پروژه کارآموزی کاتالیست پمپ کمپرسور

 کاتالیست:
اولین بار در سال 1835 بوسیله برزلیوس شیمیدان نامدار سوئدی برای دسته ای از مواد انتخاب گردید که امروزه نقش حیاتی دارند.
کاتالیست ها موادی هستند که سبب تسریع و یا کاهش فعل و انفعالات شیمیایی میگردند. بعبارت دیگر کاتالیست ماده ای است که سرعت یک فعل و انفعال شیمیایی را که امکان عملی شدن آن از لحاظ ترمودینامیکی محقق شده است چندین برابر می کند و واکنش را درجهت بدست آوردن ترکیب مورد نظر بنحو مطلوب هدایت می کند و در جهت رسیدن به محصول مسیری را انتخاب می کند که با انرژی اکتیواسیون کمتری همراه باشد و با وجود شرکت در فعل و انفعال در خاتمه عمل از لحاظ شیمیایی بدون تغییر باقی می ماند.
کاتالیست در صورت افزایش سرعت واکنش و فعل و انفعال ، کاتالیست مثبت نامیده می شود، ممکن است کاتالیست در فعل و انفعال نقش بازدارنده داشته باشد که باعث کاهش فعل و انفعال شده و به کاتالیست منفی معروف است.
نکته مهم آنکه کاتالیست فقط سرعت یک فعل و انفعال شیمیایی را برای رسیدن به حالت تعادل افزایش می دهد ولی نمی تواند حد تعادل را در جهت بدست آوردن محصول بیشتر تغییر دهد.

تقسیم بندی کاتالیستها:
1- کاتالیستهای همگن : در این نوع مواد تشکیل دهنده فعل و انفعال با هم تشکیل یک فاز را می دهند مانند اکسیداسیون گاز ایندرید سولفورو در حضور گاز اکسید ازت در تهیه اسید سولفوریک ، که کاتالیست و مواد ترکیب شونده هر دو فاز گازی بودند.

ممکن است فعل و انفعال در فاز مایع صورت گیرد که در فاز مایع وجود یونهایH+ و OH- باعث تسریع واکنش می شود مانند الکیلاسیون که در آنها از ترکیب ایزوبوتان با مولکولهای الفینی در حضور کاتالیست اسید سولفوریک ترکیباتی با عدد اکتان بالا بدست می آید.

2- کاتالیستهای ناهمگن : در این نوع کاتالیست مواد تشکیل دهنده فعل و انفعال با همدیگر هم فاز نیستند و معمولاً کاتال جامد بوده و فعل و انفعال در فاز بخار یا مایع انجام می شود مانند کاتالیستهای واحدهای آیزوماکس و هیدروژن .

ساختمان کاتالیست ناهمگن :
از دو قسمت پایه کاتالیست و فلز کاتالیست تشکیل یافته است.

پایه کاتالیست:
نقش نگهدارنده یا حمل کننده کاتالیست را دارد و از یک ساختمان محکم و متخلخل تشکیل شده است و جنس آن یکی از مواد شیمیایی زیر است :
اکسید سیلیس(سیلکا)
اکسید آلومینیم (آلومینا)
مخلوطی از دو اکسید بالا ( آلومینو سیلکا)

خواص پایه کاتالیست :
باید توجه کرد که پایه کاتالیست در فعل و انفعال شرکت میکند و مخصوصاً در واکنشهای زیر نقش اساسی به عهده دارد:
کراکینگ کاتالیستی
ایزومراسیون
الکیلاسیون
پلیمراسیون و عکس آن
نقش عمده پایه کاتال در واکنش های شیمیایی شکستن پیوند کربن – کربن در ساختمان مولکولی هیدروکربورها است و قدرت شکستن باندها رابطه مستقیم با مقدار اسیدی بودن یا خاصیت اسیدیته پایه دارد.
معمولاً پایه هایی که احتیاج به خاصیت اسیدی ضعیف داشته باشند از جنس سیلکا و پایه خاصیت اسیدی قوی از نوع آلومینا و خاصیت شدیداً اسیدی مخلوطی از آنها استفاده میشود. واحد آیزوماکس که به منظور شکستن مولکولهای سنگین است پایه کاتالیست از نوع مخلوط است که به نسبت های متغییر از آن بدست می آید و به دو صورت طبیعی و مصنوعی وجود دارد؛ نوع طبیعی آن به نامهای مختلف مانند (( بنتونایت)) و (( اسکانایت)) نامیده می شوند و نوع مصنوعی را با توجه به مصرف با مخلوط متناسبی از دو اکسید می سازند.
در تحقیقات به عمل آمده مخلوطی از سیلکا/الومینا به نسبت 84/16 تا 70/30 بهترین اکتیویته را به عنوان کاتالیست دارد.کاتالیست آلومینا سیلیکا به عنوان دهنده پرتون و پذیرنده عامل هیدروکسیل معروف است.
مورد دیگری که در پایه کاتالیست اهمیت دارد مقدار سطح پایه است زیرا فلز فعال و اصلی کاتالیست را بایستی بتوان در سرتاسر ساختمان آن پخش و توزیع نمود، پس براساس مقدار فلز فعال مورد نظر در سطح کاتالیست مقدار سطح پایه را انتخاب می نمایند.

فلز فعال:

فلز فعال یا نقاط فعال کاتالیست عمدتاً عملیات هیدروژناسیون یعنی هیدروژن دادن و دی هیدروژناسیون یا هیدروژن گیری را در واکنش به عهده دارند؛ پس هر چقدر نقاط فعال فلزی روی پایه بیشتر باشد عملیات بیشتر و سریعتر می شود. این فلزات براساس نوع واکنش ها بسیار متنوع اند و از فلزات گرانبها پلاتنیم ،تنگستن، نقره تا فلزات کم ارزش مانند نیکل، مس، روی، آهن و کرم تشکیل یافته اند.

فلزات فعال به صورت کریستالها لایه نازک و اندازه های خیلی کوچک در حد اندازه اتمی فلز میباشد و بصورت یکنواخت و کامل روی پایه است.
معمولاً اندازه فلز از 8 آنگسترم تا 100 آنگسترم تغییر می کند؛ کاتالیستهای خیلی فعال بین 20 تا 40 آنگسترم کریستال دارند و به بهترین اندازه حدود 24 آنگسترم است.
در ضمن کاتالیستها بعلت خلل و فرج سطح بسیار وسیعی برای تماس با مواد واکنش دهنده دارند که در کاتالیستهای واحد هیدروکراکر برای هر گرم کاتالیست حدوداً 250 متر مربع سطح تماس وجود دارد و با این مساحت زیاد امکان انجام واکنش بطور کامل بوجود می آید. چون ازجمله راههای افزایش سرعت واکنش ازدیاد سطح تماس مواد واکنش دهنده با سطح کاتال است.

فعال کننده های کاتالیست:
پس از مدتی از سرویس گذاشتن کاتال لایه ای از کک برروی سطح کاتالیست می نشیند و از میزان فعالیت و سایر خواص با ارزش آن کاسته و در نتیجه عمر کاتالیست را کوتاه می کند و همچنین یک کاتالیست در سرویس عملیاتی همواره در معرض سمومی قرار دارد که به همراه خوراک وارد سیستم می گردد و با کاتالیست مجاور می گردد.
به منظور مقاوم نمودن کاتالیست در برابر این عوامل مواردی به ساختمان کاتالیست افزوده می شود که آنها تسریع کننده یا فعال کننده گویند و کاتالیست حاصل را به promoter شده می نامند.
مقدار پرومتر اضافه شده به کاتالیست حدی دارد که سازنده های کاتالیست از طریق تجزیه و آزمایش بدست می آورند.
بطور مثال در کاتالیست سولفورزدایی هیدروژن، فلز اصلی مولیبدنیم بوده و پرومتر آن فلز کبالت میباشد و یا در ازت زدایی که فلز اصلی مولیبدنیم بوده از نیکل به عنوان پرومتر استفاده میشود.

خواص فیزیکی کاتالیست :
1- وزن مخصوص توده :
این خاصیت مشخص کننده میزان بارگیری یا شارژ کاتالیست در راکتور می باشد و آگاهی از آن جهت تامین وزن لازم کاتالیست برای راکتورها حائز اهمیت است.

2- مقاومت مکانیکی ( سختی ) کاتالیست :
این خاصیت مبین این است که کاتالیست باید دارای استحکام باشد و در مقابل خرد شدن مقاومت نماید تا بتواند در مقابل کلیه تنشهای مکانیکی پیش بینی شده یا اظطراری کیفیت خود را حفظ نماید.
3- سطح آزاد کاتالیست :
سطحی از کاتالیست است که در واکنش شرکت می کند و به عبارتی دیگر سطحی است که در معرض جریان عمل کننده ها یا رانکتانها قرار می گیرد.

در استفاده از فلزات گرانبها بعنوان کاتالیست که هم از نظر وزنی کم مصرف شوند و هم از نظر سطح آزاد دارای حداکثر سطح باشند دو راه حل ارائه شده است :

الف ) کاتالیست بصورت متخلخل و دارای منافذ و خلل و فرج ساخته شود و چه بهتر که این عمل را روی یک فلز کم ارزش بوجود آورده و سپس از مساحت فوق العاده زیاد حاصل استفاده گردد.

ب ) ذرات فلز گرانبها را تا حداکثر ممکن خرد نموده ( در حد انگسترم ) و در این سطح زیاد رسوب داد. پس با توجه به موارد بالا متوجه می شویم که کاتالیست از دو قسمت پایه و فلز گرانبها تشکیل شده است.

4- حجم خلل و فرج:
برای نفوذ و یا پخش واکنش کننده به داخل کاتالیست قبل از مرحله جذب باید حجم خلل و فرج زیاد باشد تا عمل به خوبی صورت گیرد.

5- شکل هندسی کاتالیست:
این خاصیت بستگی به نوع راکتورها، نوع عملیات واحد عملیاتی و غیره دارد.
انواع شکل کاتال :
Spherical کروی
بی شکل
Tablet قرص
Extrudate دانه برنجی
Cylindrical استوانه توخالی
Pellet استوانه تو پر

6- اندازه ذرات کاتالیست :
کاتالیستها با اندازه های مختلف ساخته می شوند که قطر ذرات به اندازه 4/1 ، 8/1 ، 16/1 ، 20/1 اینچ معمول است . کاتالیستهای ریزتر فعالترند و مقدار بیشتری با حجم ثابت در راکتور بارگیری می شوند و کاتالیستهای درشتتر معمولاً به عنوان پایه در زیر کاتالیست ریز شار می شوند.
اندازه کاتالیست روی اختلاف فشار راکتور موثر است ، کاتالیست با قطر 16/1 اختلاف فشاری حدود دو برابر کاتالیستی به قطر 8/1 در هر متر از بستر کاتالیست ایجاد می کند.
مکانیزم انجام عملیات در سطح کاتالیست :
طی چهار مرحله کامل می گردد:
اول : جذب ترکیبات روی سطح کاتالیست توجه شود، که این جذب از نوع شیمیایی میباشد.
دوم : ایجاد ترکیبات واسطه راکتانها با سطح کاتالیست، این ترکیبات واسطه با فلز فعال کاتالیست صورت می گیرد.
سوم : انجام واکنش بین ترکیبات واسطه در سطح کاتالیست.
چهارم : دفع ترکیبات حاصله از واکنش از سطح کاتالیست.

