دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
فهرست مطالب:
برج تقطیر
برج پر شده
استخراج از جامدات
راهنما
--------------
برج های سینی دار:
مقدمه و تئوری:
برج های سینی دار استوانه هائی عمودی هستند که در آنها مایع و گاز بصورت مرحله ای در سینی ها و یا صفحات , تماس حاصل می نمایند .
در برج های سینی دار مایع از بالای برج وارد شده و تحت اثر نیروی ثقل بطرف پاین حرکت می کند مایع در مسیر خود از طریق یک مجرا به سینی پائین می ریزد . گاز از پائین به بالا حرکت می کند . مایع در مسیر
خود از طریق روزنه های موجود در صفحات بصورت حباب در آمده و به درون مایع پراکنده می شود و ایجاد کف می کند . گاز و مایع سپس از یکدیگر جدا شده و به سمت صفحات بعدی حرکت می کنند . نتیجه کلی ,
یک تماس چند مرحله ای متقابل است , با وجود آن که در هر مرحله یک جریان متقاطع گاز مایع وجود خواهد داشت. هر صفحه برج به منزله یک مرحله می باشد زیرا که تماس کافی در روی هر صفحه بین فازها انجام
می شود . نفوذ بین فازها صورت می گیرد و سپس فازها از یکدیگر جدا می شوند . تعداد مراحل تعادلی (سینی های تئوری ) یک ستون یا برج بستگی به سختی جداسازی مورد نظر داشته و با برقراری موازنه مواد و در
نظر گرفتن وضعیت تعادلی هر مرحله به دست می آید .
قطر برج بستگی به مقادیر گاز و مایعی که در درون برج در واحد زمان جاری هستند دارد .
برای آنکه بازده هر مرحله یا سینی افزایش یابد , زمان تماس فازها و نیز سطح تماس بین آنها بایستی زیاد باشد تا عمل نفوذ بین دو فاز به خوبی انجام پذیرد .
همچنین برای بدست آوردن ضرائب انتقال جرم بالا , داشتن تلاطم زیاد ضروری است . اگر بخواهیم زمان تماس طولانی داشته باشیم , عمق مایع روی هر سینی باید زیاد باشد تا حبابهای گاز برای خروج از درون مایع
مدت بیشتری را صرف کنند .
برای بدست آوردن بازده بالا , عمق مایع روی سینی بایستی زیاد بوده و سرعت گاز نیز باید نسبتا زیاد باشد .
یکی از این اشکلات ماندگی (Entraainment) قطرات مایع در جریان گاز است . سرعت زیاد فاز گاز سبب می شود که قطرات ریزی از مایع در گاز به طرف سینی بالا حرکت کند . مایعی که به این ترتیب حمل
می شود موجب کاهش اختلاف غلظت که عامل اصلی برای انتقال جرم است گردیده و بازده سینی را کم می کند .
در مورد برجهای تقطیر , افت فشار زیاد سبب افزایش فشار در پائین برج و در نتیجه بالا رفتن نقطه جوش مواد می گردد که این خود سبب بروز اشکالاتی در زمینه تامین گرما می گردد .
افت فشار زیاد در برج سبب پیدایش پدیده طغیان (Flooding) می گردد . وقتی اختلاف فشار بین فضای دو طرف سینی زیاد باشد, سطح مایعی که یک سینی با فشار کمتر را طی کرده و وارد سینی دیگری با فشار
بالاتر می گردد .
در صورتی که عمق مایع در روی سینی زیاد باشد , چون زمان تماس افزایش می یابد , بازده سینی ها زیاد می شود ولی افت فشار به ازاء هر سینی افزایش خوواهد یافت .
اگر شدت مایع بسیار کم باشد , گازی که از درون منافذ صفحه به بالا می رود مایع را با خود به سمت بالا خواهد کشید (coning) , در این حالت تماس گاز و مایع بسیار ضعیف خواهد گردید . در صورتی که شدت
گاز خیلی کم باشد , قسمت اعظم مایع ممکن است از منافذ صفحه به پائین چکه کند (weeping) و لذا جریان کاملی از مایع در سراسر سینی وجود نخواهد داشت . اگر شدت گاز فوق العاده کم باشد , تمام مایع از منافذ
به پائین ریخته و اصولا مایعی به محل ریزش مایع نخواهد رسید . (Dumping) .
پوسته و سینی ها
در ساخت برج ها , بر حسب شرایط عملیاتی و خوردگی , می توان از انواع مواد مانند , شیشه , فلزات با آستر شیشه ای , کربن نفوذ ناپذیر , پلاستیک و حتی چوب استفاده کرد . البته در غالب موارد از فلزات استفاده
می شود . برای کاهش هزینه ساخت , شکل برج عموما بصورت استوانه ای است . در برج های کوچک به منظور تمیز کردن , دریچه هائی در اطراف آن ها نصب می کنند ودر برج های بزرگ به ازاء هر ده سینی یک
راه ورود (mainway) به برج در نظر گرفته می شود .
سینی ها عموما از ورق های فلزی و در صورت لزوم از آلیاژهای بخصوص ساخته می شوند . ضخامت سینی ها با توجه به میزان خوردگی مجاز تعیین می شود . برای جلوگیری از حرکت سینی در اثر تغییرات حرکت
گاز سینی ها به بدنه برج وصل شده و نیز از میله های نگه دارنده در زیر آنها استفاده می شود . در نصب سینی ها فاصله کافی بین بدنه برج و سینی به منظور پیش بینی انبساط حرارتی در نظر گرفته می شود .
