پاوپوینت تقطیر و انواع مختلف آن

بسم الله الرحمن الرحیم

تقطیر و انواع مختلف آن

تقطیر

روشهای مختلفی برای جداسازی مواد اجزای سازنده یک محلول وجود دارد که یکی از این روشها فرایند تقطیر می باشد .
در روش تقطیر جداکردن اجزاء یک مخلوط ، از روی اختلاف نقطه جوش آنها انجام می گیرد . تقطیر ، در واقع ، جداسازی فیزیکی برشهای نفتی است که اساس آن ، اختلاف در نقطه جوش هیدروکربنهای مختلف است. هر چه هیدروکربن سنگین تر باشد، نقطه جوش آن زیاد است و هر چه هیدروکربن سبکتر باشد، زودتر خارج می شود.

تقطیر در عمل به دو روش زیر انجام می گیرد.
روش اول شامل تولید بخار از طریق جوشاندن یک مخلوط مایع ، سپس میعان بخار ، بدون اینکه هیچ مایعی مجدداً به محفظه تقطیر بازگردد. در نتیجه هیچ مایع برگشتی وجود ندارد. روش دوم قسمتی از بخار مایع شده به دستگاه تقطیر باز می گردد و به صورتی که این مایع برگشتی در مجاورت بخاری که به طرف مبرد می رود قرار می گیرد. هر کدام از این روشها می توانند پیوسته یا ناپیوسته باشند.
 تقطیر، معمولترین روشی است که برای تخلیص مایعات به کار می رود. دراین عمل مایع را به کمک حرارت تبخیر می کنند و بخار مربوطه را در ظرف جداگانه ای متراکم می کنند و محصول تقطیر را بدست می آورند.

چنانچه ناخالصیهای موجود در مایع اولیه فرار نباشند، در باقی مانده تقطیر به جا می ماند و تقطیر ساده جسم را خالص میکند. در صورتی که ناخالصیها فرار باشند، تقطیر جزء به جزء مورد احتیاج خواهد بود.
اگر فقط یک ماده فرار بوده و اختلاف نقطه ی جوش این ماده با ناخالصی های موجود در آن زیاد باشد (حدود c°30) می توان برای جدا کردن این ماده از ناخالصی ها از تقطیر ساده استفاده نمود.
از تقطیر ساده معمولا در جداسازی مخلوط مایعاتی استفاده می شود که نقطه ی جوشی در محدوده 40 تا 150 درجه سانتی گراد دارند  زیرا در دمای بالاتر از c° 150 بسیاری از ترکیبات آلی تجزیه می شوند و در  دمای جوش کمتر ازc ° 40 مقدار زیادی از مایع در ضمن تقطیر هدر می رود.

در تقطیر مخلوطی از دو یا چند جسم، فشاربخار کل تابعی از فشار بخار هر یک از اجزا و کسر مولی می باشد. بر اساس قانون رائول فشار بخار جزئی یک ترکیب فرار در یک محلول ایده آل با حاصلضرب فشار بخار در کسر مولی آن برابر است. بنابراین در بخار موجود بر سطح دو یا چند جز محلول فرار ذرات کلیه اجزا شرکت کننده در محلول یافت می شود. رابطه  بین فشار بخار کل (Pt) با فشار جزیی (Pi) وکسر مولی اجزا(Xi) به صورت زیر است:
Pt = PaXa + PbXb + PcXc+…
….+

 اگر در محلولی شامل دو ماده شیمیایی فرار یک جز دارای فشار بخار بیشتری از جز دیگر باشد بخار حاصل از آن در مقایسه با مایع دارای درصد بیشتری از جسم فرارتر خواهد بود.  ظروف معمولی در خلل و شکاف های جدار خود دارای بسته ها ی هوای محبوس می باشند . با ریختن مایع در ظرف محفظه بسته ها از بخار پر می شود . وقتی که دمای مایع افزایش می یابد بخار آنقدر به حالت متراکم باقی می ماند تا اینکه از فشار بخار روی مایع بیشتر شود در این حالت بخار به دام افتاده افزایش حجم پیدا می کند و به صورت حباب هایی به سطح مایع رسیده و خارج می گردد .  حالت به هم خوردگی حاصل از حباب ها (جوش) حباب های هوای بیشتری را به داخل مایع کشانده و فرایند با تشکیل بخار ادامه می یابد.

 با حرارت دادن مایعات درظروف شیشه ای که دارای سطوحی نسبتا صاف و یکنواخت می باشند حالت جوش ایجاد نمی شود و اگر درجه حرارت به اندازه کافی افزایش یابد به حالت انفجاری تبخیرمی گردند. برای اجتناب ازخطرات مربوط به جوشش ناگهانی (به صورت ضربه ای) منبعی برای دمیدن حباب ها به درون مایع قبل از حرارت دادن و عمل جوش لازم است. در شرایط معمولی (فشارجو) این منبع سنگ جوش می باشد. سنگ جوش دانه هایی حاوی خلل ریز در خود بوده که در آن مولکولهای هوا حبس شده اند. با قرار گرفتن این دانه ها در محلول حباب ها از سطح آنها تشکیل شده و از جوشیدن انفجاری و تاخیر در جوش جلوگیری می نماید.