عمل نفوذ :
پدیده ای است که تمایل به یکسان نمودن غلظت در یک سیستم نفوذ کننده / نفوذ پذیر دارد و چون مولکولها هیدروکربوری عمل کننده در سطح کاتالیست به سرعت در اثر واکنش از بین می رود در این محل غلظتشان از سایر نقاط کمتر می شود پس یک جریان مداوم نفوذی به طرف سطح کاتالیست بوجود می آید که به آن انتشار داخلی گویند و لازمه شروع واکنش کاتالیستیکی است.

عوامل موثر بر فعالیت کاتالیست :

1- غلظت مواد عمل کننده، غلظت مواد حاصل از عمل و غلظت ناخالصیها .
غلظت مواد عمل کننده چنانچه کمتر از حد لازم باشد سبب محدود کردن واکنش می گردد و نیز چنانچه از مواد دیگر بیشتر باشد باعث کاهش فعالیت کاتالیست میگردد.
افزایش مواد حاصل نیز باعث فعالیت کاتالیست می گردد ، زیرا سطح آزاد کاتالیست توسط محصول اشغال می گردد.
افزایش غلظت مواد ناخالص به سبب کم کردن سطح تماس و اشغال نمودن خلل و فرج از میزان نفوذ مواد عملل کننده کاسته و سبب کاهش فعالیت کاتالیست میگردد.
لازم به ذکر است که کلیه عملیات در سه مرحله صورت می گیرد :
الف) نفوذ عمل کننده ها روی سطح فعال
ب) جذب فیزیکی عمل کننده ها براساس نیروی واندروالس
ج) جذب شیمیایی راکتانها که جذب فیزیکی شده اند.

2- درجه حرارت سیستم :
با افزایش حرارت ضریب نفوذ راکتانها را افزایش می دهند. بالا بودن فشار تا حد مطلوب نیز باعث شکستن پیوند کربن- کربن در وسط شاخه و تولید محصول میان تقطیر می گردد.
3- وزن مولکولی ترکیب شونده :
هرچه وزن بیشتر ضریب نفوذ کنندگی و مقدار نفوذ راکتانها کمتر شده و انجام واکنش کاهش می یابد.
4- سرعت حجمی جریان در ساعت :
هرگاه مقدار ورودی افزایش یابد زمان تماس بین راکتان و کاتالبرای انجام واکنش کمتر و تولید محصول کاهش می یابد.

خواص اصلی یک کاتالیست :

در بررسی یک کاتالیست نوعی سه مشخصه اصلی در نظر گرفته میشود :

فعالیت کاتالیست :
فعالیت یک کاتالیست که مشخصه اصلی آن می باشد نشانگر یک واکنش معین و تسریع در انجام یک واکنش شیمیایی با فاکتورهای اندازه گیری شده مشخص می باشد. هرچه فعل و انفعالات انجام شده بیشتر باشد فعالیت کاتالیست بیشتر است.

قدرت انتخاب :
یکی از خواص با ارزش کاتالیست است و با این خاصیت می توان کاتالیست مناسب را برای انجام واکنشهای مورد نظر مصرف نمود.به عنوان مثال کاتالیست پالادیم روی پایه آلومینا در هیدروژناسیون مخلوط بوتین و بوتادی ان فعال بوده و می توان از آن استفاده نمود.
در واحد کراکینگ کاتالیستی یکی از خواص کاتالیست بایستی قدرت انتخاب در کراکینگ مولکولهای سنگین با نقطه جوش بالاتر از نقطه جوش دیزل باشد، یعنی اگر مخلوطی از دیزل و هیدروکربورهای سنگینتر از دیزل در مجاورت کاتالیست هیدروکراکینگ پروسس شود بایستی کاتالیست پروسس مولکولهای سنگین نفتی را در اولویت انجام دهد در غیر اینصورت آنچه از مواد سنگین که شکسته شود،مجددا در بسترهای بعدی راکتورهاشکسته شده و حاصل کار مقداری گاز سبک و مقداری مواد سنگین شکسته نشده خواهد بود.

درجه ثبات :
یکی از خواص مهم کاتالیست ثبات و پایداری کاتالیست در طول عمر آن است، مفهوم پایداری آن است که در هر دوره از عمر کاتالیست که یک سیکل عمر نامیده می شود، کاتالیست همه مشخصه های یک کاتال نو و مصرف نشده را نشان بدهد.
یعنی درجه حرارت شروع هر واکنش در هر دوره زیاد متفاوت نباشد.بدیهی است که در اثر کارکردن کاتالیست در هر دوره به تدریج سطح فعال کاتالیست را کک گرفته و از فعالیت آن کاسته می شودو کاتال فعالیت و کارایی خود را به مرور زمان از دست می دهد.

تکنولوژی ساخت کاتالیست

الف) ساخت پایه کاتالیست : طی 5 مرحله تهیه می شود.

1- رسوب گیری :تهیه ماده جامد از یک محلول مایع به جهت خالص سازی . رسوب گیری به دو صورت تشکیل کریستال و یا آمورف و نامنظم که به آن ژل گویند صورت می گیرد.
2- شستشو : جایگزین نمودن آب با محلول موجود در فضای خالی بین ذرات و بیرون راندن یونها یا مولکولهای مزاحم جذب یا مخلوط شده در محل رسوب دادن که باعث مشکلاتی در مراحل بعدی خواهد شد.

3- خشک کردن :تبخیر آب موجود در فضای بین ذرات یا در Pore ذرات آبی که جذب فیزیکی شده.
4- شکل دادن : جهت تهیه اندازه های مورد نظر کاتالیست و شکل هندسی مورد نظر است.
5- کلسیناسیون یا برشته شدن : بدست آوردن یک ساختمان مناسب دارای سطح فراوان ، منافذ و خلل و فرج و مقاومت مکانیکی کافی که تولید منافذ با تبخیر ایجاد کننده خلل و فرج به مواد فرار و تخلیه حبابهای گاز از داخل خمیر جامد در اشباء عمل کلیکسیناسیون صورت پذیرد.

ب) افزودنی ها :
معمولاً افزودنی ها سه گروهند :
1- عوامل منفذدار
2- روان کننده ها
3- متصل کننده ها

ج) مرحله نهایی : انتصاب فلز فعال روی پایه :
این عمل توسط آغشته کردن صورت می گیرد که عبارت است از خیس کردن یا غوطه ور کردن پایه با محلول حاوی ماده موثر.

د) خشک کردن :پس از آغشته کردن جهت ایجاد کریستال نمک حاوی عناصر فعال در منافذ پایه صورت می گیرد.

ه) کلسیناسیون :هدف تولید مقاومت مکانیکی یا ایجاد منافذ و سطح نبوده بلکه تثبیت ساختمان نهایی کریستال فلز فعال و اطمینان از ساختمان شیمیایی نهایی نمک عناصر فعال است.

مکانیزمهای غیر فعال شدن کاتالیست :

رسوب گرفتن:
هرگاه از دست دادن فعالیت سریع بوده و در اثر رسوب نمودن ناخالصی همراه با گرفتگی فیزیکی خلل و فرج کاتالیست و یا پوشانده شدن سطح فعال کاتالیست باشد را رسوب گرفتن گویند و قابل برگشت است.

مسموم شدن :
جذب مواد شیمیایی روی سطح کاتالیست مانند فلزات مضر، سرب و ارسنیک یا ترکیب فلز با کاتالیست با اسیدهای سنگین نفتی و تولید رسوبات با ثبات را گویند که غیر قابل برگشت بوده و موجب کوتاه شدن عمر کاتالیست می گردد.

درهم ادغام شدن :
هرگاه کاتالیست در شرایط سخت عملیاتی و حرارت بالا قرار گیرد باعث تراکم و رشد کریستالهای فلز فعال در بعضی از نقاط شده که کارایی کاتالیست را کم می کند چون هرچه ضمانت فلز فعال افزوده شود فعالیت کم می شود.
تجمع کریستالها را گلومره شده و در حالت حاد آن در هم ادغام شدن کاتالیست نامندو غیر قابل برگشت بوده و طول کلی عمر کاتالیست را کم می کند.

تصعید :
در بستر کاتالیست در اثر پدیده هایی نظیر temp.runaway or hot spot کنترل درجه حرارت بستر از دست در رفته و حرارت بشدت بالا می رود و هرگاه تغییر حرارت تا تغییر فاز فلز کاتال افزایش یافته و این تغییر واکنش خود گرمازا است و غیر قابل کنترل، در چنین حالتی کاتال تصعید می شود که دما بالای 800 درجه سانتیگراد است.

برسی اثرات ترکیبات فلزی:
فلزات و ترکیبات فلزی از نظر تاثیر بر کاتالیست و روند عملیات واحد به دو گروه تقسیم میشوند:
گروه اول : فلزات ارسنیک، فلزات قلیایی و قلیایی خاکی (سدیم،پتاسیم،منیزیم) در خلل و فرج کاتالیست رسوب نموده و در نتیجه تقلیل سطح موثر کاتالیست فعالیت آن کاسته می شود؛ مقدار مجاز کل فلز در خوراک در حد 2 ppmدر نظر گرفته شده است.
مواردی که مستقل از خوراک می باشند و باعث مسمومیت کاتالیست می شوند:
1-روغنهای مصرفی در کمپرسورهای گردشی دارای مواد افزودنی مثل ضد کف ضد زنگ و … بوده که این مواد پایه فلزی داشته و در صورت نفوذ بهمراه گاز به راکتور باعث مسمومیت کاتالیست شده.
2- ترکیبات شیمیایی که برای روان شدن پیچ و مهره شیرها استفاده می شوند(گریس) دارای ترکیبات فلزی مخصوصاً سرب بوده که مسمومم کننده کاتالیست است.
3- باقی مانده الکترود جوشکاری در لوله ها و …….
گروه دوم : آهن: آهن ورودی با خوراک به دستگاه بدترین آلوده کننده کاتالیست است، آهن می تواند با مولکولهای سنگین خوراک ترکیب و در سطح کاتالیست رسوب کند و یا به صورت ذرات ریز روی سطح کاتالیست نشسته گرفتگی فیزیکی خلل و فرج ایجاد کندکه این امر را پلاگ شدن کاتالیست می گویند، این پدیده موجب افت فشار شدید راکتور شده که نهایتاً به محدودیت ادوات کنترل و تقلیل خوراک و بسته واحد منجر می شود.

بررسی اثرات ازت در راکتورها :
ازت به دو صورت ممکن است در سیستم راکتورها نفوذ کند. حضور ازت در سیستم در هر دو صورت تاثیرات منفی برروی روند عملیات وفعالیت کاتالیست خواهد داشت.

