مخزن تحت فشار برج: ستون فرآیند صنعتی - ستون تقطیر و جداسازی برای فرآوری شیمیایی
مقدمه برج تقطیر
برجهای تقطیر، تجهیزات صنعتی اصلی مبتنی بر فناوری جداسازی تقطیر هستند که طیف وسیعی از کاربردها را شامل میشوند. آنها نه تنها میتوانند نیازهای تحقیقاتی و آزمایشی آزمایشگاههای کوچک را برآورده کنند، بلکه نیازهای جداسازی در مقیاس بزرگ تولید صنعتی در مقیاس بزرگ را نیز برآورده میکنند. آنها جایگاه ضروری و مهمی را به ویژه در تولید مواد شیمیایی عمومی، صنعت پتروشیمی، فرآوری سوختهای تجدیدپذیر و سایر صنایع اشغال میکنند. اصل کار اصلی آنها استفاده از اختلاف نقطه جوش دو یا چند ماده شیمیایی در فاز مایع و از طریق مجموعهای از فرآیندها مانند گرمایش، تبخیر و میعان، جداسازی دقیق اجزای مختلف در مخلوط است تا مواد هدف با خلوص بالا به دست آیند و مواد اولیه یا محصولات نهایی واجد شرایط برای تولید و آزمایشهای بعدی فراهم شود.
نقطه جوش ارتباط نزدیکی با فشار خارجی دارد. تغییرات فشار مستقیماً بر دمای جوش مواد تأثیر میگذارد و این ویژگی همچنین اساس اصلی برجهای تقطیر برای تنظیم دقیق اثرات جداسازی است. به عنوان مثال، آب در دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد تحت فشار استاندارد اتمسفر (۱ بار) میجوشد. هنگامی که فشار به ۰.۱ بار کاهش مییابد، نقطه جوش آن به ۵۰ درجه سانتیگراد کاهش مییابد. منطق اصلی پشت این پدیده این است که فشار بخار آب در دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد دقیقاً برابر با ۱ بار است و در دمای ۵۰ درجه سانتیگراد معادل ۰.۳۱ بار است. هنگامی که فشار بخار با فشار خارجی متعادل شود، ماده میجوشد و تبخیر میشود.
به عنوان مثالی دیگر، جداسازی مخلوط اتانول-آب را در نظر بگیرید. فشار بخار اتانول در دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد ۲.۲ بار و در دمای ۵۰ درجه سانتیگراد ۰.۳۱ بار است که از فشار بخار آب در همان دما بیشتر است. هرچه فشار بخار بالاتر باشد، فراریت ماده بیشتر است. بنابراین، اتانول فرارتر از آب است و در حین حرارت دادن ابتدا تبخیر میشود. جداسازی مؤثر اتانول و آب را میتوان از طریق چگالش و جمعآوری انجام داد. در حال حاضر، سیستمهای تقطیر رایج در صنعت عمدتاً به دو نوع تقسیم میشوند - نوع سینیدار و نوع پر شده. از نظر شکل ساختاری، قابلیت اطمینان عملیاتی و ظرفیت تحمل فشار، تفاوتهای آشکاری بین این دو وجود دارد. نوع مناسب را میتوان با توجه به ویژگیهای مواد جدا شده، مقیاس تولید، شرایط کار تحت فشار و سایر نیازها، به صورت انعطافپذیر انتخاب کرد.
ظرفیت تولید برج تقطیر
ما یک سیستم تولید برج تقطیر کامل داریم که میتواند نیازهای تولید صنایع و مقیاسهای مختلف را به طور دقیق برآورده کند و ظرفیت تولید آن مشخصات مختلفی را پوشش میدهد. پارامترهای خاص به شرح زیر است: از نظر اندازه، قطر برج تقطیر را میتوان به صورت انعطافپذیر از 1000 میلیمتر تا 3400 میلیمتر تنظیم کرد و با فضای سایت و نیازهای ظرفیت پردازش مختلف سازگار شد. مشخصات کوچک میتوانند نیازهای آزمایشگاهها و شرکتهای کوچک و متوسط را برآورده کنند، در حالی که مشخصات بزرگ برای تولید در مقیاس بزرگ کارخانههای بزرگ شیمیایی مناسب هستند. از نظر وزن، بسته به تفاوت در اندازه، مواد و ساختار داخلی، وزن یک برج تقطیر واحد از 1500 کیلوگرم تا 7000 کیلوگرم متغیر است که برای حمل و نقل، بالابری و نصب و راهاندازی در محل مناسب است.
