتی دو لوله ای زمانی کاربرد دارند که سطح تبادل کمی مورد لزوم باشد و در سرمایش و گرمایش هوا یا گازها کاربرد دارند.

مبدل های حرارتی دو لوله ای

مبدل های حرارتی پوسته و لوله یک سیال در لوله ها جریان می یابد در حالی که سیال دیگر درون پوسته و از روی لوله ها عبور می کند. جهت اطمینان از این که سیال درون پوسته از روی لوله ها می گذرد و در نتیجه انتقال حرارت بیشتری صورت می گیرد، موانعی در داخل پوسته قرار داده می شود.

مبدل های حرارتی پوسته و لوله

اژکتور یا تلمبه خلا اژکتور یا استخراج کننده وسیله ای است مکنده و خلاء ساز لذا به وسیله آن می توان مواد گازی و یا مایع یک ظرف را تخلیه و در آن تولید خلاء نسبی یا خلاء مطلق نمود.

ساختمان اژکتور و اساس کار آن اژکتور دارای ساختمانی شیپوری (Venturi ) است. هوا یا بخار فشرده از طریق یک لوله باریک ( (Nozzleبه سرعت جهش مانند ((Jet به فضای مخروطی شیپور هدایت می شود. مسلم است که فشار خروجی اژکتور از ورودی آن بیشتر است و علت بر نگشتن گاز از خروجی اژکتور به ورودی آن سرعت زیاد مخلوط آب و گازها در خرطومی ( (Diffuse اژکتور است.

موارد کاربرد اژکتورها تنها وسیله تولید خلاء در صنایع نفت و پتروشیمی 1) برای تصفیه و تفکیک نفت خام در پالایشگاه ها 2) تخلیه یک طرفه مایعات از دیگر استفاده های اژکتورهاست که در این حالت اژکتور همانند یک تلمبه عمل می نماید که در صنعت به Jet (Pump) معروف است.

P1 p2 T1 T2 در سیستم های تقلیل فشار گاز P1.T2=P2.T1 پس برای جلوگیری از ایجاد یخ زدگی استفاده از گرمکن ضروری است دمای گاز در شرایط استاندارد حدود 15درجه سانتیگراد می باشد گرمکن ها

ساختمان یک گرمکن

لوله (Pipe) تعریف: استوانه تو خالی فلزی ، پلاستیکی ، سیمانی و... است که برای انتقال سیال به کار می رود . درصنعت بر حسب اینکه سیال تحت چه خواصی باشد از لوله های مختلف استفاده می شود .

4- لوله مسی (Copper Pipe) : هدایت حرارتی آن زیاد است .در مقابل خاصیت خورندگی قلیاها بجز آمونیاک و اسید های آلی در غلظت های پایین از خود مقاومتنشان می دهد ، باید توجه داشت که هرگز از لوله مسی برای حمل جیوه استفاده نشود زیرا با آن ترکیب شده تولید ملقمه می کند . 5- لوله نیکلی (Nickel Pipe) : در مقابل تمام قلیاها حتی آمونیاک مقاومت می کند . نیکل و آلیاژهایش در صنعت ارزش زیادی دارند . از این رو بیشتر اوقات تبخیر کننده ها و لوله های درونی آنها از آلیاژهای نیکلی ساخته می شود

1- لوله فولادی :(Steel Pipe) فولاد یکی از مهمترین مصالح صنعتی است . در تحت شرایط مشخص خاصیت ضد خورندگی عالی از خود نشان می دهند . از این رو همیشه در ساختن لوله های حامل اسید سولفوریک سرد و غلیظ به کار برده می شود. 2- لوله چدنی Cast Iron Pipe) ) : در محیط اسید سولفوریک و قلیاها کمتر از فولاد خورده می شود . جنس چدن سخت و شکننده است . 3- لوله فولادی ضد زنگ Stainless Steel Pipe) : ) از آهن ، کرم ، نیکل و مقدار کمی فلزات دیگر ساخته می شود . در مقابل اسید های آلی و اسید نیتریک با غلظت های مختلف مقاوم است .

پایان تلخ ،بهتر ازتلخی بی پایان است . با تشکر...

بَسم اللّه الرّحمن الرّحیم