ازت به صورت مولکولی :
ازت به صورت مولکولی تاثیر مسموم کننده برای کاتالیست ندارد و برای کاتالیست گازی است بی اثر، همچنان که اگر نیاز باشد مدتی واحد بسته باشد و کاتالیست به صورت BOX-UP نگهداری شود مهمترین اتمسفر برای نگهداری آن گاز ازت می باشد.
اما در حین عملیات واحد حضور ازت در سیستم یک اثر منفی بر سیستم و مخصوصاً روند واکنشهای ایزوماکس دارد و آن نقصان فشار جز هیدروژن در گاز گردشی می باشد. علت این امر این است که در عملیات نرمال واحد و در حضور هیدروکربورهای سبک در ایزوماکس میزان حلالیت گاز ازت در مایع ظرف مذکور بسیار کم است در نتیجه مولکول نیتروژن به راحتی از سیستم خارج نمی شود و بر روی خلوص گاز هیدروژن گردشی تاثیر می گذارد و دیگر نکته حائز اهمیت بالا رفتن بار کمپرسور گاز گردشی (کمپرسور ریسایکل) و کوره ها است که از لحاظ اقتــــصـــادی هزینه پروسس خوراک به محصـــولات را افزایـــــش می دهد.

مواد آلی نیتروژندار :
ترکیبات ازته همراه خوراک در شرایط راکتورها تبدیل به آمونیاک میگردند و آمونیاک به عنوان یک ماده بازی رقیب سختی برای خاصیت اسیدی پایه کاتالیست که نقش اساسی در واکنش هیدروکراکینگ دارد خواهد بود و فعالیت کاتالیست را کاهش می دهد.در هر حال قسمت اعظم آمونیاک تشکیل شده با گاز سولفید هیدروژن حاصل از واکنش سولفور زدایی به صورت SHNH4 در آمده و با تزریق آب مقطر به خروجی راکتورها از مدار راکتورها خارج می شود و اثر عمده ای برروی فعالیت کاتالیست نخواهد داشت اما اگر در تزریق آب مقطر به خروجی راکتورها بنا به عللی وقفه ایجاد شود ، گاز آمونیاک زیاد شده و از طریق کمپرسور گاز گردشی به راکتور برگردانده می شود . در صورت چنین حادثه ای فعالیت کاتالیست به سرعت تقلیل یافته و کاهش فعالیت بسیار چشمگیر خواهد بود و در چنین شرایطی به هیچ وجه نباید درجه حرارت بسترکاتالیست جهت جبران کاهش فعالیت افزایش داده شود ، زیرا پس از تزریق آب و جذب امونیاک پس از مدت کوتاهی فعالیت کاتالیست تامین خواهد شد ولی در صورتی که درجه حرارت کاتالیست افزایش داده شود برگشت فعالیت ساده نخواهد بود.
مقدار مواد ازته در خوراک واحد 1270ppm درنظر گرفته شده است و در صورتی که مقدار مواد ازته از این مقدار فراتر رود اثرات زیر حادث می گردد :
الف) مصرف بیش از حد هیدروژن
ب) افزایش دمای بستر کاتالیست
ج) افزایش نرخ غیر فعال شدن کاتالیست

بررسی اثرات کلر:

کلر به طرز وخیمی کاتالیست هیدروکراکینگ را مسموم می نماید،مقدار مجاز کلر در خوراک ppm 1 است.

الف) کلر به صورت مولکولی یا یونی : کلر بصورت آزاد در تماس با آلیاژهای فولاد ضد زنگ سری 300 باعث ترک خوردگی فوری و شدید آلیاژ می گردد.

ب) کلرورهای معدنی غیر فرار : در وهله اول موجب پلاگ شدن سمت خوراک مبدل های حرارتی خوراک/محصول و نیز باعث ایجاد پدیده خوردگی تنش در این مبدلهاگردیده و نیز اگر نقطه جوششان بقدر کافی بالا باشد که بتواند بسطح کاتالیست برسند باعث رسوب گرفتن شدید کاتالیست می شوند.البته با وجود نمک گیرها در واحد تقطیر نشت کلرورهای معدنی غیر فرار به خوراک بعید است.

ج) کلرورهای آلی: این مواد در شرایط راکتور تجزیه و با آمونیاک حاصل از واکنشهای ازت زدایی ترکیب و کلرور آمونیم تولید می شود، در این صورت رسوب کلرورآمونیم در مبدلها قبل از خنک کننده های هوایی تجمع و باعث پلاگ شدن آنها می گرددو نیز احتمال خوردگی تنشی دارند.
از منابع آلوده کننده سیستم به کلر استفاده از آب آتشنشانی یا آب حاوی کلر جهت تست هیدرولیکی و عدم تخلیه کامل آنها از سیستم است.

تاثیر اکسیژن بر سیستم راکتورها:
1- وجود اکسیژن باعث غیر فعال شدن کاتالیست می شود.
2- حضور اکسیژن خطر رسوب مبدلهای حرارتی را بالا می برد.
3- راههای نفوذ اکسیژن عبارتند از مخازن خوراک واحد، سیستم تزریق آب مقطر به خروجی راکتورها و ادوات تعمیر شده در هنگام به سرویس گذاشتن.

تاثیر آب مقطر تزریقی:
از هیدروژناسیون، ترکیباته ازته در راکتور تولید می گردد.
تخلیه یا رفع گاز سولفیل هیدروژن و گاز آمونیاک بوسیله تزریق آب مقطر عاری از هوا در محلی قبل از خنک کننده های هوایی (فن ها) و جذب آنها در آ مقطر و تولید محصول آمونیم و محلول هیدروژن سولفاید در قسمت ته ظرف تفکیک فشار بالا و ارسال آن به واحد آب ترش انجام می پذیرد.
آب مقطر تزریقی در محلی از جریان خروجی راکتورها باید تزریق شود که تبخیر فاز آب بطور کامل انجام نشود و در محل تزریق آب حرارت باید در حدی باشد که آب تبخیر نگردد که در این صورت مواد غیر فرا ر در جریان خروجی راکتورها رسوب نموده .
از طرفی اگر جریان خروجی راکتور قبل از تزریق آب حدود 93 درجه سانتی گراد سردتر شود بلافاصله آمونیم سولفاید جامد تشکیل و موجب گرفتگی و بسته شدن مسیر و ادوات می شود. بنابراین درجه حرارت جریان خروجی از راکتورها در محل تزریق آب اسید بین 93 درجه و نقطه شبنم آب در فشار سیستم باشد که هم از تشکیل آمونیم بی سولفاید جلوگیری شود و هم از تبخیر آب و رسوب گذاری.
وجود هوای معلق و نمکهای معدنی در آب باعث اکسیداسیون هیدروژن سولفاید و تشکیل گوگرد آزاد و نیز اکسیداسیون پلی سالفاید سدیم و تولید رسوب گوگرد و باعث پلاگ نمودن و فولینگ مبدلهای حرارتی خواهد شد.

بررسی اثرات حدود نقطه جوش خوراک:
تاثیر حدود نقطه جوش خوراک بر فاکتورهای زیر حائز اهمیت فراوان می باشد :
1- فعالیت کاتالیست
2- نرخ رسوب گرفتن کاتالیست
3- نقطه ریزش محصول دیزل
حدود نقطه جوش خوراک آیزوماکس بین 635 تا 690 درجه فارنهایت است و انحراف از این مقادیر و عملیات واحد با خوراکی خارج از محدوده تقطیر فوق اثراتی بر کاتالیست و محصولات خواهد داشت.
عملیات واحد با خوراکی با نقطه جوش نهایی بالاتر از حد طراحی انجام عملیات هیدروکراکینگ را دشوار نموده و سختی عملیات را افزایش می دهد زیرا برای شکستن ملکولها با نقطه جوش بالاتر نیاز به درجه حرارت بیشتر و شرایط حاد عملیاتی برای کاتالیست و واحد می باشد و افزایش درجه حرارت برای کاتالیست معادل است با افزایش نرخ غیر فعال شدن کاتالیست بخصوص هنگامی که نقطه خاتمه جوش خوراک از 1000 درجه فارنهایت تجاوز کند، زیرا در چنین شرایطی نفوذ مواد سمی برای کاتالیست به خوراک امکان پذیر است .
بالا بودن نقطه جوش خوراک ترکیبات ازته و سولفوره سنگینتری را همراه داشته که با آزاد شدن آنها حرارت بیشتر و هیدروژن بیشتر مصرف می شود که باعث تقلیل فشار جزء هیدروژن شده و باعث کاهش فعالیت کاتال می شود.
شروع نقطه جوش اهمیت ندارد ولی پائین بودن نقطه آغاز جوش مهم بوده و در کیفیت
محصول دیزل اثر دارد و نقطه ریزش آن را مثبت می نماید.
هرگاه نقطه آغاز جوش خوراک از حد طراحی کمتر باشد موید آن است که مقداری هیدروکربور پارافینی در حد نقطه جوش دیزل در خوراک بوده و چون فعالیت کاتال برای شکست مولکولهای غیر پارافینی با نقطه جوش بالاتر از دیزل می باشد این مواد بدون تغییر از راکتور خارج و در قسمت تقطیر و تفکیک واحد در برش محصول دیزل جمع می شوند.
هر 20 درجه فارنهایت افزایش در نقطه پایانی جوش مستلزم 5 درجه فارنهایت افزایش متوسط درجه حرارت کاتالیست می باشد.
تاثیر مشخصات خوراک بردرصد محصولات و مصرف هیدروژن فاکتور تاثیر گذار درجه حرارت بستر کاتالیست است. افزایش درجه حرارت بستر کاتال باعث افزایش عملیات هیدروکراکینگ و تولید گازهای سبک در محصولات می شود.
در این حالت مجموع تولید بنزین و نفت سفید کم می شود.
در این حالت تولید دیزل تاثیر پذیر از حرارت نیست.
مقدار مصرف هیدروژن رابطه مستقسم با درجه غیر اشباع بودن خوراک و با درجه کمتری مواد سولفوره و ازته در آن دارد .