انواع تقطیر
·  تقطیرساده:
 به عنوان مثال هنگامی که ناخالصی غیر فراری مانند شکر به مایع خالصی اضافه می شود فشار بخار مایع تنزل می یابد. علت این عمل آن است که وجود جز غیر فرار به مقدار زیادی غلظت جز اصلی فرار را پایین می آورد یعنی دیگر تمام مولکولهایی که در سطح مایع موجودند مولکولهای جسم فرار نیستند و بدین ترتیب قابلیت تبخیر مایع کم می شود .
تقطیرساده را میتوان به دو صورت تعریف کرد:
الف) تقطیر ساده غیر مداوم ب)    تقطیر ساده مداوم

 تقطیرساده غیرمداوم:   در این روش تقطیر ، مخلوط حرارت داده می شود تا به حال جوش درآید بخارهایی که تشکیل می شود غنی از جزء سبک مخلوط می باشد پس از عبور از کندانسورها ( مبردها ) تبدیل به مایع شده ، از سیستم تقطیر خارج می گردد. به تدریج که غلظت جزء سنگین مخلوط در مایع باقی مانده زیاد می شود، نقطه جوش آن به تدریج بالا می رود. به این ترتیب ، هر لحظه از عمل تقطیر ، ترکیب فاز بخار حاصل و مایع باقی مانده تغییر می کند.
·  تقطیرساده مداوم:
 در این روش،مخلوط اولیه (خوراک دستگاه) بطور مداوم با مقدار ثابت در واحد زمان ، در گرم کننده گرم می شود تا مقداری از آن بصورت بخار درآید،

و به محض ورود در ستون تقطیر ، جزء سبک مخلوط بخار از جزء سنگین جدا می شود و از بالای ستون تقطیر خارج می گردد و بعد از عبور از کندانسورها ، به صورت مایع در می آید جزء سنگین نیز از ته ستون تقطیر خارج می شود. قابل ذکر است که همیشه جزء سبک مقداری جزء سنگین و جزء سنگین نیز دارای مقداری از جزء سبک است.
در تقطیر یک ماده خالص چنانچه مایع زیاد از حد گرم نشود درجه حرارتی که در گرماسنج دیده می شود یعنی درجه حرارت دهانه ی خروجی با درجه حرارت مایع جوشان در ظرف تقطیر یعنی درجه حرارت ظرف یکسان است. درجه حرارت دهانه خروجی که به این ترتیب به نقطه جوش مایع مربوط می شود در طول تقطیر ثابت می ماند.

هرگاه در مایعی که تقطیر می شود ناخالصی غیر فراری موجود باشد درجه حرارت دهانه خروجی همان درجه حرارت مایع خالص است زیرا ماده ای که بر روی حباب گرماسنج متراکم می شود به ناخالصی آلوده نیست. ولی درجه حرارت ظرف به علت کاهش فشار بخار محلول بالا می ررود. در جریان تقطیر درجه حرارت ظرف نیز افزایش می یابد. زیرا که غلظت ناخالصی با تقطیر جز فرار به تدریج زیاد می شود و فشار بخار مایع بیشتر پایین می اید ، با وجود این درجه حرارت دهانه خروجی مانند مایع خالص ثابت می ماند. رابطه کمی موجود بین فشار بخار وترکیب مخلوط همگن مایع (محلول) به قانون رائول معروف است.

·  تقطیرتبخیرآنی(ناگهانی):
وقتی محلول چند جزئی مانند نفت خام را حرارت می دهیم ، اجزای تشکیل دهنده آن به ترتیب که سبکتر هستند، زودتر بخار می شود. برعکس وقتی بخواهیم این بخارها را سرد و دوباره تبدیل به مایع کنیم، هر کدام که سبکتر باشد دیرتر مایع می گردد.
با توجه به این خاصیت ، می توانیم نفت خام را به روش دیگری که به آن " تقطیر آنی" گویند، تقطیر نماییم. در این روش ، نفت خام را چنان حرارت می دهیم که ناگهان همه اجزای آن تبدیل به بخار گردد و سپس آنها را سرد می کنیم تا مایع شود. در اینجا ، بخارها به ترتیب سنگینی ، مایع می شوند یعنی هرچه سنگین تر باشند، زودتر مایع می گردند و بدین گونه ، اجزای نفت خام را به ترتیب مایع شدن از هم جدا می کنیم.

