برج جذب چیست؟ آشنایی با نحوه عملکرد و اجزای آن

برج جذب یکی از تجهیزات مهم در صنایع شیمیایی و پالایش نفت است که برای جداسازی گازها و مایعات به کار می رود. این برج ها برای افزایش تماس بین فاز گاز و فاز مایع طراحی شده اند تا اجزای حلال پذیر در گاز به مایع منتقل شوند. فرآیند جذب موجب جداسازی آلاینده ها از گاز شده و امکان بازیابی حلال و افزایش کارایی سیستم را فراهم می آورد. به دلیل اینکه این فرآیند در فشار بالا انجام می شود، طراحی و ساخت برج جذب همانند انواع برج های جداسازی باید به گونه ای باشد که بتواند شرایط عملیاتی را به خوبی تحمل کند. همچنین اجزای اصلی برج جذب شامل بدنه برج، سینی ها، توزیع کننده های گاز و مایع و سیستم های ورودی و خروجی هستند که هرکدام ویژگی های خاص خود را دارند.

نحوه عملکرد برج جذب

نحوه عملکرد برج جذب به صورت مرحله ای و سیستماتیک طراحی شده است تا فرآیند جداسازی گازها از مایعات به بهترین شکل انجام شود. در ابتدا گاز حاوی اجزای مورد نظر، از طریق ورودی پایینی برج به داخل هدایت می شود. این گاز شامل آلاینده ها یا ترکیباتی است که باید از آن جدا شوند. سپس مایع جاذب یا حلال که به منظور جذب این اجزا به کار می رود، از بالای برج به داخل هدایت می شود و به طور یکنواخت بر روی نواحی فعال داخل برج توزیع می گردد.

پس از ورود گاز و مایع به برج، فرآیند تماس بین دو فاز شروع می شود. گاز به طور عمودی از میان پرکن ها یا سینی ها عبور کرده و در حین این حرکت، با مایع جاذب تماس پیدا می کند. در این نقطه، اجزای گاز که معمولا به سادگی در مایع حل می شوند، وارد فاز مایع شده و جداسازی انجام می شود. این تماس باعث می شود که غلظت اجزای جذب شده در مایع افزایش یابد و گاز پاک شده از بالای برج خارج گردد. سپس مایع جاذب که حاوی اجزای جذب شده است، از پایین برج جمع آوری می شود. از طریق روش های دیگر مانند تقطیر یا کاهش فشار، اجزای جذب شده از مایع جداسازی می شوند و مایع جاذب برای استفاده مجدد آماده می شود.

اجزای برج جذب

اجزای برج جذب نقش مهمی در کارایی و عملکرد این تجهیزات دارند. هر عنصر وظیفه خاصی را بر عهده دارد که در بهینه سازی فرآیند جداسازی مؤثر است. اجزای برج جذب عبارتند از:

• بدنه برج (Tower Body): بدنه استوانه ای که گاز و مایع در آن حرکت می کنند و ساختار آن می تواند از مواد مختلفی مانند فولاد یا پلیمر باشد.
• پرکن ها (Packing): مواد جامدی که در داخل برج قرار می گیرند و سطح تماس بین فاز گاز و مایع را افزایش می دهند تا فرآیند جذب بهبود یابد.
• توزیع کننده مایع (Liquid Distributor): وسیله ای که مایع جاذب را به طور یکنواخت بر روی پرکن ها توزیع می کند تا اطمینان حاصل شود که تمام سطح فعال پرکن ها مورد استفاده قرار می گیرد.
• توزیع کننده گاز (Gas Distributor): تجهیزات مورد استفاده برای توزیع یکنواخت گاز در بخش پایینی برج که به کارایی بهتر جذب کمک می کند.
• ورودی و خروجی گاز و مایع: اتصالات و دریچه هایی که اجازه ورود گاز و مایع به برج را می دهد و همچنین باعث خروج گاز پاک شده و مایع حاوی اجزای جذب شده می شود.
• سینی ها (Trays): در برخی برج های جذب، از سینی به جای پرکن ها استفاده می شود تا مایع در هر طبقه جمع آوری و به سطح بعدی منتقل شود.

