اجزای داخلی برج های جداسازی| نیل پالا

۱- جداره برج جداسازی:

برای ساخت برج جداسازی با توجه به مشخصات فرآیند و میزان خورندگی موادی که به برج وارد می شوند، می توان از مواد مختلف استفاده نمود. با وجود اینکه استفاده از شیشه، فلزات همراه با استر شیشه ای،کربن نفوذ ناپذیر، مواد پلاستیکی و حتی چوب متداول است اما در عمل در بیشتر موارد برای ساخت برج از فلزات استفاده می شود. گاهی اوقات از آجر ضد خوردگی در داخل جداره فلزی برج به عنوان پوشش محافظ استفاده می شود. این آجرها بسته به میزان خورندگی مواد از جنس های متفاوتی ساخته می شوند. در جداره داخلی برج لبه هایی وجود دارند که سینی ها را هنگام نصب به آن ها پیچ می کنند.

۲- قطر برج جداسازی:

قطر برج بر اساس میزان شدت جریان فازهای بخار و مایع موجود روی سینی ها تعیین می‌گردد. با وجود به اینکه عموما مقادیر دو فاز تا حدی در طول برج تغییر می کند، تغییر دادن سطح مقطع برج از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نخواهد بود. به این جهت معمولا بیشترین مقدار هر فاز در برج برای تعیین سطح مقطع یکسان برای تمام طول برج به عنوان مبنای محاسبات در نظر گرفته می شود. در بعضی از موارد که برای ساختن برج و سینی ها از آلیاژهای گران قیمت استفاده می شود و یا در مواقعی که تغییرات شدت جریان دو فاز در طول برج بسیار زیاد است، برج با دو قطر متفاوت ساخته می شود. در طراحی و تعیین ابعاد برج همواره باید به حداقل رساندن هزینه ساخت برج مد نظر باشد. با افزایش فاصله بین سینی ها طول برج و در نتیجه هزینه ساخت آن افزایش می یابد.

۳- فواصل سینی ها:

فاصله سینی ها از یکدیگر با توجه به هزینه ساخت، نگهداری و شرایط عملکرد برج تعیین می گردد. در موارد خاص به خاطر محدودیت ارتفاع برج، فاصله سینی ها از یکدیگر ۱۵سانتی متر اختیار شده است. در اکثر موارد به استثنای حالتی که برج قطر کوچکی دارد استفاده از فاصله ۲۰ سانتی متر عملی تر می باشد که نظافت و شستشوی سینی ها را ممکن می سازد. دربیشتر پالایشگاه های نفت برای برج هایی که قطر آن ها کمتر از ۲/۱متر است فاصله سینی ها ۴۵ تا ۵۰ سانتی متر و برای برج های با قطور بالا فاصله بیشتری در نظر گرفته می شود. منظور کردن چنین فواصلی شستشو و تعمیرات داخل برج را آسان می کند.

۴- ناودان:

ناودان مجرای انتقال مایع از هر سینی به سینی پایین تر است. این ناودان ها به اشکال مختلف ساخته می شوند. مثلا می توان از لوله های استوانه ای که دو سینی را به هم مرتبط می سازند استفاده نمود. اما در اغلب موارد صفحه عمودی را به انتهای سینی متصل و با امتداد آن تا سینی پایین قطاعی از برج را جدا می کنند. فضای خالی ایجاد شده بین این صفحه و جداره برج مسیر عبور جریان مایع از یک سینی به سینی پایین تر یا ناودان است.

به دلیل ریزش مایع از سینی بالا روی سینی پایین تر در داخل ناودان ها کف ایجاد می شود که باید از ورود کف به سینی پایین جلوگیری کرد. به عبارت دیگر فقط مایع شفاف باید روی سینی پایین جاری شود. برای از بین رفتن کف باید به مایع زمان لازم داده شود. فاصله بین دو سینی زمان لازم را فراهم می کند. به عبارت دیگر یکی از دلایل وجود فاصله بین دو سینی،دادن زمان مناسب به مایع داخل ناودان است تا کف ایجاد شده از بین برود و فقط مایع شفاف روی سینی جریان یابد.

انتهای ناودان را باید به اندازه کافی به سینی پایین نزدیک کرد تا سطح مایع موجود روی سینی بالاتر از آن قرار گیرد. معمولا انتهای ناودان بین ۵/۲ تا ۳ سانتی متر پایین تر از لبه بند خارجی قرار می گیرد. در غیر این صورت فاز بخار که در حال صعود به سینی بالایی است به جای اینکه از سوراخ ها و کلاهک های بالایی سینی عبور کند از داخل ناودان به بالا خواهد رفت.