·  تقطیردرخلا:  با  توجه به اینکه نقطه جوش مواد سنگین نفتی نسبتا بالاست و نیاز به دما و انرژی بیشتری دارد، واز طرف دیگر ، مقاومت این مواد در مقابل حرارت بالا کمتر می باشد و زودتر تجزیه می گردند، لذا برای جداکردن آنها از خلا نسبی استفاده می شود. در این صورت مواد دمای پایین تر از نقطه جوش معمولی خود به جوش می آیند. در نتیجه ، تقطیر در خلا ، دو فایده دارد: اول این که به انرژی و دمای کمتر نیاز است، دوم اینکه مولکولها تجزیه نمی شوند. امروزه در بیشتر موارد در عمل تقطیر ، از خلا استفاده می شود. یعنی این که هم تقطیر جزء به جزء و هم تقطیر آنی را در خلا انجام می دهند.

·  تقطیر به کمک بخارآب:  یکی دیگر از طرق تقطیر آن است که بخار آب را در دستگاه تقطیر وارد می کنند در این صورت بی آنکه خلا ای ایجاد گردد،اجزای نفت خام در درجه حرارت کمتری تبخیر می شوند. این مورد معمولاً در زمانی انجام می شود که درنقطه جوش آب،فشار بخار اجزای جدا شونده بالا باشد تا به همراه بخار آب از مخلوط جدا گردند. غالباً به کمک تقطیر با بخار آب می توان ترکیبات آلی فراری را که با آب مخلوط نمی شوند یا تقریباً با آن غیر قابل اختلاط هستند تفکیک و تخلیص کرد . در این روش مخلوط  آب و جسم آلی با هم تقطیر می شوند.عمل تقطیر یک مخلوط غیر قابل امتزاج در صورتی که یکی از اجزا آب باشد تقطیر با بخار آب نامیده می شود.

·  تقطیر آزئوتروپی :

 از این روش تقطیر معمولاً در مواردی که نقطه جوش اجزاء مخلوط به هم نزدیک باشند استفاده می شود، جداسازی مخلوط اولیه ، با افزایش یک حلال خاص که با یکی از اجزای کلیدی ، آزئوتروپ تشکیل می دهد امکان پذیر است. آزئوتروپ محصول تقطیر یا ته مانده را از ستون تشکیل می دهد و بعد حلال و جزء کلیدی را از هم جدا می کند. اغلب ، ماده افزوده شده آزئوتروپی با نقطه جوش پایین تشکیل می دهد که به آن شکننده آزئوتروپ می گویند. آزئوتروپ اغلب شامل اجزای خوراک است، اما نسبت اجزای کلیدی به سایر اجزای خوراک خیلی متفاوت بوده و بیشتر است.
مثالی از تقطیر آزئوتروپی استفاده از بنزن برای جداسازی کامل اتانول از آب است، که آزئوتروپی با نقطه جوش پایین با  6/95% وزنی الکل را تشکیل می دهد. مخلوط آب- الکل با  95% وزنی الکل به ستون تقطیر آزئوتروپی افزوده می شود و جریان غنی از بنزن از قسمت فوقانی وارد می شود. محصول ته مانده الکل تقریبا خالص است وبخار بالایی یک آزئوتروپی سه گانه است. این بخار مایع شده، به دو فاز تقسیم می شود. لایه آلی برگشت داده شده، لایه آلی به ستون بازیافت بنزن فرستاده می شود. همه بنزن و مقدار الکل در بخار بالایی گرفته شده، به ستون اول روانه می شوند. جریان انتهایی در ستون سوم تقطیر می شود تا آب خالص و مقداری آزئوتروپ دوگانه از آن بدست آید.

·  تقطیر استخراجی : جداسازی اجزای با نقطه جوش تقریباً یکسان از طریق تقطیر ساده مشکل است حتی اگر مخلوط ایده آل باشد و به دلیل تشکیل آزئوتروپ ، جداسازی کامل آنها غیر ممکن است برای چنین سیستم هایی با افزایش یک جزء سوم به مخلوط که باعث تغییر فراریت نسبی ترکیبات اولیه شود جداسازی ممکن می شود. جزء افزوده شده باید مایعی با نقطه جوش بالا باشد، قابلیت حل شدن در هر دو جزء کلیدی را داشته باشد و از لحاظ شیمیایی به یکی از آنها شبیه باشد. جزء کلیدی که به حلال بیشتر شبیه است ضریب فعالیت پایین تری از جزء دیگر محلول دارد، در نتیجه جداسازی بهبود می یابد این فرآیند ، تقطیر استخراجی نام دارد. مثالی از تقطیر استخراجی، استفاده از فور فورال در جداسازی بوتا دی ان و بوتن است، فورفورال که حلالی به شدت قطبی است، فعالیت بوتا دی ان را بیش تر از بوتن و بوتان کم می کند و غلظت بوتادی ان وفورفورال وارد قسمت فوقانی ستون تقطیر استخراجی شود، با انجام تقطیر بوتا دی ان از فورفورال جدا می شود.