تاثیر فشار راکتور :
فشار جزء هیدروژن رابطه مستقیم با فشار راکتور دارد .
فشار طراحی ورودی راکتور 187 بار می باشد.
تاثیر درجه حرارت در طول راکتور :
درجه حرارت در طول راکتور جهت حصول درجه مورد نظر تبدیل خوراک به محصول تنظیم میگردد.
به تدریج و گذشت زمان که کاتالیست فعالیتش کم می شود برای بقا تبدیل ثابت و مورد نظر درجه در طول راکتور افزایش می یابد.
تغییراتی نیز در اثر میزان خوراک یا مواد ازته خوراک در حرارت راکتور دارد .
برای هر راکتور درجه حرارت متوسط وزنی کاتالیست عبارت است از جمع متوسط درجه حرارت وزنی کاتال برای 4 بسترراکتور به شرح زیر است :
درجه حرارت خروجی بستر کاتال + درجه حرارت ورودی بستر کاتال
درصد وزن کل کاتال در آن بستر *
2

دمای متوسط کاتالیست بوسیله تغییر درجه حرارت ورودی راکتور و تغییر مقدار گاز تزریقی خنک کننده بین بسترهای کاتال تنظیم می شود.
گاز تزریقی سرد کننده به منظور سرد نمودن مخلوط حاصل از واکنشها بوده پس حرارت را در طول راکتور کنترل و کم می کند این عمل عمر کاتال را طولانی میکند.
دمای ورودی راکتور و میزان تزریق گاز سرد بین بسترهای کاتالیست بایستی طوری تنظیم شوند که درجه حرارت خروجی چهار بستر مساوی گردند.
اختلاف درجه حرارت یا افزایش درجه حرارت در طول بستر اول کاتالیست در هر راکتور در مقایسه با سه بستر دیگر بیشتر است چون بطور نسبی بخش عمده ای از واکنش ها در بستر اول صورت می گیرد.
اواخر عمر کاتال که فعل و انفعال و. حرارت حاصله کم می شود کنترل گاز سرد کننده به راکتور دشوار است بخصوص اینکه مبدلهای خوراک/محصول و کوره خوراک راکتور براساس 28 درجه سانتی گراد افزایش در طول راکتور طراحی شده اند و عدم حصول این درجه حرارت در طول راکتور باعث اضافه بار کوره ها می شود.

تاثیر فشار جزء هیدروژن:
فشار جزء هیدروژن یکی از عوامل در ممانعت از تشکیل کک روی کاتال و جلوگیری از رسوب شدن کاتال است.
عوامل عمده موثر در فشار جز هیدروژن :
1- درجه خلوص گاز هیدروژن تامینی
2- میزان گاز گردشی
3- فشار کل سیستم
4- درجه حرارت HPS

تاثیر درجه خلوص گاز هیدروژن تامینی:
گس تامینی شامل مخلوطی از گاز هیدروژن و هیدروکربورهای سبک(متان) می باشد. هیدروژن در واکنش های آیزوماکس مصرف ولی هیدروکربورهای سبک آزاد شده و تمایل به تجمع در گاز گردشی واحد دارند تا به حد غلظت تعادل برسند.

میزان گاز گردشی :
جهت تامین و ابقا نسبت هیدروژن به هیدروکربور مورد نظر در راکتورها گاز غنی از HPS,H2 به ورودی راکتورها بگردش می آید، هر چه گاز هیدروژن بیشتری نسبت به هیدروکربور به راکتور برگشت داده شود فشار جزء هیدروژن بیشتر خواهد بود.
مقداری از گاز گردشی به عنوان گاز سرد کننده کوئینچ در بین بستر های جداگانه کاتالیست در راکتور تزریق می گردد که بخشی از این هیدروژن تزریقی جایگزین مصرف شیمیایی هیدروژن در راکتور شده و کمک می کند که فشار جزء بالای هیدروژن در راکتور باقی بماند.

احیاء کاتالیست واحد آیزوماکس:

احیاء کاتالیست عبارت است از سوزاندن کک نیتروژن و سولفور جمع شده روی کاتالیست در طول عملیات نرمال آن.
عمل احیا با گردش نیتروژن از طریق کمپرسور گاز چرخشی و تزریق تحت کنترل مقداری هوا از طریق کمپرسور بوستر در حالیکه دمای بستر کاتالیست بالاتر از دمای احتراق کک می باشد انجام می گیرد.
مقدار تزریق هوا باید بدقت کنترل شود زیرا مقادیر زیاد اکسیژن باعث سوختن مقدار زیاد کک در یک لحظه می شود که باعث تولید حرارت زیادتری از مقدار حرارتی که گاز گردشی خنثی قادر است از سیستم خارج کند می گردد.بنابراین بستر کاتالیست خیلی گرم خواهد شد.
گرم شدن بیش از حد معمول می تواند به کاتالیست و دستگاه آسیب جدی وارد کند پس در طول زمان احیا دقت لازم را در تنظیم مقدار هوا داشته باشیم.
قسمتی از متالوژی بخش راکتورها از جنس فولاد Austenitic می باشد و بسیار مهم است که اجازه ندهیم آب در خالت مایع به همراه اکسیژن با این فولاد تماس پیدا کند .
در طول زمان احیا به این امر باید دقت شود چون مقدار کمی از سولفید آهن روی سطح این فولاد وجود دارد که آگر با اکسیژن تماس پیدا کند در محیطهایی مثل جوش ها ایجاد استرس کرده و باعث ترک می گردد.

عملیات اولیه :
در صورت باز شدن سیستم راکتورها قبل از احیا ابتدا باید واحد بطور مناسب خلاء و با نیتروژن خشک پرج شده باشد و دستورالعمل های خنثی سازی فولاد نیز رعایت شده باشد.
سیستم تحت فشار مثبت گاز ازت نیز از ورود هوا و رطوبت به داخل جلوگیری می کند.

مراحل احیاء کاتالیست :
1-پس از بستن نرمال واحد فشار راکتورها را می اندازیم و آنها را تخلیه می کنیم.
2-واحد را دوبار خلاء و با نیتروژن خشک به صورت نرمال پرج می کنیم.
3-اژکتور ایجاد خلاء را Blank می کنیم.
4- هیدررو کربنها را از ظرف کولد فلش درام تخلیه و فشار ان را انداخته و گازها را به کمک بخار آب تخلیه کرده.
پس از کامل شدن استیم اُِّوت ،بخار آب را با گاز ازت پرج کنید تا از مایع شدن و ایجاد خلاء جلوگیری شود.
5- تغییرات لازم را برای برقراری مسیرهای گردشی گاز ازت، کاستیک و آب انجام دهیم.
6- اتصالات مسیر گردشی کاستیک و آب تزریقی و پمپ گردشی را نصب کنیم.
7- مجدداً مرحله دوم را انجام دهیم.
8- پس از خروجی مرحله سوم کمپرسورها را از مسیر معمولی تزریق گاز میک آپ به سیستم راکتورها دوبل بلاک و مسیر گاز میک آپ را از نقطه ای که برای احیا در نظر گرفته شده متصل نمائیم.

تخلیه گاز خروجی از بدنه راکتورها:

بحث تخلیه هیدروژن محلول در بدنه راکتورهای آیزوماکس هنگام بستن کامل این دستگاه حائز اهمیت است . یک راکتور فشار بالا در هیدروکراکینگ مقدار قابل توجهی هیدروژن را در بدنه خود جذب می کند. مقدار این هیدروژن بسادگی قابل محاسبه بوده و بستگی به درجه حرارت پوسته راکتور دارد و فشار جز هیدروژن در داخل راکتور دارد . این هیدروژن در هنگام عملیات محصول هیچ اثر تخریبی بر راکتور ندارد ولی هنگام بستن کامل دستگاه مخصوصاً زمان سرد کردن راکتور می تواند اثرات تخریبی شدیدی برخواص مکانیکی فولاد بدنه راکتور داشته باشد.
با تعیین و مقایسه دو فاکتور ذیل مشخص خواهد شد که انجام عملیات تخلیه گاز ضروری است یا خیر، به این صورت که اگر مقدار غلظت حقیقی هیدروژن در بدنه راکتور از غلظت ایمن هیدروژن فارتر گردد، انجامش الزامی است در غیر اینصورت نیازی به تخلیه نیست :
الف) غلظت ایمنی هیدروژن که با توجه به مشخصات فنی مکانیکی راکتور به راحتی قابل محاسبه است.
ب) غلظت حقیقی هیدروژن در بدنه در انتهای سیکل عملیاتی قبل از بستن راکتور با توجه به شرایط عملیاتی راکتورها تعیین می گردد.
تنزل خواص مکانیکی فولاد از طریق دو پدیده زیر صورت می گیرد:
1- تخریب هیدروژنی : واکنش شیمیایی است که بین H2و C4 موجود در فولاد در دماهای بالا انجام گرفته و تولید گاز متان می کند.
2- تردی هیدروژنی : با تقلیل خاصیت نرمی و افزایش حساسیت فولاد به شکافتن و ترک خوردن در دماهای زیر 300 درجه فارنهایت ظاهر می گردد.

واکنشهای بستر کاتالیست:

واکنشهایی که در طول بستر کاتالیست در راکتور هیدروکراکینگ صورت می گیرد به شرح زیر میباشد:
1-سولفور زدایی با هیدروژن: توسط هیدروژنه نمودن مواد گوگرددار و تبدیل آنها به هیدروکربور و گاز H2Sانجام می گردد که نهایتاً در جریان خروجی راکتور جذب آب گردیده و از سیستم خارج و هیدروکربور در محصولات خروجی راکتور بازیافت می شود.
این واکنش ها حرارت زا بوده و به طور متوسط 600 تا 700 کیلوکالری حرارت به ازا هر مترمکعب گاز هیدروژن حرارت تولید می کند.
2- ازت زدایی : توسط هیدروژناسیون مواد ازته به امونیاک و هیدروکربور انجام میگیرد؛آمونیاک از جریان خروجی راکتور بوسیله جذب در آب مقطر تزریقی دفع گردیده و هیدروکربور در محصولات خروجی راکتور بازیافت می گردد،این واکنش نیز گرمازا می باشد.
3- اکسیژن زدایی : به ندرت در راکتورها اتفاق می افتد.
4- اشباع آروماتیکها :توسط هیدروژنه شدن در راکتورها به نفتن ها تبدیل می شوند و گرمازا هستند.عموماً فشار بالای راکتور و حرارت پائین بستر کاتالیست، درجه اشباع آروماتیکها را افزایش می دهد.
5- هیدروژناسیون الفینها : سریعترین واکنش هیدروژناسیون در راکتورها است پس همه آنا اشباع می شوند ولی از اشباع آنها مقداری کک در سطح کاتالیست رسوب می کند و فعالیت آن را کم می کند.
حرارت حاصل از این واکنش بسیار زیاد است و در حدود 1300 کیلو کالری در هر متر مکعب از هیدروژن مصرفی است .
6- شکست هیدروژنی: شکست مولکو لهای سنگین به سبک در حضور گاز هیدروژن اضافی تقریباً در تمام طول پروسه آیزوماکس در راکتورها انجام می گیرد. خوراکهای حاوی پارافین و نفتن پروسه را به سمت محصولات میان تقطیر سوق می دهد.
7- جذب فلزات همراه خوراک : بیشتر ترکیبات آلی فلزی همراه خوراک واحد در راکتور تجزیه و فلزش روی سطح کاتالیست به صورت جذب سطحی و ترکیب شیمیایی باقی می ماند؛اصولاًکاتالیست ایزوماکس در صورت حضور فلزات همراه خوراک به میزان بیش از حد طراحی به شدت فعالیت خود را از دست می دهد ولی مقدار بسیار کم فلزات در حدود ppm2 برای کاتالیست قابل تحمل است.

فرآیند آیزوماکس:

بطور کلی کار واحد آیزوماکس تهیه محصولات از باقی مانده برج وکیوم واحد های تقطیر است که بعد از خروج از برج به سمت مخازن مربوطه رفته و از آنجا به سمت واحد آیزوماکس پمپاژ می شوند.
واحد آیزوماکس از دو قسمت اصلی فشار بالا و فشار پائین تشکیل شده است .