۵- بند داخلی و خارجی:

برای ایجاد تماس کافی بین حباب های گاز و مایع روی سینی باید مقداری از مایع روی سینی جمع شود. به این منظور از مانعی در انتهای سینی استفاده می کنند که بند نامیده می شود. این بند می تواند از امتداد صفحه ای که ناودان را تشکیل می دهد به سمت بالا بوجود آید و یا به صورت قطعه ای جدا گانه بر روی سینی نصب گردد. بند ها معمولا به شکل مستطیل با لبه صاف و در بعضی موارد با لبه دندانه ای می باشند. استفاده از نوع مدور آن ها که از امتداد ناودان های استوانه ای به سمت بالا ایجاد می گردد توصیه نمی شود. این نوع از بندها چون در قسمت انتهایی سینی قرار دارند بند خارجی نامیده می شوند.

فاصله سوراخ های سینی از بند باید در حدود ۷ تا ۱۰سانتی متر باشند تا در هدایت مایع روی سینی اشکالی ایجاد نشود. به علاوه در مدت زمانیکه مایع این فاصله را طی می کند حباب های موجود در مایع نیز از آن خارج می گردند.

۶- دریچه عبور اپراتور:

بر روی جداره خارجی برج جداسازی دریچه هایی تعبیه می گردد تا بتوان در هنگام نیاز از طریق آن ها برای نصب سینی ها و سایر قطعات داخلی برج و همچنین شستشو و نظافت داخل آن به درون برج دسترسی پیدا نمود. معمولا برج دارای دو دریچه عبور اپراتور است که اولی برای دسترسی اپراتور در میانه یا پایین برج در نظر گرفته می شود و دومی در بالای برج برای تهویه در زمان تعمیرات و بازرسی سیستم مورد استفاده قرار می گیرد. اگر ارتفاع برج زیاد باشد دریچه های بیشتری بر روی جداره برج جداسازی تعبیه می شود تا دسترسی به تمام قسمت های آن آسان شود. در برج های قطور از سینی هایی با قطعات مجزا استفاده می شود. در هنگام ساخت برج می توان قطعات این سینی ها را برای نصب جدا از هم از طریق دریچه عبور اپراتور وارد برج نمود.

۷- پوشش های ایزوله جداره:

در بسیاری از موارد حفظ و کنترل دما در مسیر حرکت سیالات اهمیت ویژه ای دارد. در این موارد از پوشش های ایزوله استفاده می شود. این پوشش ها برای جلوگیری از تبادل حرارت به جهت جلوگیری از افت دما و یا به منظور جلوگیری از افزایش دما به کار می رود. نحوه نصب این پوشش ها به این صورت است که ابتدا روی جداره خارجی برج و یا هر دستگاه دیگر نظیر مبدل های حرارتی، شیر ها و حتی خطوط لوله، لایه ای عایق به ضخامت معین قرار می گیرد. سپس لایه ای از فلز گالوانیزه روی آن پرچ می شود تا عایق را در جای خود ثابت نگه دارد.

۸- سینی:

سینی ها معمولا از ورق های فلزی و در صورت لزوم از آلیاژ های مخصوص ساخته می شوند. ضخامت این ورقه ها با توجه به میزان خورندگی سیالات موجود روی سینی ها تعیین می گردد. برای جلوگیری از شکم دادن سینی ها و سفت کردن آن ها از میله نگهدارنده فلزی که در زیر سینی نصب می شود استفاده می گردد. همچنین برای جلوگیری از حرکت سینی ها در داخل برج که در اثر بروز اختلال ناگهانی در فاز گاز روی می دهد سینی ها را به جداره برج وصل می کنند. در نصب سینی ها لازم است فاصله کافی بین جداره و سینی منظور شود تا انبساط بر اثر گرما ایجاد اشکال ننماید.

برای نصب سینی ها به برج از حلقه های نگهدارنده که به جداره برج متصل شده است استفاده می گردد. از درون شکاف هایی که روی این حلقه ها تعبیه شده است سینی بر روی حلقه پیچ می شود. سینی های بزرگ از قطعات جداگانه ساخته می شوند این کار علاوه بر اینکه نصب سینی ها را در درون برج آسان می سازد. در مواردی که برای شستشو و یا تعمیر نیاز به عبور فردی از داخل برج است، بالا رفتن و رسیدن به سینی ها از نقطه ای به نقطه دیگر در داخل برج را ممکن می سازد. سینی ها در داخل برج معمولا به صورت افقی قرار می گیرند. و با اختلاف حداکثر ۵/۳ سانتی متر بین دو انتها تراز می شوند.