·  تقطیر جزء به جزء:  اجزای سازنده محلول شامل دو یا چند فرار را که از قانون رائول پیروی می کنند، می توان با فرایند تقطیر جزء به جزء از هم جدا کرد. طبق قانون رائول ، فشار بخار محلول برابر با مجموع اجزای سازنده آن است و سهم هر جزء برابر با حاصلضرب کسر مولی آن جزء به جزء در فشار بخار آن در حالت خاص است. در تقطیر محلولی از  B و  A ، غلظت  A در بخاری که خارج شده و مایع می شود، بیش از غلظت آن در مایع باقی مانده است. با ادامه عمل تقطیر ، ترکیب درصد اجزا در بخار و مایع دائماً تغییر می کند و این در هر نقطه عمومیت دارد. با جمع آوری مایعی که از سردشدن بخار حاصل می شود و از تقطیر مجدد آن و با تکرار پی در پی این عمل ، سرانجام می توان اجزای سازنده مخلوط اصلی رابه صورتی واقعاً خالص بدست آورد. از نظر سهولت در اینجا فقط محلولهای ایده آل دو تایی را که محتوی دو جز فرار  RوS باشند در نظرمی گیریم. محلول ایده ال به محلولی اطلاق می شود که در آن اثرات بین مولکولهای متجانس مشابه با اثرات بین مولکولهای غیر متجانس باشد.گرچه فقط محلولهای ایده ال به طور کامل از قانون رائول پیروی می کنند ولی بسیاری از محلولهای آلی به محلول های ایده آل نزدیک هستند.

·  تقطیر جزبه جز محلول های غیر ایده ال:  گرچه بیشتر مخلوط های یکنواخت مایع به صورت محلول های ایده ال عمل می کنند ولی نمونه های بسیاری وجود دارد که نحوه عمل آنها ایده آل نیست.در این محلولها مولکولهای غیر متجانس در مجاورت یکدیگربه طور یکسان عمل نمی کنند انحراف حاصل از قانون رائول به دو روش انجام میگیرد:بعضی از محلولها فشار بخار بیشتری از فشار بخار پیش بینی شده ظاهر می سازندوگفته می شود که انحراف مثبت دارند. بعضی دیگر فشار بخار کمتری از فشار پیش بینی شده آشکار می کنندومی گویند که انحراف منفی نشان می دهند. در انحراف مثبت نیروی جاذبه بین مولکولهای مختلف دو جز سازنده ضعیف تر از نیروی جاذبه بین مولکولهای مشابه یک جز است و در نتیجه در حدود ترکیب درصد معینی فشار بخار مشترک دو جز بزرگتر از فشار بخار جز خالصی می شود که فرارتر است. بنابراین مخلوط هایی که ترکیب درصد آنها در این حدود باشد درجه جوش کمتری از هر یک از دو جز خالص دارند.

مخلوطی که در این حدود حداقل درجه جوشش را دارد باید به صورت جز سوم در نظر گرفته شود.این مخلوط نقطه جوش ثابتی دارد زیرا ترکیب درصد بخاری که در تعادل با مایع است با ترکیب درصد خود مایع برابر است.چنین مخلوطی را آزئوتروپ یا مخلوط آزئوتروپ با جوشش مینیمم می نامند. از تقطیر جز به جز این مخلوط ها هر دو جز به حالت خالص به دست نمی آید بلکه جزیی که ترکیب درصد آن از ترکیب درصد آزئوتروپ بیشتر باشد تولید می شود.
در انحراف منفی از قانون رائول نیروی جاذبه بین مولکولهای مختلف دو جز قوی تر از نیروی جاذبه بین مولکولهای مشابه یک جز است ودر نتیجه ترکیب درصد معینی فشار بخار مشترک دو جز کمتر از فشار بخار جز خالص می شود که فرارتر است.بنابراین مخلوط هایی که ترکیب درصد آنها در این حدود باشد حتی نسبت به جز خالصی که نقطه جوش بیشتری دارد در درجه حرارت بالاتری می جوشند.

در اینجا ترکیب درصد به خصوصی وجود دارد که به آزئوتروپ با جوشش ماکسیمم مربوط می شود. تقطیر جز به جز محلولهایی که ترکیب درصدی غیر از ترکیب درصد آزئوتروپ دارندباعث خروج جزیی مخلوط می شود که ترکیب درصد آن از آزئوتروپ بیشتر باشد.
·  ستونهای تقطیرجز به جز:
این ستونها انواع متعدد دارد ولی در تمام آنها خصلت های مشابهی وجود دارد.
این ستونها مسیر عمودی را به وجود می آورند که باید بخار در انتقال از ظرف تقطیر به مبرد از آن بگذرد.
این مسیر به مقدار قابل ملاحظه ای از مسیر دستگاه تقطیر ساده طویل تر است. هنگام انتقال بخار از ظرف تقطیر به بالای ستون مقداری از بخار متراکم می شود.

