بخشی از مقاله
چکیده
مدل برج دیواره تقسیم همان مدل برج Petlyuk می باشد با این تفاوت که شرایط ترمودینامیکی در طول دیواره ها متفاوت است. - انتقال حرارتی صورت نمی گیرد - بازده برج با انتقال حرارت در سطح دیواره ها افزایش می یابد. در این مقاله بررسی انتقال حرارت بر روی دیواره برج توسط منحنی های مختلف انجام میگیرد. - - CGCC1 گرچه میزان انتقال حرارت در این نمودار برای هر سینی به وضوح مشخص نشده است اما با توجه به منحنی میزان انتقال حرارت در طول برج نشان داده می شود.
با بررسی چنین برجی مقدار انتقال حرارت و حداقل انرژی اتلافی در هر مرحله تعادلی تخمین زده شده است. این مقادیر در نمودار T-H رسم شده اند. این روش برای برج هایی دارای چند محصول مناسب می باشد.در این برج که مورد مطالعه قرار داده شده است به طور خلاصه به بررسی نقاط انتقال حرارت در طول دیواره برج تقسیم شده و شناسایی نقاط قابل تغییر پرداخته شده است.
صرفه جویی در مصرف انرژی به منظور استفاده بهینه از آن با تغییر درساختار مرسوم ستون های تقطیر امکان پذیر است .اگرچه روش های نوین پالایش هر روز بیشتر می شوند اما تقطیر همچنان در فرایند های جداسازی به طور وسیع مورد استفاده قرار می گیرد.تقطیر یک فرایند با مصرف انرژی نسبتا بالا است که در پالایشگاه ها حدود 40 درصد کل انرژی مورد نیاز، در ستون های تقطیر مورد استفاده قرار می گیرد .
بنابراین سیستم تقطیر را می توان به عنوان نخستین هدف برای بهبود راندمان انرژی در یک پالایشگاه در نظر گرفت .مصرف انرژی منجر به انتشار آلودگی های گازی می گردد، بنابر این صرفه جویی انرژی نه تنها از دیدگاه اقتصادی، بلکه از دیدگاه زیست محیطی نیز قابل اهمیت است. با توجه به مصرف بالای انرژی و فرآورده های آن در کشور و افزایش قیمتهای بین المللی انرژی نیاز مبرمی برای صرفه جویی در مصرف این ماده گرانبها در کشور احساس می شود .
در زمینه فعالیت های پالایشگاهی درصد زیادی از انرژی در واحد های تقطیر هدر می رود که می توان با استفاده از تکنولوژی های روز جهان به بهینه سازی مصرف پرداخت یکی از مهمترین فرایندهایی که در صنایع مربوط به نفت انجام می شود، جداسازی های اجزای موجود در یک ترکیب است که هر کدام از این اجزاء می توانند ارزش بسیار بالایی در مقایسه با ترکیب اولیه داشته باشند.
اگر مخلوطی که جداسازی می شود همگن باشد جداسازی می تواند تنها با افزودن و یا ایجاد فاز دیگر ی در سیستم انجام شود .به عنوان مثال در جداسازی یک مخلوط گازی، فاز دیگر می تواند به وسیله چگالش جزئی انجام شود .بخار حاصل از چگالش جزئی، غنی از ترکیبات فرار و مایع حاصله غنی از ترکیبات با فراریت کمتر خواهد بود .