انواع برج جذب

انواع برج جذب بسته به نیازهای خاص صنایع مختلف و ویژگی های فرآیندها به چند دسته تقسیم می شوند. هر نوع برج جذب دارای ساختار و عملکرد متفاوتی است که به تطابق با شرایط عملیاتی خاص منجر می شود. انواع برج جذب شامل موارد زیر است:

برج جذب با پرکن

برج جذب با پرکن یکی از رایج ترین انواع برج ها در صنایع شیمیایی است. این برج ها به دلیل طراحی خاص خود، سطح تماس زیادی را بین فاز گاز و مایع فراهم می کنند. پرکن ها از مواد مختلفی مانند پلاستیک، فلز یا سرامیک ساخته می شوند و به شکل حلقه، فضای خالی یا اشکال دیگر وجود دارند. هنگام عبور گاز از میان پرکن ها، جذب اجزای مایع به طور مؤثری انجام می شود. این نوع برج ها در فرآیندهای ادامه دار و در شرایطی که نیاز به تماس بهینه بین گاز و مایع وجود دارد، استفاده می شوند. همچنین طراحی برج با پرکن امکان کاهش افت فشار را نیز فراهم می آورد.

برج جذب سینی دار

برج جذب سینی دار از سینی های افقی برای جداسازی اجزا استفاده می کند که این سینی ها به صورت عمودی در داخل برج قرار دارند. در این نوع برج، مایع جاذب در هر سینی جمع آوری می شود و به طبقه بالاتر منتقل می شود. این کار باعث می گردد تا تماس بین فاز گاز و مایع به طور مؤثر انجام شود. برج های جذب سینی دار برای جداسازی اجزایی که به راحتی حل می شوند، مناسب تر هستند. سینی ها به دلیل تسهیل جریان مایع و گاز، نوسانات دما و فشار را کاهش می دهند و به بهبود کارایی جذب کمک می کنند. این طراحی در فرآیندهایی که نیاز به دقت بیشتری دارند، مانند فراوری گازهای آلاینده استفاده می شود.

برج شستشو (Scrubber)

برج شستشو یا Scrubber برای جداسازی و حذف گرد و غبار، بخار و گازهای آلاینده از هوا به کار می رود. این نوع برج در صنایع مختلف، از جمله صنعت شیمیایی، محیط زیست و پالایش نفت، کاربرد دارد. برج شستشو به طور معمول برای تسهیل اشباع گازهای آلاینده طراحی شده و معمولاً از مایع جاذبی استفاده می کند که می تواند اسیدها، قلیایی ها و سایر ترکیبات آلاینده را حل کند.

 فرآیند شستشو باعث می شود که ذرات آلاینده در مایع جاذب حل شوند و هوای پاک از بالای برج خارج گردد. این نوع برج ها به عنوان ابزاری برای کاهش آلودگی های زیست محیطی و بهبود کیفیت هوا در نواحی صنعتی استفاده می شوند. طراحی و ساخت برج های شستشو معمولاً به گونه ای است که نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری داشته باشند و کارایی بالایی را ارائه دهند.

کاربردهای برج جذب در صنعت

برج جذب در صنایع مختلف ابزاری برای جداسازی و تصفیه گازها و مایعات است. یکی از کاربردهای اصلی آن در صنعت پالایش نفت عنوان می باشد، که برای حذف آلاینده ها و روش های بازیابی حلال ها از آن استفاده می گردد. برج های جذب می توانند گازهای حاوی ترکیبات سمی یا خطرناک را تصفیه کنند، که موجب بهبود کیفیت هوا در نواحی صنعتی می شود. برای مثال، در فرآیندهای تصفیه گازهای خروجی دودکش ها، از برج های جذب برای جداسازی گازهای خورنده و خطرناک مانند دی اکسید کربن و ترکیبات نیتروژن استفاده می شود.

