بخشی از مقاله
چکیده
راندمان کمتر سینی های غربالی در میان تجهیزات داخلی برج تقطیر یکی از مشکلات عمده در طول سالیان بوده است. ترکیب سینی و آکنه یکی از راه حل ها برای این مشکل بوده است که در نتایج آزمایشگاهی نویسندگان مختلف گزارش شده است. برای این منظور به مدلسازی هیدرولیکی سینی غربالی همراه آکنه در این تحقیق پرداخته شده است. شبیه سازیهای متعدد سه بعدی ، گذرا، دوفازی از دیدگاه اولرین -اولرین، برای حل معادلات انجام گرفته است. برای این منظور از نرم افزار Fluent.6.3.26 استفاده شد.
شرایط عملیاتی دبی گاز و دبی مایع به منظور پیش بینی رفتار مدل مورد ارزیابی قرار گرفت. معادلات در دو قسمت فضای متخلخل و غیر متخلخل، با ضریب درگ مخصوص هریک حل شدند. افزایش کسر حجمی گاز در نقاط مربوط به کف سینی ، افزایش ارتفاع زلال مایع و دانسیته ی سرکف و افت فشار مرطوب و نحوه ی توزیع مایع در سرکف در سینی غربالی همراه آکنه و نحوه ی توزیع سرعت مایع در محیط متخلخل، از نتایج این تحقیق است.
کلمات کلیدی: سینی غربالی همراه آکنه، سینی غربالی، ارتفاع زلال ، افت فشارمرطوب
مقدمه
سینی های غربالی به طور گسترده دربرج های انتقال جرمی به کاربرده میشوند زیرا دارای درجه ی اطمینان و سهولت کاربرد بیشتری هستند. تنها نقطه ی ضعف آنها این است که راندمان انتقال جرمی کمتری را در مقابل سایر تجهیزات داخلی برج تقطیر دارا هستند. افزایش هزینه های انرژی در سال های اخیر منجر به کاربردن آکنه های دارای راندمان بیشتر، نسبت به سینی ها شده است.
چانگ و اسپانگولو 3اولین افرادی بودند که ترکیب سینی غربالی را با آکنه از نوع مش تحقیق کردند.
کار آزمایشگاهی آنها در برجی به قطر31/1 سانتیمترانجام شد. آنها تاثیر آکنه به ضخامت 25میلیمتر را برروی سینی از نوع مش 4 بررسی کردند. نتایج آنها نشان داد که آکنه سبب افزایش افت فشار تر و افت فشار حفره ای5 وکاهش ماندگی تا 30 درصد در سرعت های پایین گاز و تا 80 درصد در سرعت های بالای گاز میشود. آن همچنین سبب افزایش ظرفیت و راندمان برج نیز میشود. افزایش لایه ی نازکی از آکنه را برروی سینی غربالی معمول به عنوان کم هزینه ترین تکنیک جهت بازسازی7 سینی های واحدهای فرایندی گزارش کردند.
مواد مورداستفاده ی عملیاتی آنها آب و الکل بود . آنها تغییرات سیستم را در دامنه ی وسیع شرایط عملیاتی در سیستم تقطیر با قطر 15/3سانتیمتر بررسی کردند. فاصله ی بین سینی ها 31/8 سانتیمتر میشد. یافته های آنها نشان داد که نصب آکنه بازده مورفری را از 40 تا 50 درصد افزایش میدهد وسبب افزایش افت فشار تا میزان 20 درصد میشود. اخیرا تلاش های متعددی جهت بهینه سازی ساختار سینی غربالی و اثر پارامترهای مختلف برروی آن صورت پذیرفته است.
برای نمونه اثر افزایش المنت حرارتی برروی سینی غربالی را بررسی کردند. المنت حرارتی با ایجاد جریان همرفت، سبب یکنواختی توزیع مایع و گاز برروی سینی می شد که می توانست در بهبود راندمان انتقال جرمی سینی غربالی نقش اساسی داشته باشد. زارعی و همکاران پیش بینی رفتار سینی غربالی حاوی ورودیهای خاص منافذ بخار 9را انجام دادند و آن را با نتایج سینی غربالی آزمایشگاهی سولاری و بل10 مقایسه کردند.
مطالعات آنها نشان داد که در این نوع از سینی ها افت فشار و ارتفاع زلال کمتر از سینی های غربالی معمولی است و به دلیل مسیر مماسی حرکت گاز برخلاف سینی غربالی که به حالت قائم می باشد، زمان ماند بیشتری برای فاز گاز برروی سینی مهیاست، بنابراین در بهبود راندمان انتقال جرمی می تواند تاثیر بهتری داشته باشد. در مطالعه ی حاضر به مدلسازی سینی غربالی همراه آکنه پرداخته می شود. افزایش آکنه برروی سینی سبب افزایش ارتفاع زلال مایع و بهبود پراکندگی مایع و گاز در ناحیه ی سرکف و سبب حذف نقاط مرده ی سینی و سبب افزایش دانسیته ی سرکف نیز می شود. تنها عامل منفی در این رویکرد ، افزایش افت فشار مرطوب نسبت به سینی غربالی معمول می باشد.