قسمتهای اصلی High presser :

* کمپرسور بوستر (میک آپ)
* کمپرسور گاز گردشی
* پمپ خوراک
* مبدلهای حرارتی
* کوره ها
* راکتورها
* Surg drum
* Hot seprator
* Hot flash drum
* Cold seprator
* Cold flash drum
* Rec.gas.suc.drum

قسمتهای اصلی Low presser :

* Coaleste
* Filter
* Debutenaizer
* Fractionator
* Reciver.debuten
* Absorber
* H.kerosin.striper
* Diesel striper
* Coalenc diesel
* Salt drayer
* Reciver fraction
* Nafta spliter
* N.spl.reciver
* L.n.striper
* L.n.str.reciver

خوراک واحد آیزوماکس :
خوراک این واحد از دو جزء تشکیل یافته است که :
1- خوراک تازه که به آن Fresh feed می گویند.
2- Recycle feed که باقی مانده ته برج fractionator است.
این دو جزء با هم مخلوط شده و خوراک واحد که ایزوفیدIso feed است را تشکیل می دهند.

کمپرسورها:

کمپرسورهای بوستر :
کمپرسورهای آیزوماکس شامل سه عدد کمپرسور بوستر(میک آپ) می باشند که دو تا از آنها بوسیله الکتروموتور و یکی از آنها بوسیله توربین بخار کار می کند.
این کمپرسورها از نوع رفت و برگشتی هستند زیرا باید فشار بالایی را تولید کنند.
خوراک کمپرسورهای آیزوماکس گاز هیدروژن است که این گاز توسط واحد هیدروژن سازی یا همان واحد (07) تامین می گردد، البته دیاگرام کلی واحد هیدروژن در قسمت ضمیمه وجود دارد؛ این هیدروژن با فشاری معادل 5/23 تا 24 بار به مرز واحد آیزوماکس فرستاده می شود،در طول این مسیر افت فشاری معادل 5/1 تا 2 بار پیدا می کند و با فشار حدود 20 تا 5/21 بار وارد وسل کائودرام می شود تا مقدار هیدروژنی که در این مسیر مایع شده را در این ظرف جدا نموده و تلاطم گس ورودی به کمپرسورها نیز گرفته شود،درضمن یک گَس دیگر هم که از واحد CCR به صورت standby وارد کائودرام می گردد به سمت این واحد می آید تا اگر زمانی واحد هیدروژن از مدار خارج شد واحد ایزوماکس از کار نیفتد.
اگر مایع وارد کمپرسورها گردد باعث شکستن ولوها و در نهایت چنج کردن کمپرسورها میگردد، در ضمن با شکسته شدن جریان گذاشته و باعث گرم Flowولوها تاثیر به سزایی در شدن سیلندرها می گردد.
کمپرسورهای ایزوماکس سه مرحله ای هستند و هر مرحله شامل دو سیلندر می باشد.
مراحل 1 و 2 یک اسنابر در قسمت ورودی و یک اسنابر در قسمت خروجی دارند و شکل اسنابر آنها کپسولی شکل است، ولی در مرحله 3 هر سیلندر یک اسنابر در قسمت ورودی و یکی در قسمت خروجی دارد، در ضمن اسنابر ورودی این قسمت کپسولی شکل و اسنابر خروجی آن کروی شکل است و آن به دلیل فشار بالای این قسمت است؛(لازم به ذکر است که اسنابرها ظروف جمع آوری گس هستند و جز این کاری انجام نمی دهند).
بعد از خروج هیدروژن از کائو درام وارد مرحله یک کمپرسور می گردد در این مرحله فشار از حدود 20 بار به حدود 47 بار می رسد و از آن خارج می گردد و به سمت فن های هوایی 6003 می رود و بعد از کمی تبادل حرارت برای خنک شدن بیشتر به سمت کولر 6005 رفته در ادامه مسیر وارد کائو درام دیگری می گردد تا مایعی را که هنگام پائین آمدن دما کندانس شده را از دست بدهد، بعد از این وارد مرحله دو می شود تا فشارش از 47 بار به حدود 107 بار برسد و باز پس از خروج وارد فن های هوایی 6004 و در ادامه از درون کولر 6005 عبور کرده و وارد کائودرام 6012 شده تا مایعش گرفته شود و وارد مرحله سه گردد تا در این مرحله فشارش از 107 بار به حدود 197 بار برسد.

کمپرسور ریسایکل(کمپرسور گاز گردشی) :

بعد از خروج از کمپرسورها هیدروژن دو شاخه می شود قسمتی به سمت فن های هوایی 6005 می رود و از آنجا خارج می شود تا به سمت کمپرسور ریسایکل(کمپرسور گاز گردشی) رود که به آن بافر گس می گویند و قسمت دیگر با آبی که پمپهای 6009 آمده و گسی که از هات سپریتور آمده برخورد می کنند و وارد فن های هوایی 6001 می شوند و پس از خنک شدن وارد کولد سپریتور می شوند تا لیکوئید، اویل و گس از هم جدا شوند و پس از آن گس وارد ساکشن کمپرسور ریسایکل و سپس وارد ریسایکل گردد.
هیدروژن پس از عبور از کمپرسور گاز گردشی به دو قسمت تقسیم می شود یک قسمت کوئینچ راکتورها می شود و قسمت دیگر قبل از ورود به مبدل ها با خوراک واحد تلفیق و وارد مبدل ها می شود و بعد از پیش گرم شدن وارد کوره و در ادامه برای انجام واکنش کراکینگ در حضور کاتالیست وارد راکتورها می گردد.
البته این مواد در این مبدلها با مواد واکنش داده درون راکتورها که برای از دست دادن حرارت وارد مبدلها می شوند تبادل حرارت می کنند و چون مواد خروجی از راکتورها اسیدی بوده و خورندگی می باشد از درون تیوپ ها و مواد سرد که از فید پمپ می آیند وارد شل( پوسته) مبدل می شوند.

ورود مواد به واحد ایزوماکس :

Fresh feed با دمای 90 درجه سانتیگراد و فشار حدود 9 بار وارد واحد ایزوماکس (06) می شود درابتداواردوسل( ظرف) coalester می شوند این ظرف با داشتن یک غشاء به اسم مش آب موجود در این مواد را گرفته و مواد بدون آب از این وسل خارج می گردند، در ادامه recycle feed که قسمتی از باقی مانده برج فرکشن است با این خوراک ورودی تلفیق شده و به فیلترهای خوراک وارد می شوند تا ذرات معلق این خوراک گرفته شود؛ این فیلترها سه ست بوده که هر کدام شامل دو ردیف و هر ردیف شامل 12 فیلتر می باشد. ایزو فید بعد از خروج از فیلترها به سمت وسل Surg drumمی رود تا تلاطم و سرج آن گرفته شود و در ضمن Level لازم برای فید پمپ تامین گردد.Feed pump شامل دو ست پمپ می باشد که یکی از آنها با مولد الکتروموتوری کار می کند و دیگری با توربین بخار ، این به این دلیل است که چون این پمپ پمپ حیاتی واحد است و چنانچه یک پمپ وجود داشت در صورت از مدار خارج شدن این پمپ واحد از کار می افتاد و حال اگر یکی از مدار خارج شود پمپ دیگر که به صورت Standby می باشد وارد مدار شده تا روند پالایش ادامه یابد، در ضمن اگر برق نبود از بخار و در صورت نبودن بخار از برق استفاده شود.
فشار خروجی فید پمپ حدود 220 بار می باشد که بعد از خروج چهار شاخه می شود و به سمت 4 ست مبدل که هر ست شامل سه مبدل حرارتی Exchanger می باشد می رود قبل از ورود به مبدل ها چهار شاخه لوله حاوی هیدروژن که از گمپرسورها می آیند به ایزوفید برخورد می کند تا با آنها تلفیق و وارد مبدل ها شوند.
خروجی مبدلها تبدیل به دو شاخه شده و وارد دو کوره می شوند تا حرارت لازم یعنی حدود 390 درجه سانتیگراد را بگیرند تا در درون راکتورها بتوانند واکنشهای لازم را انجام دهند.
این مواد بعد از خروج از کوره ها از قسمت Top وارد راکتورها می شوند.

راکتورها :
هر کدام از راکتورها شامل چهار بستر هستند که به علت جلوگیری از ارتفاع زیاد هر دو بستر را دریک ظرف قرار داده اند؛ مواد ورودی از قسمت تاپ راکتور وارد می شوند در ابتدا از یک سینی به نام vapor/liquid tray می گذرند .کار این سینی این است که گس و اویل را به صورت یکنواخت عبور دهد. بعد از این مرحله چون مواد با فشار به کاتالیست برخورد نکنند از یک سری سرامیک که هم نگهدارنده کاتال می باشند و هم به صورت ضربه گیر عمل میکنند استفاده می شود که از سایز بزرگ به کوچک مرتب شده اند در این مرحله مواد وارد بستر یک شده و با کاتالی که در این بستر قرار گرفته واکنش هایی که قبلاً در قسمت کاتالیست و متغییرهای هیدروکراکر توضیح داده شده انجام می شود، لازم به ذکر است که کاتال این بستر با بسترهای دیگر تفاوت دارد چون واکنش های این مرحله عموماً با واکنش های بسترهای دیگر تفاوت دارد.
نکته حائز اهمیت دیگر تفاوت میزان و مقدار کاتالیست در هر بستر هست که به دلیل کنترل دمایی این امر صورت گرفته است.
در زیر این بستر به علت اینکه واکنش های این قسمت اکثراً گرمازا بوده دما بالا می رود و 390 درجه دمای ورودی به حدود 410 درجه سانتیگراد می رسد و اگر این مواد با همین دما وارد بسترهای بعدی بشوند دما آنقدر بالا می رود که از تحمل پوسته بدنه راکتور خارج است و باعث خورگی و ترک در بدنه و کاهش مقاومت فیزیکی و شیمیایی فولاد ظرف می گردد لذا در این قسمت هیدروژن با دمایی حدود 70 تا 80 درجه سانتیگراد توسط لوله هایی شبیه به نازل به روی مواد اسپری می شود تا هم دما را کاهش دهد و هم اگر هیدروژن برای واکنش کم باشد به عنوان هیدروژن اضافه عمل کند.
بعد از این مرحله باز هم گلوله های سرامیکی را مشاهده می کنیم البته این بار از ریز به درشت در زیر این قسمت ساپورت بستر قرار دارد و بعد از این همانند قسمت اول صورت می پذیرد با این تفاوت که نوع کاتالیست در این قسمت HC-102 است و نوع واکنشها متفاوت است و در ضمن در انتهای این بستر و انتهای بستر چهارم دیگر از Quench Tray همان هیدروژن خنک کننده استفاده نمی شود و این به این دلیل است که در انتهای بستر دوم مواد خارج شده و وارد بستر سوم که در ظرف دیگری هست می شوند پس چون در بین را احتمال افت دما وجود دارد احتیاجی به کوئینچ کردن نیست، در انتهای بستر چهارم نیز مواد از راکتور خارج می شوند و به سمت مبدل های حرارتی می روند تا حرارت بالای خود را برای پیش گرم کردن مواد ورودی به کوره ها برای کم کردن بار کوره ها تبادل کنند.
بعد از خروج از مبدل ها مواد به سمت وسل Hot seprator می روند کار سپریتورها در قسمت ابزارآلات و تجهیزات واحدهای پالایش توضیح داده شده است این ظرف یک ظرف جداکننده است که gas وoil را از هم جدا می کند، گس به سمت فن های هوایی 6001 و اویل به سمت وسل Hot flash drum می رود تا در این ظرف موج و تلاطم و سرعت اویل گرفته شود.