به عنوان یک روش دیگر به جای تولید یک فاز اضافی می توان به مخلوط گازی فاز جدیدی نظیر یک حلال را افزود که به طور انتخابی یکی یا چند تا از ترکیبات مخلوط را در خود حل کند . در اینجا یک مرحله جداسازی دیگری خواهیم داشت تا حلال را از سیال حل شده در آن جدا کرده و برای استفاده مجدد به دستگاه جداساز برگردانیم .در صورتیکه یک مخلوط ناهمگن داشته باشیم، جداسازی می تواند به طور فیزیکی و با استفاده از تفاوت دانسیته بین فازها انجام گیرد. جداسازی برای مخلوط های زیر صورت می گیرد:
-1 جداسازی مخلوط های ناهمگن
-2جداسازی مخلوط های همگن
جداسازی فازهای مختلف یک مخلوط ناهمگن باید قبل از جداسازی مخلوط های همگن انجام گیرد زیرا این جداسازی هم ساده بوده و هم باعث تسهیل در جداسازی همگن خواهد شد. روش های جداسازی ممکن است به صورت پیوسته، نیمه پیوسته و غیرپیوسته صورت گیرد. جداسازی فازی کهاحتمالاً باید انجام گیرد عبارتند از: -بخار /مایع، مایع /مایع، جامد /مایع، جامد/گاز و جامد /جامد. تقطیر فرآیندی است که در آن اجزای یک مخلوط مایع یکنواخت، به دلیل اختلاف در نقطه جوش براساس دو عمل تبخیر ومیعان از یکدیگر جدا می شوند.
دستگاه های مورد استفاده برای تقطیر، به نام برج یا ستون تقطیر معروف هستند، که به دو صورت سینی دار و آکنده طراحی می شوند و تقطیر جزء به جزء در این برج ها انجام می شود. اختلاف نقطه جوش مایعات موجود در یک مخلوط مایع، اساس فرآیند تقطیر است. .اختلاف نقطه جوش، شرط لازم جهت انجام عمل تقطیر است ولیالزاماً کافی نیست و عامل دیگری به نام "فرّاریت " اجزا از عوامل اصلی برای امکان پذیر بودن عمل تقطیر به حساب می آید.
هر چه اختلاففرّاریت نسبی بین اجزا بیشتر باشد، عمل تفکیک توسط تقطیر ساده تر و با درجه خلوص بالاتری صورت می گیردفرّاریت. نسبی را با - - نمایش می دهند که تابعی از غلظت است، و برای هر دو جزء، نسبت به هم محاسبه می شود. در صورتی که α= 1 باشد عمل تقطیر امکان پذیر نیست، زیرا نشان دهنده این است که هر دو جزء به یک اندازه در فاز مایع و بخار وجود دارند. هر قدر از یک بزرگ تر باشد تفکیک ساده تر انجام می شود.
اساس کار برج ها افزایش سطح تماس بین فازها می باشد که این افزایش ممکن است توسط سینی یا پرکن تامین شود .چگونگی تماس گاز و مایع بسته به نوع وسیله متفاوت است .در برخی از برج های پرشده برای بهبود توزیع و افزایش سطح، هر بستر پرکن را روی یک سینی قرار می دهند .در برخی از نواع سینی ها، مایع صرفاً مانند دوش پایین می ریزد و گاز از وراء فیلم مایع عبور می کند .در انواع دیگر سینی ها ، اساس کار تولید حباب و گذراندن آن از داخل لایه ای از مایع است.
جداسازی سه برش با درجه ی تفکیک بالا به معنی استفاده از دو برج که بصورت سری به هم متصل شده اند می باشد .به طور کلی برای جداسازی n جز نیاز به n-1 برج داریم. یک آرایش مناسب دیگر که قابل استفاده است برج Petlyuk می باشد که در شکل 1 آمده است و شامل یک برج Prefractionator که کاملا با برج اصلی از نظر حرارتی کوپل شده است می باشد .این چیدمان به مفهوم فقط یک کندانسور و یک تبخیرکننده است که به معنی کاهش تعداد تجهیزات و هزینه های مربوطه است .
برج DWC که در شکل 1 نشان داده شده است از نظر ترمودینامیکی معادل برج کوپل شده ی حرارتی می باشد که در یک پوسته قرار داده شده است و این امکان را فراهم می کند که جداسازی مخلوطهای سه جزیی و یا بیشتر را بطوری که محصولاتی با خلوص بالا داشته باشیم را در یک پوسته انجام دهیم .این موفقیت با استفاده از یک جداکننده ی عمودی در بخش حاصل شده است که برج را به دو برج Prefractionator و اصلی تقسیم می کند.
