برج استریپر (Stripper Tower) یک نوع برج تقطیر در صنایع شیمیایی و پالایشگاهی است که وظیفه اصلی آن جداسازی اجزای سبک مانند گازها و حلال ها از یک مایع سنگین تر است. در واقع هدف از طراحی و ساخت برج تقطیر به ویژه از نوع استریپر، تولید یک محصول خالص جدید نیست، بلکه اجرای یک فرآیند پاکسازی دقیق برای حذف اجزای ناخواسته یا اضافی سیال است. این برج برخلاف برج های تقطیر معمولی که بر پایه جداسازی چند جز و تولید محصول مستقل کار می کنند، تمرکز خود را بر حذف اجزای سبک و گازی ناخواسته از مایعات قرار می دهد.
کاربرد برج استریپر چیست؟
استریپر برج تقطیر ساختار جدا کننده استراتژیک در صنایع گوناگون است که عمدتاً برای حذف اجزای فرار، ناخواسته یا آلاینده های یک جریان مایع استفاده می شود. اصل کار این برج بر پایه تماس مایع هدف با یک عامل جدا کننده مانند بخار آب و یا گاز است. استریپر برج تقطیر به شکل های گوناگون در صنایع مختلف کارایی دارد، شامل:
- کاربرد استریپر در پالایشگاه نفت
- کاربرد استریپر در پتروشیمی
- کاربرد در صنایع آب و فاضلاب
- کاربرد در صنایع شیمیایی
- کاربرد در صنایع غذایی و دارویی
-
کاربرد استریپر در پالایشگاه نفت
از برج استریپر در پالایشگاه ها برای خشک کردن نفت خام پس از شستشوی با آب برای حذف نمک ها استفاده می کنند. در این فرایند آب عامل نمک زدا است، اما مقداری از آن داخل نفت خام باقی می ماند که در فرایند برج استریپر جداسازی می شود. علاوه بر این برج استریپر برای پالایش برخی فرآورده های میانی مانند واحدهای تبدیل کاتالیستی و یا جریان های مایع حاوی H2S و هیدروکربن های سبک مانند متان و اتان نیز کارایی دارد.
-
کاربرد استریپر در پتروشیمی
از برج استریپر برای خالص سازی مونومرها و محصولات پلیمری در پتروشیمی استفاده می کنند. در واقع پس از پایان واکنش پلیمریزاسیون، مخلوط نهایی واکنش دارای مقدار قابل توجه مونومرهای واکنش نداده و حلال ها است. اما برج استریپر می تواند این ناخالصی های فرار را از محصول پلیمری مذاب یا محلول جدا کند. در جایی دیگر از همین ساختار برج استریپر برای تولید اتیلن اکساید و یا اتیلن گلیکول استفاده می کنند. زیرا استریپر برج تقطیر توانایی جدا کردن آب از اتیلن اکساید را دارد.
-
کاربرد در صنایع آب و فاضلاب
مهم ترین کاربرد برج استریپر در صنایع آب و فاضلاب برای حذف گازهای آلی فرار است. اگر آب های زیرزمینی و حتی آب های سطحی دارای مقدار قابل توجه آلاینده های آلی مانند بنزن، تولوئن و یا تری کلرو اتیلن باشد، از برج استریپر برای پاکسازی آب استفاده می کنند. همچنین این برج توانایی حذف گازهای بدبو و سمی مانند سولفید هیدروژن (H2S) و آمونیاک (NH3) از فاضلاب های صنعتی تا قبل از مرحله تصفیه نهایی را دارد.
-
کاربرد در صنایع شیمیایی
در صنایع شیمیایی از برج استریپر برای غلیظ کردن اسیدها و یا تصفیه محلول های آمین استفاده می کنند. در واحدهای تصفیه گاز از محلول آمین برای جذب CO2 و یا H2S استفاده می شود. اما گاز نهایی وارد برج استریپر خواهد شد تا با جدا کردن گازهای اسیدی مجدداً آمین را بازیابی کرده و در چرخه تصفیه گاز استفاده کنند.
-
کاربرد در صنایع غذایی و دارویی
استریپر تاسیسات کاملا کاربردی برای حذف بو و طعم های نامطبوع از روغن های خوراکی است. همچنین می تواند نقش تعیین کننده برای حذف اکسیژن حل شده از آب داشته باشد. این کار برای جلوگیری از اکسیداسیون و به تاخیر انداختن فساد محصولات غذایی یا دارویی مفید است.