از نظر ظرفیت پردازش، ظرفیت استاندارد میتواند به ۱۰۰۰ تن در روز برسد که میتواند نیازهای جداسازی اکثر تولیدات صنعتی متوسط را برآورده کند. در عین حال، میتوانیم برجهای تقطیر با ظرفیت بالاتر را مطابق با نیازهای تولید در مقیاس بزرگ مشتریان سفارشیسازی و تولید کنیم، محدودیت ظرفیت استاندارد را بشکنیم و راندمان تولید را تضمین کنیم. از نظر دمای عملیاتی، دمای عملیاتی استاندارد برج تقطیر میتواند به ۲۷۵ درجه سانتیگراد برسد که میتواند با نیازهای جداسازی اکثر مواد متعارف سازگار شود. از طریق یک سیستم کنترل دقیق دما، میتوان دمای عملیاتی را به طور پایدار حفظ کرد و پایداری و ثبات اثر جداسازی را تضمین کرد و از تأثیر نوسانات دما بر خلوص محصول جلوگیری کرد.
مواد مورد استفاده و مزایای آنها
انتخاب مواد برج تقطیر مستقیماً مقاومت در برابر خوردگی، عمر مفید، اثر جداسازی و سناریوهای قابل اجرا را تعیین میکند. با توجه به نیازهای شرایط کاری مختلف، ما انواع مواد با کیفیت بالا را انتخاب میکنیم که هر کدام مزایای منحصر به فردی دارند. جزئیات به شرح زیر است:
فولاد کربنی:عمدتاً شامل مدلهایی مانند A36، A515، A516 و CRM0 هستند که از مزایای استحکام بالا، چقرمگی خوب و هزینه تولید متوسط برخوردارند. آنها دارای خواص مکانیکی پایدار هستند، میتوانند فشار و دمای خاصی را تحمل کنند و برای جداسازی تقطیری مواد غیر خورنده یا با خوردگی ضعیف و شرایط کاری فشار معمولی مناسب هستند و به طور گسترده در صنعت تولید مواد شیمیایی عمومی مورد استفاده قرار میگیرند.
فولاد ضد زنگ:این محصول که مدلهای متداول مانند 304، 316، 309، 310 و 321 را پوشش میدهد، از مزایای اصلی آن میتوان به مقاومت در برابر خوردگی، ضد پیری، بهداشت قوی و عدم واکنش شیمیایی با مواد اشاره کرد. این محصول میتواند با جداسازی مواد با خورندگی متوسط مانند اسیدها و قلیاها سازگار شود و دارای مقاومت عالی در برابر دمای بالا، عمر طولانی و نگهداری راحت بعدی است که برای صنایع پتروشیمی، مواد شیمیایی ظریف و سایر صنایع مناسب است.
آلیاژ نیکل:از جمله مدلهایی مانند ۲۰۰، ۴۰۰ و ۶۰۰ که مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی و دمای بالا دارند، میتوانند در برابر فرسایش محیطهای خورنده قوی مانند اسیدهای قوی، قلیاهای قوی و حلالهای آلی مقاومت کنند و از مقاومت مکانیکی بالایی برخوردار باشند. آنها برای صنایع شیمیایی، دارویی و سایر صنایع با نیازهای بالا به مواد مناسب هستند و میتوانند عملکرد پایدار تجهیزات را در درازمدت تضمین کنند.
آلیاژ ویژه:مانند آلیاژ 20، AL6XN، فولاد دوبلکس 2205 و غیره که دارای مزایای متعددی مانند مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر دمای بالا و استحکام بالا هستند، با شرایط کاری پیچیده و سخت سازگار میشوند، میتوانند نیازهای جداسازی خوردگی بالا، فشار بالا و دمای بالا را برآورده کنند و از پایداری و قابلیت اطمینان بسیار بالایی برخوردار باشند.