همچنین در صنایع شیمیایی، برج های جذب نقش مهمی در تولید محصولات شیمیایی دارند. این برج ها موجب جداسازی ترکیبات موجود در گازهای خام و تبدیل آن ها به ترکیبات بهتر و مفیدتر می شوند. از دیگر کاربردهای برج جذب می توان به استفاده از آن در صنعت تولید مواد غذایی اشاره کرد. در این زمینه برج های جذب برای جداسازی گازهای موجود در فرآیندهای تخمیر و حذف مواد آلاینده مورد استفاده قرار می گیرند.

تفاوت برج جذب و برج تقطیر

برج جذب و برج تقطیر هر دو انواع تجهیزات جداسازی هستند که در صنایع شیمیایی و پالایشگاه ها مورد استفاده قرار می گیرند، اما عملکرد و اصول آن ها متفاوت است. برج جذب برای جداسازی ترکیبات گازی از طریق تماس با مایع جاذب طراحی شده است. در این فرآیند، ترکیبات گاز حل شده و به فاز مایع منتقل می شوند. این روش در شرایطی انجام می شود که همچنان یک یا چند جزء از گاز حاوی حلالیت بالایی در مایع دارند. به عنوان مثال در برج جذب، مایعی مانند آب یا حلال های شیمیایی ممکن است گازهای سمی یا آلاینده را جذب کند.

همچنین برج تقطیر بر اساس اختلاف نقطه جوش ترکیبات، عمل می کند. در این فرآیند، مخلوطی از مایعات گرم می شود تا بخار شده و سپس بخار به یک سیستم خنک کننده منتقل می شود تا به حالت مایع برگردد. این تکنیک به جداسازی اجزای مختلف در یک مخلوط منجر می شود. البته بستگی دارد به این که هر جزء دارای نقطه جوش متفاوتی باشد. طراحی و ساخت برج تقطیر در تولید محصولات خالص مانند الکل ها، نفت خام و سایر مواد شیمیایی در دماهای مختلف استفاده می شود.

استفاده و انتخاب بین برج جذب و برج تقطیر به نوع جداسازی مورد نیاز، نوع ترکیبات و شرایط عملیاتی بستگی دارد. برج جذب برای حذف آلاینده ها و بازیابی حلال ها مؤثر است و برج تقطیر برای تولید محصولات خالص از مخلوط مایعات طراحی شده است. این دو فناوری در بسیاری از فرآیندهای صنعتی مکمل یکدیگر هستند و گاهی اوقات به صورت همزمان در یک تولید استفاده می شوند.

جمع بندی

برج جذب یکی از تجهیزات مهم تولید شده توسط نیرونماد است که در صنایع شیمیایی و پالایش نفت کاربرد دارد و برای جداسازی و تصفیه گازها و مایعات به کار می رود. این برج ها به چند نوع اصلی تقسیم می شوند که برج های جذب با پرکن و برج های سینی دار دو مدل اصلی آن محسوب می شود. همچنین اجزای برج جذب شامل بدنه، پرکن ، توزیع کننده های گاز و مایع، ورودی و خروجی ها هستند که هر یک نقش مهمی در بهینه سازی فرآیند جذب دارند.

کاربردهای برج جذب نیز در صنایع متنوعی چون پالایش نفت، تولید محصولات شیمیایی، داروسازی و صنایع غذایی مشاهده می شود. این برج ها به کاهش آلاینده ها و افزایش کیفیت محصولات کمک می کنند. به همین دلیل می توان گفت که برج های جذب ابزاری مؤثر برای افزایش کارایی و حفظ محیط زیست در فرآیندهای صنعتی هستند.