چنان چه قسمت پایین این ستون نسبت به قسمت بالای آن در درجه حرارت بیشتری نگه داری شود مایع متراکم شده و در حالی که به پایین ستون می ریزد دوباره به طور جزیی تبخیر می شود .بخار متراکم نشده همراه بخاری که از تبخیر مجدد مایع متراکم شده حاصل می شود در داخل ستون بالاتر می رود واز یک سری تراکم وتبخیر می گذرد. این اعمال باعث تقطیر مجدد مایع می شود و به طوریکه در هر یک از مراحل فاز بخاری که به وجود می آید نسبت به جز فرارتر غنی تر می شود.ماده متراکم شده ای که به پایین ستون می ریزددر مقایسه با بخاری که با آن در تماس است در هر یک از مراحل نسبت جزیی که فراریت کمتری دارد غنی تر می شود. در شرایط ایده ال بین فازهای مایع و بخار در سراسر ستون تعادل برقرار می شود و فاز بخار بالایی تقریباً به طور کامل از جز فرارتر تشکیل می شود و فاز مایع پایینی نسبت به جزیی که فراریت کمتری دارد غنی تر می شود.

مهم ترین شرایطی که برای ایجاد این حالت لازم است عبارتند از: ·   تماس کامل و مداوم بین فازهای بخار و مایع در ستون ·   حفظ افت مناسبی از درجه حرارت در طول ستون ·   طول کافی ستون ·   اختلاف کافی در نقاط جوش اجزای مخلوط مایع

چنانچه دوشرط اول کاملاً مراعات شود می توان با یک ستون طویل ترکیباتی که اختلاف کمی در نقطه ی جوش دارند به طور رضایت بخش از هم جدا کرد زیرا طول ستون مورد لزوم و اختلاف نقاط جوش اجزا با هم نسبت عکس دارند. معمولترین راه ایجاد تماس لازم در بین فازهای مایع آن است که ستون با مقداری ماده بی اثر مانند شیشه یا سرامیک یا تکه های فلزی به اشکال مختلف که سطح تماس وسیعی را فراهم می کند پر شود. یکی از راه های بسیار موثر ایجاد این تماس بین مایع و بخار آن است که نوار چرخانی از فلز یا تفلون که با سرعت زیادی در داخل ستون بچرخد به کار رود.این عمل نسبت به ستون های پرشده ای که قدرت مشابهی دارند این مزیت را دارد که ماده کمی را در داخل ستون نگاه می دارد(منظورازاین نگه داری مقدارمایع وبخاری است که برای حفظ شرایط تعادل درداخل ستون لازم است.)

·  تقطیر تبخیر ناگهانی:  در این نوع تقطیر ، مخلوطی از مواد نفتی که قبلاً در مبدلهای حرارتی و یا کوره گرم شده اند، بطور مداوم به ظرف تقطیر وارد می شوند و تحت شرایط ثابت ، مقداری از آنها به صورت ناگهانی تبخیر می شوند. بخارات حاصله بعد از میعان و مایع باقیمانده در پایین برج بعد از سرد شدن،به صورت محصولات تقطیر جمع آوری می شوند. در این نوع تقطیر ، خلوص محصولات چندان زیاد نیست.
·  تقطیر با مایع برگشتی ( تقطیر همراه با تصفیه ):
در این روش تقطیر ، قسمتی از بخارات حاصله در بالای برج ، بعد از میعان به صورت محصول خارج شده و قسمت زیادی به داخل برج برگردانده می شود. این مایع به مایع برگشتی موسوم است. مایع برگشتی با بخارات در حال صعود در تماس قرار داده می شود تا انتقال ماده و انتقال حرارت ، صورت گیرد. از آنجا که مایعات در داخل برج در نقطه جوش خود هستند،

لذا در هر تماس مقداری از بخار، تبدیل به مایع و قسمتی از مایع نیز تبدیل به بخار می شود. نتیجه نهایی مجوعه این تماسها ، بخاری اشباع از هیدروکربنهای با نقطه جوش کم و مایعی اشباع از مواد نفتی با نقطه جوش زیاد می باشد. در تقطیر با مایع برگشتی با استفاده از تماس بخار و مایع ، می توان محصولات مورد نیاز را با هر درجه خلوص تولید کرد، مشروط بر اینکه به مقدار کافی مایع برگشتی و سینی در برج موجود باشد. بوسیله مایع برگشتی یا تعداد سینیهای داخل برج می توانیم درجه خلوص را تغییر دهیم. لازم به توضیح است که ازدیاد مقدار مایع برگشتی باعث افزایش میزان سوخت خواهد شد. چون تمام مایع برگشتی باید دوباره به صورت بخار تبدیل شود. امروزه به علت گرانی سوخت،سعی می شود برای بدست آوردن خلوص بیشتر محصولات،به جای ازدیاد مایع برگشتی از سینیهای بیشتری در برجهای تقطیر استفاده شود. زیاد شدن مایع برگشتی موجب زیاد شدن انرژی می شود. برای همین،تعداد سینیها را افزایش می دهند. در ابتدا مایع برگشتی را صد درصد انتخاب کرده و بعد مرتباً این درصد را کم می کنند و به صورت محصول خارج می کنند تا به این ترتیب دستگاه تنظیم شود.