نحوه عملکرد برج استریپر چگونه است؟
اساس کار برج استریپر بر پایه جداسازی انتقال جرم است. در واقع این برج با ایجاد تماس بین یک مایع که حاوی ناخالصی های فرار است و یک گاز که همان عامل جداسازی است، شرایطی را فراهم می کند که ناخالصی ها از فاز مایع به فاز گاز منتقل شوند. در این فرایند مایع ورودی (Feed) همان جریان اصلی حاوی گازهای ناخالص و فرار است. عامل جداساز نیز می تواند بخار آب داغ و یا هوای تحت فشار و حتی یک گاز بی اثر مانند نیتروژن باشد. مراحل طی شده در هر برج استریپر برای تزریق سیال و پاکسازی به شرح زیر است:
- ورود خوراک
- برخورد با جریان گاز استریپ کننده
- انتقال جرم و انرژی در سینی ها یا پکینگ ها
- خروج محصولات
ورود خوراک
Feed یا همان خوراک، محصول ناخالصی است که باید در برج استریپر تصفیه شود. اما این مایع تا قبل از وارد شدن به داخل برج یک مرحله پیش پردازش خوراک را سپری می کند. عملیات پیش پردازش خوراک به قرار زیر است:
- ابتدا یک مرحله گرمایش انجام می شود. خوراک با عبور از مبدل حرارتی تا دمای مشخص گرم می شود. این کار باعث کاهش گرانروی و افزایش فشار مایع خواهد شد و برای فرایند پاکسازی سودمند است. همچنین بخشی از گرمای مورد نیاز برج را تامین می کند.
- در برخی فرایندها یک مرحله کاهش فشار نیز پیش بینی شده است. این کار برای جدا کردن اجزای بسیار سبک و فرار مایع است تا قبل از ورود به برج استریپر خالص تر باشد.
- نقطه ورود خوراک به داخل برج براساس طراحی برج و یا ترکیب خوراک است. در بسیاری از فرایندها بخش بالایی برج نقطه ورود خوراک در نظر گرفته می شود. در این حالت خوراک از بالاترین سینی وارد چرخه مرتفع برج خواهد شد. اما در برخی فرایندهای پیچیده تر ممکن است ورودی خوراک از مناطق میانی برج باشد.
- در طراحی برج های استریپر از برخی تجهیزات برای توزیع یکنواخت خوراک در سراسر سطح مقطع برج استفاده می کنند. این کار مانع از کانالی شدن مایع هدف می شود.
برخورد با جریان گاز استریپ کننده
این مرحله دقیقاً جایی است که فرایند جداسازی یا همان تصفیه خوراک از مواد فرار ناخالص انجام می شود. این کار با دمیدن جریان گاز استریپ کننده که معمولا بخار آب داغ و یا هوا و حتی یک گاز خنثی بی اثر است با جریان مایع حاوی ناخالصی ها انجام می شود. ترتیب کارهای انجام شده در مرحله استریپ به قرار زیر است:
- گاز استریپ کننده از پایین ترین نقطه برج (کف) و معمولاً از زیر آخرین سینی یا لایه پکینگ وارد برج می شود.
- برای اطمینان از پخش یکنواخت گاز در سراسر مقطع برج استریپر از یک سیستم توزیع کننده مکانیکی استفاده شده است. این سیستم از ایجاد نقاط کور در برج جلوگیری کرده و یک توزیع همگن ایجاد می کند تا کارایی گاز جدا کننده حداکثر شود.
سینی ها و یا پکینگ ها داخل برج استریپر به شکلی طراحی شده اند که کاملاً سیال را در مسیر عبور گاز استریپ کننده قرار می دهند. توزیع سیال داخل سینی ها و یا پکینگ ها برای حداکثر تماس گاز تصفیه کننده است. این بخش از برج استریپر شامل موارد زیر است:
-
مکانیزم استریپ داخل سینی ها
روی هر سینی یک لایه از مایع با عمق چند سانتی متر جمع می شود. گاز استریپ کننده که از بخش های پایین برج وارد شده است، با عبور از سوراخ های موجود در سینی به سمت بالا فشار می آورد. در این لحظه حباب هایی در داخل مایع شکل می گیرد. این حباب ها سطح تماس بزرگی بین فاز گاز و فاز مایع ایجاد می کنند. در هنگام عبور حباب ها از عمق مایع، برخورد مولکولی و تماس نزدیک بین دو فاز رخ می دهد.