حرکت مایع روی سینی به صورت افقی بوده و بخار به صورت عمودی از زیر سینی وارد می شود. در سینی ها برای انتقال مایع به سینی پایین تر از ناودان استفاده می شود. زمانی که مقدار مایع روی سینی نسبت به گاز بیشتر باشد از ناودان های بیشتری برای انتقال مایع به سینی های زیرین استفاده می کنند. وجود ناودان ها در وسط سینی باعث می شود شیب مایع روی سینی کاهش یافته و با گاز تماس بیشتری حاصل نماید. معمولا در برج های با قطر کم از سینی با یک گذر و در برج های با قطر زیاد از سینی ها با دو یا چند گذر استفاده می کنند.

اجزای داخلی برج های جداسازی پرشده:

۱- انواع پرکن از نظر شکل و جنس:

پرکن ها را بر اساس کاربرد هایشان به شکل های مختلفی می سازند. پرکن ها دارای دو نوع کلی پرکن های منظم و غیر منظم می باشند. نوع متداول پرکن های نامنظم، حلقه های راشینگ (Raschig Rings) است که به صورت استوانه ای تو خالی از جنس سرامیک به قطر ۵/۳ تا ۱۰ سانتی متر و یا حتی بیشتر ساخته می شوند که در تمامی موارد به استثنای مواردی که فاز مایع قلیایی و یا اسید فلوریدریک باشد، قابل استفاده است. انواع فلزی و کربنی آن ها نیز وجود دارند.

در مواردی که مواد داخل برج، اکسید کننده های قوی باشند از انواع کربنی نمی توان استفاده کرد. مزایای نوع فلزی سبکی آن ها می باشد. از انواع دیگر پرکن های استوانه ای، حلقه های لسینگ (Lessing Rings) را که استوانه ای شکل هستند و در وسط آن ها تیغه ای تعبیه شده است می توان نام برد. این حلقه ها در مقایسه با حلقه های راشینگ استفاده کمتری دارند.

نوع دیگر پرکن های استوانه ای حلقه پال (Pall Rings) است که به صورت استوانه تو خالی از جنس فلز یا پلاستیک ساخته می شود که قسمت هایی از بدنه آن به سمت داخل استوانه متمایل شده است. این نوع پرکن ها به دلیل دارا بودن سطح تماس زیاد بین فاز مایع و فاز بخار بازده بالایی دارند.

انواع دیگر پرکن ها به زین اسبی می توان اشاره کرد. جنس این پرکن ها معمولا سرامیک بوده و در اندازه های مختلف بین ۳ تا ۷ سانتی متر ساخته می شوند.

۲- صفحه نگهدارنده:

در برج های پرشده یک فضای خالی در پایین برج در نظر گرفته می شود تا بخار ابتدا وارد این فضا شده و سپس به طور یکنواخت در تمام سطح بستر پرشده توزیع شود. برای جلوگیری از ریختن پرکن ها به درون این فضا از صفحه نگهدارنده استفاده می شود. باید دقت نمود که این صفحه به اندازه کافی مقاوم باشد تا بتواند وزن قطعاتی را که روی آن قرار گرفته است تحمل کند. برای اینکه عبور گاز و مایع به آسانی صورت گیرد و موجب افزایش افت فشار و یا تجمع بیش از حد مایع درون برج نگردد، از منافذ و سوراخ های درشت در صفحه نگهدارنده استفاده می شود. انواع صفحات نگهدارنده با طرح های گوناگون وجود دارند.

۳- صفحه بازدارنده:

بستر های پرشده در اثر ازدیاد ناگهانی فشار گاز به حرکت در می آیند. برای جلوگیری از این پدیده از صفحه بازدارنده که در بالای بستر پرشده نصب می شود استفاده می کنند. برای ساختن این صفحه بازدارنده می توان از توری های مقاوم و یا شبکه های میله ای استفاده نمود.

۴- دستگاه بازیابی مایع:

در مواردی که سرعت فاز بخار بسیار زیاد باشد قسمتی از فاز مایع به شکل قطرات بسیار ریز همراه با فاز بخار از بالای برج خارج می شود. برای بازیابی این قطرات می توان بخار را پس از خروج از برج از میان رطوبتگیر (لایه ای متشکل از کلاف های سیمی به ضخامت چند اینچ ) و یا بستر پرشده نامنظم خشک به طول ۶۰ تا ۹۰ سانتیمتر عبور داد.