Power recovery torbin :
از آنجایی که فید برگشتی از مبدل ها که وارد وسلhot seprator می شود فشار بالایی در حدود 230 بار دارد و بعد از آن وارد وسل hot flash drum می شود و چون این وسل تحمل این فشار بالا را ندارد سر راه این مسیر یک سری لاین های پیچ در پیچ برای افت فشار قرار داده شده است ؛ در کنار این مسیر، مسیر PRT که مانند یک توربین عمل می کند و هم محور با الکتروموتور Feed pump می باشد طراحی شده است تا از انرژی فشار برای چرخاندن PRT مانند یک توربین استفاده گردد تا توان مصرفی برق الکتروموتور فید پمپ کمتر گردد .این عمل هم از لحاظ اقتصادی به صرفه است و هم به الکتروموتور فشار کمتری وارد شود و در ضمن فشار لازم برای ورود به هات فلش درام کاهش یابد.
هات فلش درام سرعت و تلاطم اویل را می گیرد در ضمن گس باقیمانده در اویل به میزان 80درصد از اویل جدا می شود و به فن های هوایی 6002 فرستاده می شود تا بعد از خنک شدن وارد وسل Cold flash drum شود ، در این ظرف oil و sure water و Gas از هم جدا شوند، که گاز به صورت Off gas به سمت واحد آمین می رود.
Oil خروجی از هات فلش درام بعد از عبور از یک مبدل با Oil خروجی از کولد فلش درام یکی شده و وارد برج debutanizer می گردد.

برج :debutanizer
برج دی بوتانایزر شامل 36 سینی می باشد که زنجیره های کربنی از C4 پائینتر یعنی C1,C2,C3,C4 را از Oil جدا می کند.
مواد پس از خروج از debutanizer وارد یک کوره می شوند تا گرمای لازم را کسب کنند و دوباره به برج مذکور بر می گردند تا بعد از جدا سازی مواد فوق از سایر ترکیبات سنگینتر از برج خارج شده و برای گرفتن گرمای بیشتر وارد کوره دیگری شوند.
بعد از خروج از این کوره مواد وارد برج Fractionator می گردند که محصولات اصلی واحد در این برج تفکیک می شوند که عبارتنداً از :
LPG, L.NAPHTA, H.NAPHTA, L.KEROSIN, H.KEROSIN, DIESEL, و Butom یا ته مانده برج که به دو قسمت تقسیم می شود یکی recycle feed است که قسمتی از خوراک واحد را تشکیل می دهد و دیگری unconvert oil که توسط slopها از واحد خارج می شود، که این قسمت در حال حاضر در این پالایشگاه قابل استفاده نیست ولی بعضی از پالایشگاههای دیگر کشورها که واحدهای کاتالیستی نوع فشار پائین و پیشرفته تری را دارند قابلیت پالایش این مواد را دارند.

عملیات در برج Feractionator :
OIL بعد از خروج از برج دی بوتانایزر توسط پمپ P6503 به سمت کوره H6502 رفته و توسط پاسهای 503 وارد برج فرکشن می شود ، در ضمن یک STEAM از پائین برج برای رقیق کردن و بالا بردن OIL به طرف بالا ار قسمت پائین برج PERG می شود.
مواد سبک و گسهای تاپ برج پس از خنک شدن در فنهای هوایی AO6502 وارد ریسیور فرکشن (وسل 6504) می شود که از درین آن SUR WATER توسط پمپ 6505 به واحد آمین منتقل میشود و مواد سبک ریسیور توسط پمپ 6504 وارد برج NAPHTA SPLITER که شامل 27 سینی می باشد می شود. که در این برج L.NAPHTA و H.NAPHTA از هم جدا میگردند ، L.N از بالای برج وارد ریسیور اسپلیتر نفتا میگردد که آب آن در ریسیور گرفته میشود و نفتا سبک وارد برج STRIPER NAPHTA میگردد که شامل 32 سینی میباشد . در این برج نفتا سبک و LPG از هم جدا میشود که LPG وارد ریسیور برج استریپر نفتا میشود و آب آن در این ریسیور گرفته میشود و LPG توسط پمپ 6514 جهت انبار در مخازن پمپاژمیشود .
L.N توسط پمپ 6512 به عنوان محصول از واحد خارج میشود.
H.N با پمپ 6513 به عنوان محصول از واحد خارج میشود.
در برج فراکشن که مانند یک برج تقطیر عمل میکند بعد از خروج مواد سبک از بالای برج اولین محصول ایجاد شده در خود این برج L. KERO می باشد این L.K زیر سینی 34 مربوط به DOWN KOUMER گرفته میشود ، و وارد استریپر لایت کروسین میشود در این استریپر به منظور بدست آوردن محصول خالص تر و بهتر یک مسیر رفلاکس از بالای وردی لایت کرو به وسل خارج گردیده و به بالای دانکامر سینی 34 برج فراکشن برگشت داده میشود و محصول لایت کرو از انتهای برج استریپر توسط پمپ 6506 از واحد خارج میشود. H.K از زیر سینی 24 ودیزل از زیر سینی 14خارج میشود . این مواد به صورت کانتینیوز با فشار خود فلو برگشت داده میشود و بالای دانکامر میریزد . H.K و دیزل نیز همانند لایت کرو وارد برج استریپر مربوط به خود گردیده و مواد خالص از ته برج مربوطه توسط پمپ هایی به سمت مخازن از واحد پمپاژ میشود .
کار رفلاکس به منظور بهره برداری و گرفتن محصول بهتر وخالص تر از یک محصول ناخالص در استریپر های می باشد .

متغیرهای عملیاتی هایدروکراکر

دستگاهها و واحدهای پالایش براساس اطلاعات از قبل معین شدن از قبیل مقدار خوراک، کیفیت خوراک ، شرایط عملیاتی ( فشار، حرارت ،سرعت حجمی جریان و مقدار و کیفیت محصولات و …) طراحی می شوند .ولی با این حال باید انعطاف پذیر بوده تا در موارد اضطرار قابل تغییر و کار باشد.
در خصوص واحدهایی که با کاتالیست سروکار دارند این تغییرات اجزاء عملیاتی بر روی خواص مورد انتظار از کاتالیست ، تاثیرات وسیعی گذارده و نتایج جدیدی حادث می شوند زیرا همانگونه که واحد براساس اطلاعات معین طراحی شده کاتالیست نیز برای خواص معینی انتخاب و بکار رفته است .
مثلا هر کاتالیست برای واکنشی خاص فعال است و انتخاب کاتالیست بر مبنای خوراک و محصولات مورد نظر و شرایط عملیاتی است . کلیه متغیرها و تاثیرات حاصل از پارامترهایی از قبل تعیین شده در مبحثی به نام متغیرهای عملیاتی مورد بحث و توجه قرار می گیرد که لازمه این بحث و بررسی آگاهیهای به شرح زیر می باشد.
1- مختصری در مورد شیمی نفت و شناخت هیدروکربورهای موجود در نفت
2- شناخت کاتالیست و خواص آن و موارد تعهد سازنده
3- آگاهی از شرایط عملیاتی طراحی
4- شناخت کامل دستگاه عملیاتی
5- بحث و بررسی در متغیرهای عملیاتی

شیمی نفت و هیدروکربورها :

انواع مهم هیدروکربورهای موجود در مواد نفتی به شرح زیر است :
1-1 – پارافین ها (آلکانها)هیدرو کربورهای اشباع شده هستند.
خواص فیزیکی: در شرایط محیط اتان تا پنتان حالت گاز دارند و از پنتان تا هگزا دکان مایع و به بالا حالت جامد دارند.
متان و اتان گاز طبیعی پروپان و بوتان گاز خانگی و از بوتان به بالا در محصولات نفتی مثل نفتا ، بنزین ، نفت سفید ، نفت گاز و نفت کوره از هیدرو کربورهای پارافینی وجود دارند.
پارافین ها عدد اکتان پائین دارند و وجودشان در بنزین موتور ایجاد ضربه مینماید.هیدروکربورهای پارافینی دارای عدد ستان بالا بوده و حائز خواصی می باشند که وجود آنها را در سوختهایی نظیر نفت سفید و دیزل و روغنهای روان کننده مطلوب می سازد.
هگزادکان به طوریکه ذکر گردید هیدرو کربورهای پارافینی از به بالا در درجه حرارت محیط جامد هستند که اینگونه ترکیبات در واکس ها بسیار زیادند

ایزومری :
ایزومری در پارافینها ازپروپان به بالا ایزومری وجود دارد بدین مفهوم که دو پارافین دارای فرمول شیمیایی یکسان بوده ولی آرایش متفاوت نسبت به یکدیگر داشته باشند.ایزومرها خاصیت آرام سوزی در موتور را بالا می برند و درجه اکتان بنزین را بالا می برند.

کاربرد پارافین ها :
بیشترین کاربرد آن در تهیه سوخت موتور با اکتان بالا بوسیله پدیده ایزومری و تبدیل این مواد به ترکیبات مورد نیاز است.
در واحدهای کراکینگ حرارتی از شکست پارافینها مواد الفینی بدست می آورند و با پلیمری نمودن الفینها (از ترکیب دو الفین برای اشباع شدن) مواد جدیدی تولید می شوند.
پارافینها با ثباتند و شکست آن حرارت بالا می خواهد ، در واحدهای کاتالیستی در صورت تامین شرایط عملیاتی مناسب زنجیر پارافینها در کربن وسط شکسته می شود و تولید گاز سبک کمتر و محصولات میان تقطیر بیشتر می نماید.(این مسئله مربوط به فشار سیستممی شود و هر چه فشار سیستم بالا رود زنجیر پارافینی متمایل به کربن وسط قطع می شود.)

تولید ایزومر:
در واحد ایزومراسیون و به کمک کاتالیستهای مناسب مانند کلرو آلومینیم،تری فلوئوربرم یا اسیدهای هالوژنه هیدروکربورهای پارافینی خطی را به ایزوپارافینها تبدیل می نمایند.

آلکیلاسیون :

آلکیلاسیون به ترکیب ایزوپارافینها با الفینها که تولید محصولات با ارزش با نقطه جوش بالاتر و درجه آرام سوزی بیشتر می کنند را گویند.