فواصل سینی ها از یکدیگر
وقتی ارتفاع برج محدود باشد فاصله صفحات (6in ) 15 cm اختیار می شود . در غالب موارد , مگر حالتی که قطر برج بسیار کوچک است , فاصله (20in ) 50cm از نقطه نظر تمیز کردن داخل برج فاصله
بسیار مناسبی به نظر می رسد .
قطر برج
قطر و برج و لذا سطح مقطع آن باید به اندازه ای باشد که بتواند شدت جریان های گاز و مایع را در محدوده عملکرد مطمئن بدون بروز اشکالاتی از خود عبور دهد . در حالت طغیان , سرعت ظاهری گاز vf
برای مخلوط هائی که ایجاد کف نمی کنند v, کمتر از vf در نظر گرفته می شود (در مواردی که مایع خاصیت کف کنندگی داشته باشد این رقم به 75 درصد یا کمتر تقلیل می یابد ) .
قطر برج را می توان با افزودن فاصله صفحات کم کرد .
مجاری ریزش مایع (Downspouts)
چون گاز در اثر پخش شدن با مایع در روی صفحه ایجاد توده کف مانندی می کند , بایستی در مجرای ریزش مایع زمان کافی برای جدا شدن گاز از مایع وجود داشته و لذا فقط مایع شفاف وارد صفحه زیرین گردد .
انتهای مجرای ریزش مایع را بایستی به اندازه کافی به سینی زیر نزدیک کرد تا سطح زیرین مایع روی آن سینی قرار گیرد .
بندها (weirs)
عمق ماعی لازم در روی هر سینی برای ایجاد تماس کافی به حباب های گاز و فاز مایع توسط یک بند خروجی (outlet weir9 تنظیم می شود . این بند ممکن است ادامه صفحه مربوط به مجرای ریزش مایع بوده و یا
بصورت جداگانه بر روی لبه سینی نصب گردد .
سینی های مشبک (sieve , perforated )
طراحی سینی های مشبک
قطر برج بایستی طوری انتخاب شود که بتواند شدت جریان های مورد نظر را از خود بگذراند . ابتدا باید جزئیات سینی تعیین شده و سپس محاسبات لازم برای تعیین افت فشار و میزان نزدیکی به حالت طغیان بررسی شود
. همچنین بایستی از نظر عدم وقوع پدیده های ریزش مایع از منافذ و نیز ماندگی بیش از حد مایع در گاز اطمینان حاصل شود .
اندازه منافذ و سطح فعال , قطر منافذ عموما در حدود 3 الی 12 میلی متراختیار می شود . قطر 5/4 میلی متر متدوالترین اندازه است ]45[ , البته تا قطر 25 میلی متر نیز استفاده شده است .
عمق مایع
عمق مایع روی سینی عموما نباید کمتر از 50 میلی متر (2in) باشد زیرا که در غیر این صورت پراکنده شدن گاز در مایع بخوبی انجام نخواهد شد . البته عمق مایع تا حدود 150 میلی متر (6in) نیز در نظر گرفته
شه ]126[ ولی مناسب ترین عمق در حدود 100 میلی متر است .
بندها
افت فشار گاز , برای سهولت در محاسبات , کلیه افت فشارهای مربوط به فاز گاز را می توان بر حسب ارتفاع صاف با جرم حجمی pLدر روی سینه نشان داد . افت فشار فاز گاز , hG مجموع اثرات حرکت گاز از
درون صفحه خشک و نیز افت فشارهای دیگر را در اثر حضور مایع در بر می گیرد
(1)hG=hD+hL+hR
که در آن :
hD = افت فشار در اثر عبور گاز از سینی خشک
hL = افت فشار ناشی از عمق مایع در روی سینی
hR= افت فشار در اثر عوامل دیگر
ریزش مایع از منافذ (weeping) : اگر سرعت حرکت گاز از درون منافذ سینی بسیار کم باشد , مایع از درون منافذ تخلیه شده و تماس بین گاز و مایع در روی سینی وجود نخواهد داشت . بعلاوه در صفحات دارای
یک محل ریزش , مایع تمام عرض سینی را طی نخواهد کرد .
در سینی هائی که ارتفاع مایع روی آنها زیاد است معمولا این پدیده پیش می آید .
ماندگی مایع : وقتی مایع به همراه گاز از یک سینی به سینی بالاتر حمل شود , این مقدار مایع به مایع سینی بالائی اضافه می گردد و تکرار چنین پدیده ای منجربه تجمع مایع در صفحات فوقانی برج خواهد گردید .
سینی های خاص
سینی های لیند (linde)
منافذی که در این حالت در طول صفحه پراکنده شده اند نه تنها در سینی های بزرگ (قطر بیش از 10 متر سبب کاهش گرادیان مایع می شوند , بلکه موجب تغییر جهت جریان نیز شده, سطوح غیر فعال را حتی الامکان
از بین برده .
سینی های دریچه ای (valve trays) : این سینی ها نوعی از سینی های مشبک با شکاف هائی نسبتا بزرگ (به قطر 35 تا 40 میلیمتر ) و قابل تغییر برای جریان گاز می باشد .
سینی با جریان های متقابل (counter flow trays): عملکرد این سینی ها با سینی های معمولی کاملا متفاوت بوده و در این نوع , محل ریزش عادی برای مایع وجود ندارد . مایع و بخار از شکاف هائی در خلاف
جهت یکدیگر حرکت می کنند .
شامل 80 اسلاید POWERPOINT