-
مکانیزم استریپ در پکینگ ها
پکینگ ها ساختارهای شبکه ای منظم و یا نامنظم هستند که مایع را به شکل یک لایه نازک بر روی سطح خود جریان می دهند. گاز استریپ کننده از فضاهای خالی بین همین پکینگ ها عبور می کند. در این حالت تماس و برخورد در سطح مشترک بین لایه مایع و گاز در حال عبور رخ می دهد و ناخالصی های فرار از مایع به گاز منتقل خواهد شد.
انتقال جرم و انرژی در سینی ها یا پکینگ ها
هنگامی که حباب های بخار از لایه مایع روی سینی عبور می کنند، سطح تماس عظیمی بین فاز گاز و فاز مایع ایجاد می شود. در این صورت انتقال جرم به دلیل اختلاف غلظت رخ خواهد داد. اما انتقال انرژی در سینی ها به شکل حرارت است و با انتقال جرم به طور مستقیم ارتباط دارد. وقتی بخار داغ عامل استریپ کننده با مایع سرد برخورد می کند، بخشی از بخار متراکم شده به فاز مایع تبدیل می شود. این فرایند گرمای نهان تبخیر خود را آزاد می کند و این گرما مستقیماً به مایع اطراف منتقل می شود.
خروج محصولات
چندین نوع خروج نهایی در پایان فرایند برج استریپر وجود دارد که به شرح موارد زیر است:
-
خروجی های بالای برج
خروجی های بالای برج حامل ناخالصی هایی است که از مایع اصلی جدا شده اند. ترکیب این جریان شامل عامل استریپ کننده و ناخالصی های جدا شده است. در ادامه تجهیزاتی مانند کندانسور وجود دارد که عامل استریپ را از گازهای ناخالص جدا می کند.
-
خروجی پایین برج
این جریان همان محصول اصلی و مطلوب پس از فرایند استریپینگ است. مایع اصلی ورودی که اکنون عاری از ناخالصی است، به سمت پایین برج استریپر هدایت شده و به عنوان محصول سنگین تر و کاملاً با ارزش از برج خارج می شود.
مثال ساده برای درک بهتر عملکرد برج استریپر
عملکرد برج های بزرگ استریپر مانند آن است که بخواهید گاز یک لیوان نوشابه را خارج کنید. مادامی که علاقه دارید نوشابه همچنان شیرین باشد. تنها راه انجام این کار دمیدن حباب های هوا از پایین لیوان است. مثلاً می توانید یک نی را داخل لیوان کرده و فوت کنید. در این صورت حباب های بزرگ هوا از داخل نوشابه بالا می آیند و سطح تماس بزرگی با مایع برقرار می کنند. حالا گاز CO2 محلول در نوشابه علاقه دارد تا به فاز گازی حباب های هوا وارد شود. به این ترتیب هرچه بیشتر با نی در عمق لیوان بدمید، گاز بیشتری خارج می شود و نهایتاً چیزی که باقی می ماند، یک لیوان نوشابه شیرین بدون گاز است.
جمع بندی
برج استریپر به عنوان واحد کلیدی در صنایع پتروشیمی و پالایشی با بهره گیری از یک فرایند جداسازی نقش حیاتی در پالایش و ارتقای کیفیت محصولات ایفا می کند. درک مکانیزم کار این برج برای بسیاری از صنایع ضروری است. زیرا تنها از طریق همین برج است که می توان سیالات با درجه خلوص بالاتری را تولید کرد. استریپر در برج های تقطیر کاربردهای مختلف دارد و برای تولید و طراحی آن می توانید از شرکت نیرونماد خراسان که پیشرو در این زمینه است خدمات مشابه بگیرید.
من متخصص مهندسی مکانیک هستم و چندین سال در حوزه تصفیه روغن و تجهیزات صنعتی تجربه دارم. هدف من از نوشتن مقالات در «نیرو نماد» این است که دانش فنی را به شکل کاربردی و قابل استفاده برای حرفهایها و علاقهمندان به اشتراک بگذارم.