2-1- نفتن ها (سیکلو پارافینها) :

هیدروکربورهای حلقوی اشباع شده هستند این هیدرو کربورها در نفت خام و اجزا نفتی با نقطه جوش بالا یافت می شوند، دارای عدد اکتان متوسط و پایداری می باشند، روغنهای روان کننده به صورت ترکیبات مشتمل بر چند حلقه نفتی همراه با پارافین و آروماتیک دیده میشوند.

موارد استفاده نفتن ها :

از هیدروژن گیری نفتن هابنزن تولید و از بنزن تولوئن و مواد با ارزش دیگر تولید می شود. چون هیدرو کربورهای غیر اشباع میل ترکیبی بیشتر و درجه اکتان بالا داردند این پدیده در واحد پلاتفرمینگ صورت می پذیرد.

3-1- آروماتیکها :
هیدروکربنهای حلقوی اشباع نشده می باشند و از مهمترین عضور این گروه می توان به بنزن اشاره کرد، از هیدروژن گیری سیکلو هگزان در مجاورت کاتالیست پلاتینیم در راکتورهای واحد کاتالیستی بنزن تولید می شود.

موارد کاربرد و عدم کاربرد آروماتیکها :

الف) به علت اکتان بالا به عنوان سوخت موتورهای بنزینی کاربرد دارند.
ب) به علت بالا بودن درصد کربن تولید دوده کرده پس برای نفت چراغ نامناسب هستند .
ج) به علت تمایل شدید به تشکیل اسید و اجزا رسوبی برای تولید روغنهای روان کننده نامناسب هستند.
د) به علت پائین بودن اندکس پائین ستان برای سوخت دیزل نامناسب می باشند.

4-1- مواد آسفالتینی :

نوعی از هیدرو کربورهای اشباع نشده حلقوی که دارای 2 یا بیشتر از 2 حلقه بنزنی هستند که به آنها هیدروکربورهای مجتمع الهسته نیز گفته می شوند . به مولکولهای فوق به اختصارPNA میگویند. هرگاه تعداد رینگها در فرمول شیمیایی بیش از 11 شود مجتمع الهسته سنگین (HPNA) گویند. این نوع جزء مسموم کننده های کاتالیست می باشند.

5-1- الفینها (آلکنها):

هیدروکربورهای زنجیری غیر اشباع که باند اشباع نشده در فرمول گسترده خود دارند . درجه اکتان بالا دارند ولی دی الفینها در بنزین ایجاد صمغ نموده و بایستی از ورود آن به محصول خوداری کرد.از مهمترین دی الفینها میتوان بوتادی ان،ایزوپرن را نام برد.در نفت خام کمتر اولفینها وجود دارند و عمدتاً در محصولاتی که در شکستن حرارتی مولکولها حاصل می شوند وجود دارند.

ترکیبات اکسیژندار نفت خام :

ترکیبات اکسیژندار بیشتر به صورت اسیدهای چرب در محصولات سنگین نفتی مانند نفت سفید و گاز وجود دارند.و در محصولات کاتالیستی وجود ندارند چون مولکولها تحت شرایط واحد کاتالیستی شکسته شده و به فنل تبدیل می شوند.
عملاً همه اسیدهای چرب از مشتقات سیکلوپنتانند،بعضی از محصولات مثل روغن موتور با هوا ترکیب و تولید ترکیبات اکسیژندار می کند.

ترکیبات گوگرددار:

گوگرد در نفت بین 3 تا 5/5 درصدو بالای 5/5درصد را نفت غنی از گوگرد گویند ، گوگرد بیشتر در مواد آسفالتینیک نفت وجود دارد که نقش پل بین حلقه های آروماتیک را به عهده گرفته و مولوکولهای سنگین تولید می کند.

مشخصات فلزی نفت خام :

عملا همه نوع فلز در خاکستر نفت خام پیدار می شود که به سنگ در تماس با نفت بستگی دارد.
بجزء نمک محلول در آب معلق در نفت ، نفت به دو صورت نمک را جذب میکند :
1- تماس با سنگ نمک دار
2- ترکیب اسیدآلی با نمک سنگهای اطراف

ترکیبات ازت دار نفت :

ترکیبات ازته هرچند بسیار کم باشند در انبار مواد نفتی در مخازن و در عملیات پالایش مشکل بوجود می اورند.
ترکیبات ازته باعث غیر فعال شدن کاتالیستها نیز می شوند.وجود ترکیبات ازته در بنزین تولید صمغ در کاربراتور اتومبیل می کند.

مبدل های حرارتی ( Heat exchangers ):
مبدل هایی تجهیزاتی هستند که جریان گرمایی را بین دو یا چند سیال در دماهای مختلف فراهم می کنند . مبدل هایی گرما در محدوده وسیعی از کاربردها استفاده میشوند این کاربردها شامل تولید ، برق ، صنایع فرایندی شیمیایی ، غذایی ، الکترونیک ، مهندسی، محیط زیست ، بازیابی گرمای استفاده نشده ، صنایع ساخت وتولید تهویه مبطوع ، تبرید وکاربردهای فضایی میباشند .
مبدل ها را می توان طبق معیارهای زیر طبقه بندی کرد :
1- مبدل های گرمایی از نظر انتقال گرما وبازیابی گرما .
2- مبدل های گرمایی از نظر فرایند انتقال : تماس مستقیم ویا غیر مستقیم .
3- مبدل های گرمایی از نظر هندسه ساختار: لوله ها ، صحفه ها وسطوح پره دار .
4- مبدل های گرمایی از نظر مکانیزمهای انتقال گرما : یک فاز ودو فاز .
5- مبدهای گرمایی از نظر آرایش جریان های گرم وسرد : هم جهت ، مخالفت جهت وجریانهای متقاطع .
یکی از مهمترین وبارزترین اختلاف بین مبدل ها ، از نظر شکل وساختار می باشد ومبدهای گرما ازنوع تماس غیر مستقیم اغلب طبق مشخصات ساختاریشان توصیف می شوند وانواع عمده دسته بندی مبدل ها از لحاظ شکل وساختار شامل لوله ای ، صحفه ای وسطح پره دار می باشد.

دسته بندی مبدل های گرمایی :
مبدل های لوله ای :
این نوع مبدل ها از لوله هایی با مقطع دایره ای ساخته شده اند. یک سیال در داخل لوله ها وسیال دیگر در خارج لوله جریان دارد . قطر ، تعداد ، طول ، گام و آرایش لوله ها می تواند تغییر کند.

مبدل های گرمای لوله ای می توانند بصورت زیر دسته بندی شوند:
1-دو لوله ای ( double tube )
2- پوسته ای ولوله ای ( shell and tube )
3- لوله ای حلزونی یا مارپیچ ( spiral tube )
وحال به شرح وتوضیحاتی در ارتباط با هر یک از این مبدل ها می پردازیم:

مبدل های گرمایی دو لوله ای :
مبدل هایی گرمایی دولوله ای معمولی ، شامل یک لوله است که با اتصالات مناسب بصورت هم مرکزدر داخل لوله ای دیگر، با قطر بزرگتر قرار می گیرد تا جریان را از مقطعی به مقطع دیگر هدایت کند. مبدهای گرمایی دو لوله ای می توانند با آرایشهای گوناگون سری وموازی مرتب شوند تا افت فشار ومتوسط اختلاف دمای مورد نظر را بر آورد می سازند .استفاده عمده از مبدهای دولوله ای برای گرمایش یا سرمایش محسوس سیالهای فرایندی است که در انها سطوح انتقال گرمایی کوچکی (تا 50 متر مربع ) مورد نیاز باشد. این شکل بندی همچنین در حالتی که یک یا هر دو سیال سرد وگرم ، در فشار زیاد باشند مناسب است .

عیب اصلی این مبدل ها گرمای آن است که میزان انتقال گرما در واحد سطح گرمایی آنها کم بوده وبه عبارت دیگر برای ظرفیت گرمایی مشخص بزرگ وگران قیمت هستند سیستم لوله گذاری داخلی می تواند یک لوله ای یا چند لوله ای باشد در صورتیکه ضریب انتقال گرما برای سیال عبوری در فضای بین لوله داخلی وخارجی کوچک باشد لوله داخلی دارای پرههای طولی می تواند استفاه شود مبدهای گرمای دو لوله ای با وجود یک خم ، شکلی مشابه سنجاق سر (دوشاخه ) پیدا می کنند.
این مبدل ها بدلیلی آسانی تمیز کاری وتعمیرونگهداری می توانند تحت شرایط رسوب زیاد نیز بکار روند. مبدل های گرمایی دو لوله ای بصورت قسمتهای مجزا استفاده می شوند وهنگامیکه نرخ انتقال گرمای مورد نیاز تغییر می یابد و شاخه های بیشتری می توانند به آسانی برای حصول نیازهای جدید افزوده شوند .
درمبدل هایی دو لوله ای دومبادله کند در یک انتها بوسیله لوله خم U شکل ، که به لوله های داخلی جوش داده شده است ویک محفظه خم برگشت در سمت فضای پوسته به هم متصل میشوند ، محفظه خم برگشت دارای یک در پوش قابل جدا شدن جهت خارج ساختن لوله های داخلی می باشد.
مبدل های گرمای دو لوله ای دارای چهار جزء کلیدی هستند
1- نازلهای پوسته
2- نازلهای لوله
3- محفظه پوسته – لوله
4- محفظه خم برگشت
در انتهای دیگر لوله های داخلی ، محفظه های برای ورود یا خروج جریان های لوله ها وجود دارد. محفظه خم برگشت ودرپوش محفظه مربوط به جریان سمت لوله که به دیواره پوسته متصل می گردد.
مبدل های گرمایی پوسته ای – لوله ای :
مبدل های گرمایی پوسته – لوله ای از لوله های با مقطع دایره ای که در پوسته ای استوانه شکل نصب شده اند ساخته می شوند ، بطوریکه محور لوله ها موازی با محورپوسته است. این مبدل ها بصورت وسیعی بعنوان خنک کن ها روغن ، چگالنده ها وپیش گرمکن ها در نیروگاه ها وبه عنوان مولدهای بخار در نیروگاه های هسته ای و در کاربردهای صنایع فرایندی وشیمیایی استفاده می شوند ساده ترین شکل از یک چگالنده نوع پوسته ای و لوله ای افقی به همراه اجزاء متعدد آن در شکل نشان داده شده است .
یک سیال داخل لوله ها وسیال دیگر در سمت پوسته بصورت متقاطع با لوله ها ویا در طول انها جریان می یابد . اکثر دسته لوله ها مورد استفاده ای که در مبدل های پوسته ای و لوله ای بکار گرفته می شوند . بسته به کاربرد مبدل های گرمای پوسته لوله تفاوت زیادی در کاربرد آنها وجود دارد .