·  انواع مایع برگشتی: 1.   مایع برگشتی سرد:این نوع مایع برگشتی با درجه حرارتی کمتر از دمای بالای برج تقطیر برگردانده می شود. مقدار گرمای گرفته شده ، برابر با مجموع گرمای نهان و گرمای مخصوص مورد نیاز برای رساندن دمای مایع به دمای بالای برج است. 2.   مایع برگشتی گرم:مایع برگشتی گرم با درجه حرارتی برابر با دمای بخارات خروجی برج مورد استفاده قرار می گیرد. 3.  مایع برگشتی داخلی: مجموع تمام مایعهای برگشتی داخل برج را که از سینی های بالا تا پایین در حرکت است، مایع برگشتی داخلی گویند. مایع برگشتی داخلی و گرم فقط قادر به جذب گرمای نهان می باشد. چون اصولاً طبق تعریف اختلاف دمایی بین بخارات و مایعات در حال تماس وجود ندارد.

4. مایع برگشت دورانی:این نوع مایع برگشتی ، تبخیر نمی شود. بلکه فقط گرمای مخصوص معادل با اختلاف دمای حاصل از دوران خود را از برج خارج می کند. این مایع برگشتی با دمای زیاد از برج خارج شده و بعد از سرد شدن با درجه حرارتی کمتر به برج برمی گردد. معمولا این نوع مایع برگشتی درقسمتهای میانی یا درونی برج بکار گرفته می شود و مایع برگشتی جانبی هم خوانده می شود. اثر عمده این روش ، تقلیل حجم بخارات موجود در برج است. 5.  نسبت مایع برگشتی:نسبت حجم مایع برگشتی به داخلی و محصول بالایی برج را نسبت مایع برگشتی گویند. از آنجا که محاسبه مایع برگشتی داخلی نیاز به محاسبات دقیق دارد، لذا در پالایشگاهها،عملاً نسبت مایع برگشتی بالای برج به محصول بالایی را به عنوان نسبت مایع برگشتی بکار می برند.

·  تقطیر نوبتی:  این نوع تقطیرها در قدیم بسیار متداول بوده، ولی امروزه به علت نیاز نیروی انسانی و ضرورت ظرفیت زیاد،این روش کمتر مورد توجه قرار می گیرد. امروزه تقطیر نوبتی،صرفاً در صنایع دارویی و رنگ و مواد آرایشی و موارد مشابه بکار برده می شود و در صنایع پالایش نفت در موارد محدودی مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین در موارد زیر، تقطیر نوبتی از نظر اقتصادی قابل توجه می باشد. •  تقطیر در مقیاس کم •  ضرورت تغییرات زیاد در شرایط خوراک و محصولات مورد نیاز •  استفاده نامنظم از دستگاه •  تفکیک چند محصولی •  عملیات تولید متوالی با فرآیندهای مختلف

 تقطیر مداوم : امروزه به علت اقتصادی بودن تقطیر مداوم در تمام عملیات پالایش نفت از این روش استفاده می شود. در تقطیر مداوم برای یک نوع خوراک مشخص و برشهای تعیین شده شرایط عملیاتی ثابت بکار گرفته می شود. به علت ثابت بودن شرایط عملیاتی در مقایسه با تقطیر نوبتی به مراقبت و نیروی انسانی کمتری احتیاج است. با استفاده از تقطیر مداوم در پالایشگاهها مواد زیر تولید می شود: گاز اتان و متان به عنوان سوخت پالایشگاه ، گاز پروپان و بوتان به عنوان گاز مایع و خوراک واحدهای پتروشیمی،بنزین موتور و نفتهای سنگین به عنوان خوراک واحدهای تبدیل کاتالیستی برای تهیه بنزین با درجه آروماتیسیته بالاتر،حلالها،نفت سفید،سوخت جت سبک وسنگین،نفت گاز،خوراک واحدهای هیدروکراکینگ و واحدهای روغن سازی،نفت کوره و انواع آسفالتها. در این روش ابتدا نفت خام را تا حدود C° 400 گرم می کنند تا بخاری داغ و مخلوطی سیال تولید کند که وارد برج تقطیر می شود.در این برج بخارها بالا می روند و در نقاط مختلف و در طول برج متراکم و به مایع تبدیل می شوند.اجزایی که نقطه جوش کمتری دارند (یعنی فرارترند) بیشتر از اجزایی که نقطه جوش بیشتری دارند، به حالت گازی باقی می مانند .

این تفاوت در گستره های نقطه جوش امکان می دهد که اجزا نفت از هم جدا شوند .  به همان طریقی که در یک تقطیر آب والکل به طور جزیی ازهم جدا می شوند .  بعضی از گازها مایع نمی شوند و از بالای برج بیرون می روند باقی مانده تبخیر نشده نفت نیز در ته برج جمع می شوند.

برج های تقطیر بطورکلی برج تقطیر شامل 4 قسمت اصلی می باشد : 1-  برج 2- سیستم جوشاننده   3- سیستم چگالنده 4- تجهیزات جا نبی شامل انواع سیستم های کنترل کننده ، مبدل های حرارتی میانی ، پمپ ها و خازن جمع آوری محصول .

