برج های جداسازی یکی از مهم ترین تجهیزات در صنایع شیمیایی، نفت و گاز و همچنین در سیستم های تصفیه آب و فاضلاب هستند. این برج ها به منظور جداسازی مخلوط های گاز یا مایع بر اساس ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آن ها طراحی شده اند. برج های جداسازی شامل انواع برج تقطیر، برج استخراج و برج جذب می باشند که هر کدام برای هدفی خاص ساخته می شوند.
انواع برج های جداسازی
برج های جداسازی از جمله تجهیزات حیاتی در صنایع مختلف از جمله نفت، گاز، پتروشیمی و صنایع شیمیایی هستند که توسط نیرونماد طراحی شده و برای جداسازی اجزای مختلف یک مخلوط گازی یا مایع بر اساس نقطه جوش، چگالی، حلالیت یا سایر خواص فیزیکی و شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند. برج های جداسازی را می توان بر اساس روش جداسازی و نوع فازهای موجود به دسته های زیر تقسیم کرد:
- برج تقطیر
- برج جذب
- برج استخراج
- برج تبادل یون
- برج فیلتر
- برج سوختی
برج تقطیر (Distillation Columns)
برج تقطیر به منظور تفکیک اجزای مختلف یک مخلوط مایع بر اساس اختلاف در نقطه جوش آن ها استفاده می شود. در برج تقطیر بخار حاصل از مایع تقطیر شده به سمت بالا حرکت کرده و مجدد تقطیر می شود. در این برج ها توسط انواع سینی های برج تقطیر، اجزای سبک تر از مایع جدا شده و به سمت بالا حرکت می کنند. به همین دلیل نواحی مختلف برج به صورت پلکانی طراحی شده اند تا تبادل حرارتی و جرم به صورت بهینه، میان فازهای بخار و مایع انجام گیرد. از انواع برج های تقطیر می توان به دایره ای، مستطیلی و برج های سینی دار اشاره کرد.
برج جذب (Absorption Towers)
برج جذب به منظور جداسازی گازها و مایعات در صنایع مختلف از جمله صنعت شیمیایی و پالایش نفت به کار می روند. روش کار به این صورت است که گاز وارد برج جذب شده و هنگام عبور از میان یک ماده جاذب، با آن واکنش داده و بخشی از آن در مایع حل می شود. طراحی و ساخت برج های جذب به گونه ای است که حداکثر سطح تماس بین فاز گاز و مایع فراهم می شود تا میزان جذب و جداسازی افزایش یابد.
برج استخراج (Extraction Columns)
برج استخراج به منظور جداسازی ترکیبات مختلف از یکدیگر با استفاده از روش های استخراج مایع مایع طراحی شده است و در فرآیندهایی که حلال های متفاوتی وجود دارد، به کار می رود. در این برج فرآیند انتقال جرم بین دو فاز اتفاق می افتد، به گونه ای که ترکیبات مورد نظر از فاز مایع اصلی به فاز مایع حلال منتقل می شود.
برج تبادل یون (Ion Exchange Columns)
برج های تبادل یون برای جداسازی و تصفیه مواد شیمیایی در صنایع فاضلاب و شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند. این برج ها به کمک مکانیزم تبادل یونی، قادر به حذف مواد غیر ضروری و جذب یون های خاصی از محلول هستند. در فرآیند تصفیه آب، یون های مضر مانند کلسیم و منیزیم با یون سدیم جایگزین شده تا سختی آب کاهش یابد.
برج فیلتر (Filter Columns)
برج فیلتر به منظور حذف ذرات زائد و آلودگی های آب و هوا طراحی شده اند. این برج ها از مواد خاصی ساخته می شوند که می توانند ذرات معلق، میکروارگانیسم ها و دیگر آلودگی ها را جذب یا حذف کنند. برج فیلتر در صنایع آب و فاضلاب، تصفیه خانه هوا و همچنین در صنایع غذایی و دارویی کاربرد دارد.
برج سوختی (Fuel Columns)
برج های سوختی به منظور ذخیره و توزیع سوخت در صنعت نفت و گاز طراحی و ساخته می شوند. طراحی و ساخت برج سوختی با در نظر گرفتن عوامل مختلفی نظیر نوع سوخت، فشار و دما صورت می گیرد تا کارایی و ایمنی بالایی را تضمین کند. برج سوختی از مواد مقاوم در برابر خوردگی و حرارت ساخته می شود و به سیستم های کنترل پیشرفته ای مجهز است که امکان نظارت دائم بر حجم و کیفیت سوخت را فراهم می آورد.
نتیجه گیری
برج های جداسازی برای تفکیک مخلوط مایع و گاز به کار می روند. انواع مختلفی از برج های جداساز وجود دارند که هر کدام برای فرآیندی متفاوت طراحی شده اند. طراحی و ساخت برج تقطیر برای جداسازی مایعات با نقطه جوش های متفاوت مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین برج های جذب، گازهای موجود در مایع را جذب می کنند و برج های استخراج برای جداسازی مواد حل شده با استفاده از یک حلال مناسب استفاده می شوند. انتخاب نوع مناسب برج جداسازی بسته به ویژگی های فیزیکی و شیمیایی مواد ورودی، هزینه ها و بازدهی مورد انتظار، تأثیر مستقیمی بر کارایی و صرفه جویی در انرژی خواهد داشت.