آلیاژ مس، آلیاژ آلومینیوم، آلیاژ تیتانیوم:آلیاژ مس رسانایی حرارتی عالی دارد و برای سناریوهای جداسازی که نیاز به راندمان انتقال حرارت بالا دارند مناسب است؛ آلیاژ آلومینیوم سبک وزن، رسانایی حرارتی خوب و هزینه متوسطی دارد و برای شرایط کاری کوچک و متوسط و بار سبک مناسب است؛ آلیاژ تیتانیوم مقاوم در برابر خوردگی، مقاوم در برابر دمای بالا و استحکام بالا است و برای شرایط کاری بسیار سخت مانند جداسازی تقطیر تحت خوردگی شدید، محیطهای با دمای بالا و فشار بالا مناسب است.
مواد داخلی و خارجی و عملیات سطح جوش
ما به ساخت دقیق برجهای تقطیر توجه میکنیم و عملیات تصفیه دقیقی را روی اجزای داخلی، سازههای خارجی و سطوح جوشکاری انجام میدهیم که نه تنها پایداری ساختاری و عملکرد آببندی تجهیزات را تضمین میکند، بلکه عمر مفید و اثر جداسازی تجهیزات را نیز بهبود میبخشد. روشهای خاص تصفیه به شرح زیر است: قطعات فولاد خارجی و سازهای ساخته شده از فولاد کربنی، همگی به صورت حرفهای رنگآمیزی شدهاند که میتوانند به طور مؤثر محیطهایی مانند هوا و رطوبت را ایزوله کنند، نقش ضد خوردگی و ضد زنگ را ایفا کنند و عمر مفید ساختار خارجی تجهیزات را افزایش دهند. بدنه از اتصال کانتینری نوع فلنجی استفاده میکند که عملکرد آببندی عالی دارد، برای جداسازی قطعات، بازرسی و نگهداری تجهیزات مناسب است و میتواند عدم نشتی را در حین کار تجهیزات تضمین کند و ایمنی عملیاتی را بهبود بخشد.
از نظر اجزای داخلی، قطعات کمکی کاملی شامل درپوشها، صفحات نگهدارنده بستهبندی، پکینگ، جمعکنندههای مایع، توزیعکنندههای مایع و غیره مجهز شدهاند. درپوشها میتوانند موقعیت اجزای داخلی را برای جلوگیری از جابجایی در حین کار ثابت کنند. صفحات نگهدارنده بستهبندی و پکینگ میتوانند سطح تماس گاز-مایع را افزایش داده و راندمان جداسازی را بهبود بخشند. جمعکنندهها و توزیعکنندههای مایع میتوانند توزیع یکنواخت و رفلاکس کافی مایع را تضمین کنند و پایداری اثر جداسازی را تضمین کنند. اجزای پایینی دو روش ثابت کردن را اتخاذ میکنند: اتصال پیچ و مهرهای یا جوشکاری، که میتوانند با توجه به شرایط کاری واقعی انتخاب شوند. اتصال پیچ و مهرهای برای نگهداری بعدی راحتتر است، در حالی که اتصال جوشکاری از پایداری ساختاری و عملکرد آببندی قویتری برخوردار است.
علاوه بر این، نازلها، لایههای عایق و غلافهای بیرونی جوش داده شده را میتوان به صورت انعطافپذیر و مطابق با نیازهای واقعی تولید مشتریان اضافه کرد. نازلها برای تغذیه، تخلیه و اضافه کردن مواد کمکی استفاده میشوند؛ لایههای عایق میتوانند اتلاف دمای داخلی تجهیزات را کاهش دهند، مصرف انرژی را پایین بیاورند و از بالا رفتن بیش از حد دمای سطح تجهیزات جلوگیری کنند و ایمنی شخصی اپراتورها را تضمین کنند. غلافهای بیرونی جوش داده شده میتوانند مقاومت در برابر خوردگی قطعات جوشکاری را بیشتر بهبود بخشند و از آسیب به اتصالات جوشکاری ناشی از خوردگی جلوگیری کنند. سینی به عنوان جزء اصلی داخلی برج تقطیر، انواع مختلفی از قبیل غربال، شیر، حباب و بافل را ارائه میدهد که میتوانند مطابق با الزامات فرآیند جداسازی انتخاب شوند تا تماس کامل گاز-مایع و جداسازی کارآمد تضمین شود.