برج برج های مورد استفاده در صنعت در 2 دسته اساسی زیرطبقه بندی می شوند: 1- برج های سینی دار که اساساً در4 دسته خلاصه می شوند: الف : کلاهکی (کلاهدار) ب : غربالی(مشبک) ج : در یچه ای د : فورانی 2- برج های پرشده(انباشته)

طرز کار یک برج سینی دار به طور کلی فرآیند هایی که در یک برج سینی دار اتفاق می افتد ، عمل جداسازی مواد است. در فرآیند تقطیر منبع حرارتی(جوشاننده)،حرارت لازم را جهت انجام عمل تقطیر و تفکیک مواد سازنده یک محلول تامین می کند. بخار بالا رونده از برج با مایعی که از بالای برج به سمت پایین حرکت می کند ، بر روی سینی ها تماس مستقیم پیدا می کنند ، این تماس باعث افزایش دمای مایع روی سینی می شود و در نهایت باعث نزدیک شدن دمای مایع به دمای حباب می شود ، با رسیدن مایع به دمای حباب به تدریج اولین ذرات بخار حاصل می شود که این بخارات غنی از ماده فرار(ماده ای که از نقطه جوش کمتر یا فشار بالاتری برخوردار است)می باشد . از طرف دیگر در فاز بخار موادی که از نقطه جوش کمتری برخوردار هستند تحت عمل میعان قرار گرفته و بصورت فاز مایع به سمت پایین برج حرکت می کند.

مهمترین عملکرد یک برج ایجاد سطح تماس مناسب بین فاز های بخار و مایع است. هرچه سطح تماس افزایش یابد عمل تفکیک با راندمان بالاتری صورت می گیرد.

2- سیستم جوشاننده جوش آورها عموماً در قسمت انتهای برج و کنار آن قرار داده می شوند و وظیفه تامین حرارت یا انرژی لازم را برای انجام عمل تقطیر به عهده دارند . معمولاً به عنوان یک مرحله تعادلی در عمل تقطیر و به عنوان یک سینی در برج های سینی دار در نظر گرفته می شوند. جوش آور ها ابزاری برای ایجاد بخار در پایین برج های تقطیر هستند . این تجهیزات مایع سرازیر شده از پایین برج را که دارای ترکیب درصد زیادی از اجزاء سنگین در فاز مایع است را به کمک بخار آب فوق داغ یا بعضاً استفاده از integration حرارتی و استفاده از سیستم حرارتی فلوهای خارج از برج ، تا حدی یا کامل تبدیل به بخار می کند و فاز گاز را برای ایجاد تماس بین فاز مایع و گاز در برج فراهم می کند. انواع جوش آور ها عبارتند از : 1- دیگ های پوشش 2- جوش آورهای داخلی 3- جوش آور نوع Kettle 4- جوش آور ترموسیفونی عمودی 5- جوش آور ترموسیفونی افقی 6- جوش آور نوع سیر کلاسیون اجباری.

3- سیستم چگالنده نقش چگالنده اساساً تبدیل بخارهای حاصل از عمل حرارت دهی مخلوط، به مایع است. این امر در اصطلاح میعان یا چگالش نامیده می شود و دستگاهی که این عمل در آن رخ می دهد چگالنده نام دارد. بطور کلی چگالنده ها به 2 نوع تقسیم می شوند: 1- چگالنده های کامل 2- چگالنده های جزئی . در صورتی که تمام بخار بالای برج به مایع تبدیل شود و بخشی از آن وارد برج شده و بخشی دیگر آن وارد مخزن جمع آوری محصول می گردد عمل میعان کامل انجام شده است. اما اگر بخشی از بخارهای حاصل مایع شده و بخشی دیگر بصورت بخار از چگالنده خارج شود به آن یک چگالنده جزئی گفته می شود. حال به بررسی انواع برج های نام برده در بالا خواهیم پرداخت.

1- برج های تقطیر با سینی کلاهدار(کلاهکی): در این نوع برج ها ، تعداد سینی ها در مسیر برج به نوع انتقال ماده و شدت تفکیک بستگی دارد. قطر برج و فاصله میان سینی ها به مقدار مایع و گازی که در واحد زمان از یک سینی می گذرد وابسته است ،از آنجا که روی هر یک از سینی ها تغییر فاز رخ می دهد هر یک از این سینی ها یک مرحله تفکیک تلقی می شوند. برای اینکه بازدهی انتقال ماده در هر سینی به بیشترین حد برسد باید زمان تماس میان دو فاز و سطح مشترک آنها به بیشترین حد ممکن برسد. بخش های مختلف برج تقطیر با سینی کلاهدار: بدنه و سینی ها: جنس بدنه معمولاً از فولاد ریخته است و جنس سینی ها از چدن. فاصله سینی ها را معمولاً با توجه به شرایط طراحی، درجه خلوص و بازدهی کار جدا سازی انتخاب می کنند. با بیشتر شدن قطر برج، فاصله بیشتری برای سینی ها در نظر گرفته می شود.

