کاربرد ورق استیل در تجهیزات تقطیر

فهرست موضوعات

مقدمه

تقطیر در خلاء نوعی فرآیند تقطیر است که تحت فشار کاهش یافته انجام می شود و اجازه می دهد تا ترکیباتی را که به آسانی در فشارهای محیط تقطیر نمی شوند با صرفه جویی در وقت یا انرژی خالص کنند. عملیات کاهش فشار در مخازن فلزی از جنس ورق استیل نگیر انجام می گیرد تا استحکام مکانیکی و مقاومت به خوردگی کافی در برابر کاهش فشار و واکنش های شیمیایی را داشته باشد. معمولاً این مواد دارای عملیات سطحی مناسبی هستند، نظیر ورق استیل براق که دارای کمترین شیار میکروسکوپی است و با استفاده از آن از خوردگی شیاری جلوگیری می شود. به دلیل عملیات سطحی مذکور، قیمت ورق استیل مورد استفاده در این تجهیزات اندکی بیشتر از ورق های همجنس با عملیات سطحی ضعیف تر می باشد.

تقطیر در خلاء

 در این تکنیک ترکیبات بر اساس تفاوت در نقطه جوش آنها جدا می شوند. این تکنیک زمانی استفاده می شود که دمای ترکیب به سختی به نقطه جوش مورد نظر می رسد و افزایش دما باعث تجزیه ترکیب می شود. وقتی فشار در مخازن مستحکم ساخته شده از ورق استیل نگیر به شدت کاهش می یابد، باعث کاهش نقطه جوش ترکیبات می گردد. در برخی از تجهیزات ساده و با هدف کاهش هزینه های ناشی از قیمت ورق استیل و جایگزینی مواد پرداخت شده نظیر ورق استیل براق با مواد ارزان تر، از پوشش های پلیمری بر روی فلزات ارزان قیمت استفاده می کنند. در صورت استفاده از این نوع پوشش ها، لازم است بازدید دوره ای از پوشش انجام می گیرد و در صورت هرگونه آسیب مکانیکی و شیمیایی، سریعاً ترمیم و تعمیر گردد.

کاربردها در مقیاس آزمایشگاهی

ترکیبات با نقطه جوش کمتر از 150 درجه سانتیگراد معمولاً در فشار محیط تقطیر می شوند. برای نمونه هایی با نقطه جوش بالا، معمولاً از دستگاه تقطیر مسیر کوتاه استفاده می شود. این تکنیک به طور گسترده در سنتز آلی استفاده شده است. تبخیر چرخشی یک تکنیک رایج است که در آزمایشگاه ها برای تغلیظ یا جداسازی یک ترکیب از محلول استفاده می شود. بسیاری از حلال ها فرار هستند و به راحتی با استفاده از تبخیر چرخشی تبخیر می شوند. حتی حلال های با فراریت کمتر را می توان با تبخیر چرخشی تحت خلاء زیاد و با حرارت حذف کرد. همچنین توسط آژانس های نظارتی محیط زیست برای تعیین میزان حلال در رنگ ها، پوشش ها و جوهرها استفاده می شود.

کاربرد در مقیاس صنعتی

تقطیر خلاء در مقیاس صنعتی دارای چندین مزیت است. برای جداسازی اجزای کلیدی، مخلوط‌های جوشان ممکن است به مراحل تعادل زیادی نیاز داشته باشند. یکی از ابزارهای کاهش تعداد مراحل مورد نیاز، استفاده از تقطیر خلاء است. ستون‌های تقطیر خلاء که معمولاً در پالایشگاه‌های نفت مورد استفاده قرار می‌گیرند، دارای قطرهایی تا حدود 14 متر (46 فوت)، ارتفاعات تا حدود 50 متر (164 فوت) و نرخ تغذیه تا حدود 25400 هستند.

تقطیر در خلاء می تواند جداسازی را با موارد زیر بهبود بخشد

-    جلوگیری از تخریب محصول یا تشکیل پلیمر به دلیل کاهش فشار که منجر به کاهش دمای کف برج می شود. 
-    کاهش تخریب محصول یا تشکیل پلیمر به دلیل کاهش میانگین زمان به ویژه در ستون هایی که به جای سینی از بسته بندی استفاده می کنند. 
-    افزایش ظرفیت، عملکرد و خلوص
-     کاهش هزینه سرمایه است که هزینه عملیاتی کمی بیشتر می شود. 
-    استفاده از تقطیر خلاء می تواند ارتفاع و قطر و در نتیجه هزینه سرمایه ستون تقطیر را کاهش دهد.

تقطیر خلاء در پالایش نفت

نفت خام مخلوط پیچیده ای از صدها ترکیب هیدروکربنی مختلف است که عموماً دارای 3 تا 60 اتم کربن در هر مولکول است، اگرچه ممکن است مقادیر کمی هیدروکربن خارج از این محدوده وجود داشته باشد. پالایش نفت خام با تقطیر نفت خام ورودی در یک ستون تقطیر به اصطلاح اتمسفر شروع می شود که در فشارهایی کمی بالاتر از فشار اتمسفر کار می کند. تقطیر در خلاء را می توان «تقطیر در دمای پایین» نیز نامید. در تقطیر نفت خام، مهم است که نفت خام را در دمای بالاتر از 370 تا 380 درجه سانتیگراد قرار ندهید زیرا اجزای با وزن مولکولی بالا در نفت خام دچار ترک خوردگی حرارتی شده و در دمای بالاتر از آن کک نفتی تشکیل می دهند. تشکیل کک منجر به بستن لوله‌ها در کوره می‌شود که جریان خوراک را به ستون تقطیر نفت خام مسدود می‌کند. محدودیت اعمال شده با محدود کردن نفت خام ورودی ستون به دمای کمتر از 370 تا 380 درجه سانتیگراد، یک روغن باقیمانده از پایین ستون تقطیر اتمسفر ایجاد می کند که کاملاً از هیدروکربن هایی تشکیل شده است که بالاتر از 370 تا 380 درجه سانتیگراد می جوشند. برای تقطیر بیشتر روغن باقیمانده از ستون تقطیر اتمسفر، تقطیر باید در فشار مطلق 10 تا 40 میلی‌متر جیوه انجام شود تا دمای عملیاتی به کمتر از 370 تا 380 درجه محدود شود. فشار مطلق 10 تا 40 میلی متر جیوه در ستون تقطیر خلاء، حجم بخار تشکیل شده را به ازای حجم مایع تقطیر شده افزایش می دهد. نتیجه این است که چنین ستون هایی دارای قطرهای بسیار زیادی هستند.

سید رحیم کیاحسینی