مزایای فرآیندهای مختلف تقطیر و صنایع کاربردی آنها
با توجه به ویژگیهای مختلف مواد، الزامات جداسازی و مقیاسهای تولید، ما فرآیندهای تقطیر متنوعی را ارائه میدهیم. هر فرآیند مزایای منحصر به فردی دارد و برای سناریوهای مختلف صنعتی مناسب است. جزئیات به شرح زیر است:
تقطیر دستهای:عملکرد انعطافپذیر، میتواند با نیازهای جداسازی مواد در دستههای کوچک و چند گونه، با هزینه سرمایهگذاری کم تجهیزات و تنظیم آسان پارامترهای جداسازی، سازگار شود. این دستگاه برای آزمایشگاهها، کارخانههای شیمیایی کوچک و صنایعی با تولید چند گونه و دستههای کوچک، مانند صنایع شیمیایی مرغوب و تولید واسطههای دارویی مناسب است.
تقطیر مداوم:درجه بالایی از اتوماسیون، میتواند تولید مداوم و در مقیاس بزرگ را با راندمان جداسازی پایدار و خلوص یکنواخت محصول محقق کند. این دستگاه برای تولید صنعتی در مقیاس بزرگ، به ویژه برای صنایع پتروشیمی، فرآوری سوختهای تجدیدپذیر و سایر صنایع، مناسب است که میتواند راندمان تولید را تا حد زیادی بهبود بخشد و هزینههای نیروی کار را کاهش دهد.
تقطیر عریان سازی:همچنین به عنوان تقطیر عاری از گاز شناخته میشود، مزیت اصلی آن این است که میتواند اجزای فرار کم محتوا را در مخلوط به طور مؤثر، با اثر جداسازی دقیق و مصرف انرژی کم، حذف کند. این روش برای سناریوهایی مانند تصفیه فاضلاب، بازیابی حلال و حذف ناخالصیهای ناچیز در مواد اولیه شیمیایی، مانند حفاظت از محیط زیست و صنایع تولید کمکی مواد شیمیایی مناسب است.
تقطیر آزئوتروپیک:عمدتاً برای جداسازی مخلوطهایی با نقاط جوش مشابه که جداسازی آنها با تقطیر معمولی دشوار است، استفاده میشود. این دستگاه با افزودن یک عامل آزئوتروپیک، نقطه جوش اجزا را تغییر میدهد تا جداسازی کارآمدی حاصل شود. این دستگاه برای صنایع شیمیایی ظریف، دارویی، ادویهجات و سایر صنایع، مانند جداسازی عمیق اتانول و آب، تصفیه ادویهجات و غیره مناسب است.
تقطیر استخراجی:با افزودن یک استخراجکننده، فراریت نسبی اجزای مختلف در مخلوط را افزایش داده و راندمان جداسازی را بهبود میبخشد. این دستگاه میتواند موادی را که جداسازی آنها با تقطیر معمولی دشوار است، جدا کند و برای صنایع پتروشیمی، مواد شیمیایی خالص و سایر صنایع مانند جداسازی آروماتیکها و غیرآروماتیکها، استخراج فلزات نادر و غیره مناسب است.
تقطیر نهایی:همچنین به عنوان یکسوسازی شناخته میشود، دقت جداسازی بسیار بالایی دارد، میتواند محصولات هدف با خلوص بالا را به دست آورد و قابلیت کنترل عملیاتی قوی دارد. این روش برای صنایعی با نیازهای بسیار بالا به خلوص محصول، مانند دارو، مواد الکترونیکی، مواد شیمیایی پیشرفته و غیره، مناسب است و میتواند تضمین کند که کیفیت محصول مطابق با استانداردها باشد.