سرپوش ها یا کلاهک ها: جنس آنها از چدن می باشد و نوع آنها با توجه به نوع تقطیر انتخاب می شود و تعدادشان در هر سینی به بیشترین حد مجاز عبور گاز از سینی بستگی دارد. موانع یا سدها: برای کنترل بلندی سطح مایع روی سینی به هر سینی سدی به نام" وییر Wier" قرار می دهند تا از پایین رفتن سطح مایع از حد معینی جلو گیری کند. بلندی سطح مایع درون سینی باید چنان باشد که گازهای بیرون آمده از شکاف های سرپوش ها بتوانند از درون آن گذشته و زمان گذشتن هر حباب به بیشترین حد ممکن برسد . بر اثر افزایش زمان گذشتن حباب از مایع، زمان تماس گاز و مایع زیاد شده، در نتیجه بازده سینی ها بالا می رود.

2- برج های تقطیر با سینی غربالی (مشبک): در این نوع برج ها ، اندازه مجراها یا شبکه ها باید چنان تعیین شود که فشار گاز بتواند گاز را از مایع با سرعتی مناسب عبور دهد. عامل مهمی که در بازده این سینی ها موثر است، شیوه کارگذاری آنها در برج است اگر این سینی ها کاملاً افقی قرار نداشته باشند ، بلندی مایع درسطح سینی یکنواخت نبوده و گذر گاز از همه مجرا ها یکسان نخواهد بود. یک نکته قابل تامل در این نوع برج، خورندگی فلز سینی ها ست چون بر اثر خورندگی ، قطر سوراخ ها زیاد می شود که در نتیجه مقدار زیادی بخار با سرعت کم از درون آن مجاری خورده شده گذر خواهد کرد.(می دانیم که اگر سرعت گذشتن گاز از حد معینی کمتر گردد مایع از مجرا به سوی پایین حرکت کرده و بازدهی کار تفکیک کاهش خواهد یافت.)

3- برج های تقطیر با سینی های دریچه ای: ین نوع سینی ها مانند سینی های مشبک هستند با این اختلاف که دریچه ای متحرک روی این مجرا را گرفته است. در صنعت نفت دو نوع از این سینی ها بکار میروند: 1- انعطاف پذیر : همانطور که از نام آن بر می آید دریچه ها می توانند بین دو حالت خیلی باز یا خیلی بسته حرکت کنند . 2- صفحات اضافی : در این نوع سینی ها دو دریچه یکی سبک که در کف سینی قرار می گیرد و دیگری سنگین که برروی سه پایه ای قرارگرفته، تعبیه شده است. هنگامی که بخار کم باشد، تنها سرپوش سبک به حرکت درمی آید و اگر مقدار بخار از حد معینی بیشتر باشد، هر دو دریچه حرکت می کنند.

4- برج های پرشده (انباشته): در برج های انباشته، به جای سینی از تکه ها یا حلقه های انباشتی استفاده می شود. در برج های انباشته حلقه ها یا تکه های انباشته باید به گونه ای انتخاب شوند که دو هدف زیر را عملی کنند: 1- ایجاد بیشترین سطح تماس میان مایع و بخار 2- ایجاد فضای مناسب برای گذاشتن سیال از بستر انباشته. مواد انباشتی باید دارای تمایل ترکیب با سیال درون برج نباشند و نیز باید به اندازه کافی مستحکم باشند تا بر اثر استفاده شکسته نشود و تغییر شکل ندهند . این را هم بدانیم که مواد انباشتی را به 2 روش درون برج قرار میدهند: 1- پرکردن منظم : از مزایای آن ، کمتر بودن افت فشار است که در نتیجه می توان حجم بیشتر مایع را از آن گذراند. 2- پرکردن نامنظم : از مزایای آن، می توان به کم هزینه بودن آن اشاره کرد ولی افت فشار بخار درگذر برج زیاد خواهد بود

مقایسه برج های انباشته با برج های سینی دار: در برج های انباشته عموماً افت فشار نسبت به برج های سینی دار کمتر است ولی اگر در مایع ورود برج ، ذرات معلق باشد ، برج های سینی دار بهتر عمل می کنند ، زیرا در برج های انباشته ، مواد معلق ته نشین شده و سبب گرفتگی و برهم خوردن جریان مایع می گردد . اگر برج بیش ازحدمتوسط باشد، برج سینی دار بهتر است زیرا اگر در برج های انباشته قطر برج زیاد باشد تقسیم مایع در هنگام حرکت از بستر انباشته شده یکنواخت نخواهد بود . در برج های سینی دار میتوان مقداری از محلول را به شکل فرآیندهای کناری از برج بیرون کشید، ولی در برج های انباشته این کار شدنی نیست . کارهای تعمیراتی در درون برج های سینی دار آسانتر انجام می گیرد. تمیز کردن برج های انباشته ، از آنجا که بیش از هر چیز آنها را خالی کرده و بعد آنها را تمیز می نماییم ، بسیار پرهزینه خواهد بود.