اهداف اصلی طراحی در این مبدل ها در نظر گرفتن انبساط گرمایی پوسته ولوله ها وتمیز کردن آسانتر مجموعه وهزینه کم در روش ساخت وتولید آنها نسبت به سایرین میباشد . در مبدل های پوسته ای ولوله ای با صفحه لوله ها ثابت ، پوسته به صفحه لوله جوش شده است وهیچگونه دسترسی به خارج از دسته لوله ها برای تمیز کاری وجود ندارد در این نوع از مبدل ها تمیز کردن لوله ها ساده است .
مبدلهای پوسته لوله ای به دسته لوله U شکل دارای کمترین هزینه ساخت می باشد ، زیرا در آنها فقط به یک صفحه لوله نیاز است سطح داخلی لوله ها بدلیل خم U شکل تند را نمی توان با وسایل مکانیکی تمیز نمود در این مبدل ها تعداد زوجی از گذرهای لوله بکار می رود ولی محدودتی از نظر انبساط گرمایی وجود ندارد .
چندین طرح ایجاد شده اند که به صفحه لوله ها امکان می دهند تا شناور باشد (یعنی بتواند با انبساط گرمایی حرکت کند) نوع کلاسیکی آن در شکل نشان داده شده است ، که بیرون کشیدن دسته لوله ها از پوسته با حداقل جداسازی قطعات ممکن می سازد به این نوع مبدل برای واحدهایی با تشکیل زیاد رسوب ، نیاز می باشد هزینه این مبدل نیز بالا می باشد .
آرایش های مختلف جریان در سمت پوسته وسمت لوله بسته به ظرفیت گرمایی ، افت فشار ، سطح فشار ، تشکیل رسوب ، شیوه های ساخت وهزینه بری ، کنترل خوردگی ومسائل تمیز کاری ، استفاده می شوند دیوارک ها در مبدل های پوسته – لوله ای برای افزایش ضریب انتقال گرما در سمت پوسته وبرای نگه داشتن لوله ها استفاده میگردد مبدل های پوسته لوله ای برحسب نیاز برای هر ظرفیت وشرایط کارکرد طراحی می شوند .

اجزای اصلی مبدل های پوسته – لوله ای:
مبدل های پوسته – لوله ای از لوله های دایره ای قرار گرفته در یک پوسته استونه ای ساخته می شوند که لوله ها موازی با پوسته می باشد یک سیال در داخل لوله ها جریان داردوسیال دیگر ازروی دسته لوله ها در عرض ودر طول محور مبدل جراین می یابد اجزای اصلی این مبدل ، لوله ها (دسته لوله ها ، tube bundle )، پوسته( shell ) ، انتهای جلویی ( end head front ) ، سر انتهای عقبی ( rear – end head ) ، دیوارک ها ( baffles ) وصفحه لوله ها ( tube sheets ) هستند .
انواع پوسته :
انواع متفاوت پوسته وانواع متعدد سرهای جلویی وعقبی توسط انجمن سازندگان مبدل هایی ( TEMA) استاندارد شده اند.
پوسته نوع E : بدلیل ارزانی وسادگی ، رایجترین نوع پوسته ای است . سیال در این پوسته از یک انتها وارد واز انتهای دیگر خارج می گردد یعنی در سمت پوسته یک گذر وجود دارد لوله ها می توانند یک یا چند گاز داشته باشند وتوسط دیوارکهای عرضی عمود بر لوله ها ، نگه داشته می شوند این پوسته ها رایجترین نوع برای استفاده با سیال یک فاز می باشند.
برای افزایش اختلاف دماهای موثر ودر نتیجه افزایش اختلاف دماهای موثر ودر نتیجه افزایش کارایی مبدل ، آرایش مخالف جهت خالص ، برای یک مبدل دارای دوگذر مطلوب است واین آرایش با استفاده از پوسته نوع F بدست می آید که نهایتاً دوگذر پوسته حاصل می گردد .
پوسته J: با جریان تقسیم شده ، سیال ورودی در وسط قرار داده شده وبه دوقسمت تقسیم می شود . یک نازل در وسط لوله ها ودو نازل در نزدیکی دوانتهای لوله ها قرار دارند این پوسته دارای کاربردهایی با افت فشار کم ، طراحی ، مانند چگالنده در خلاءنسبی است هنگامیکه این پوسته برای سیال در حال چگالش در سمت پوسته استفاده می شود ، دو ورودی برای بخار و یک خروجی مرکزی برای چگالیده وجود خواهد داشت .
پوسته نوع X : دارای ورود وخروجی قرار گرفته در وسط ومعمولاً دارای توزیع کننده گنبدی شکل می باشد سیال ورودی در پوسته ، روی تمامی طول لوله ها پخش می شود وبا آنها آرایش جریان متقاطع می سازد هیچگونه دیوار کی در این پوسته استفاده نشده است در نتیجه افت فشار ، بسیار کم است. این پوسته برای چگالنده ههای خلاء و فشارهای کم استفاده شود.

پوسته H : که دارای دو ورودی با تقسیم جریان به دو نیم است ومشابه پوسته G میباشد ولی دارای دو نازل خروجی ودو دیوارک افقی می باشد .

پوسته K: دارای یک دسته لوله در کف پوسته وفضای بدون لوله در بالای آن است این پوسته وقتی استفاده می شود که نیاز است بخشی از جریان ورودی به مبدل تبخیر شود وبخار به برج تقطیر باز گردد مایع تغذیه از نازل نزدیک صفحه لوله ، وارد پوسته می شود، بخار تقریبا ً خشک از نازل بالایی خارج می گردد ومایع تبخیر نشده ، از سرزیر انتهای سرزیر میشود واز طریق نازل سمت راست خارج می گردد دسته لوله ها عموماً دارای ترکیب U شکل اند .

انواع دسته لوله ها :
نوع از طراحی که امکان انبساط گرمایی مستقل لوله ها وپوسته را فراهم می کند ، لوله U شکل است بنابراین در این نوع طراحی انبساط گرمایی می تواند وجود داشته باشد ومحدود نیست. لوله U شکل دارای کمترین هزینه ساخت است زیرا فقط به یک صفحه لوله نیاز است سمت لوله بدلیل شکل انحنای U شکل نمی تواند با وسایل مکانیکی تمیز شود دراین نوع دسته لوله ها تنها تعداد زوجی از گذرهای لوله می تواند بکار رود تنها لوله های قرار گرفته در ردیف بیرونی دسته لوله ها قابل تعویض می باشند.
پوسته به صفحه لوله جوش داده می شود وبه سمت بیرونی دسته لوله برای تمیزکاری دسترسی وجود ندارد در این مورد تمیز کاری لوله بصورت مکانیکی بسیار آسان است طرحهای متعددی فراهم آمده که به صفحه لوله ها امکان دهند تا شناور باشند ، یعنی بتواند با انبساط گرمایی حرکت کند
نوع کلاسیکی از آن در شکل (10-1 ) قابل مشاهده است . دسته لوله ها می تواند با حداقل نیاز برای باز کردن قطعات خارج شود که در واحدهای تشکیل ذسوب سنگین حائز اهمیت است

مبدل های گرمایی لوله ای حلزونی شکل :
این مبدل ها شامل کویل های هستند که به صورت حلزونی پیچانده شده باشند ودر یک پوسته قرار گرفته اند ویا بصورت چگالنده ها وتبخیر کنهای هم مرکز هستند که در سیستمهای تبرید استفاده می شوند . ضریب انتقال گرما در لوله حلرزونی در مقایسه با لوله مستقیم بیشتر است این مبدل ها برای انبساط گرمایی وسیال های تمیز مناسب هستند ، زیرا تمیز کردن آنها تقریباً غیر ممکن است .

مبدل های گرمایی صفحه ای :
این مبدل ها از صفحات نازک که کانال های جریان را تشکیل می دهد ساخته شده اند .
جریان های سیال توسط صفحات مسطح که یا بصورت صاف یا موجدارند از هم جدا میشود این مبدل ها برای انتقال گرما بین گاز ، مایع یا جریانهای دو فاز استفاده میشوند.
این مبدل ها را می توان به سه گروه زیر تقسیم کرد :
1- صفحه های واشردار ( gasket plate )
2- صفحه های حلزونی ( spiral tube )
3- لاملا( lamella )

مبدل های صفحه ای واشردار :
این مبدل ها شامل تعدادی از صفحات نازک با سطح چین دار یا موج دار می باشد که سیال های گرم وسرد را از هم جدا می سازد صفحات دارای قطعاتی در گوشه ها هستند که بنحوی آرایش داده شده اند که دو ماده ای که بایستی گرما بین آنها مبادله شود، یکی در میان در فضای بین صفحات جریان می یابند .طراحی و واشر بندی مناسب ، امکان آن را ایجاد می نماید که مجموعه ای از صفحات توسط پیچ هایی که از صفحات ابتدایی وانتهایی نیز می گذرند در کنار یکدیگر نگه داشته شوند .
واشرها از نشتی به بیرون جلوگیری می کنند وسیال ها در صفحات به شکل مورد نظر هدایت باشند مبدلهای گرمایی صفحه ای معمولاً به جریان سیال با فشار پایین تر از 25bar ودمای کمتر از 250c محدود می شوند.
از آنجا که گذر گاههای جریان کاملاً کوچک هستند جریان قوی گردابه ای موجب بزرگ بودن ضرایب انتقال گرما وافت فشارها میگردد ، بعلاوه بزرگ بودن تنش برشی موضعی باعث کاهش تشکیل رسوب می شود این مبدل ها به آسانی تیمز و استرلیزه می شوند زیرا می توانند کاملاً از یکدیگر باز وجدا گردند وبنابراین استفاده ی گسترده در صنایع غذایی دارند .
این مبدلها برای کاربردهای انتقال گرمای مایع – مایع در فشار کم ومتوسط می توانند جایگزین مناسبی برای مبدل های پوسته ای لوله ای باشند.طراحی این نوع مبدل ها بسیار تخصصی می باشد یک مبدل گرمایی صفحه وچارچوب ، در نمایی که قطعات آن باز شده است .

اجزا چارچوب ، صفحه ثابت ( fixed plate ) ، صفحه فشار ( compression plate) ، تجهیزات فشار دهنده ( pressingequipment) ومجاری اتصال دهنده (connecting ports ) می باشند .
سطح انتقال گرما از یک سری صفحات با مجاری ورود وخروج سیال درچهار گوشه آن تشکیل می شود .
مجموعه صفحات توسط وسیله ای محکم کننده مکانیکی یا هیدرولیکی محکم میگردد . گذرگاههای جریان در بین صفحات به نحوی آرایش می یابند که جریان های سرد وگرم برای انتقال گرما ، به شکل یکی در میان ، درکنار یکدیگر قرار گیرند در طی عبور سیال از مبدل ، سیال گرمتربخشی از انرژی خود را (انرژی گرمایی ) از طریق دیواره صفحه ای نازک به سیال سردتر در سمت دیگر خواهد داد ودر نهایت سیال ها به سوارخ های تونل مانندی که در انتهای دیگر مجموعه صفحات وجود داردهدایت می شوند از مبدل خارج می گردند . صفحات می توانند تا چند صدد عدد پشت سرهم قرار گیرند وبوسیله پیچ های که مجموعه صفحات را تحت فشار قرار می دهد در کنار یکدیگر نگه داشته شوند .
مزایای استفاده از مبدل های واشری :
به حداقل رسانیدن خطر ناشی از نشتی داخلی
انعطاف پذیری در طراحی ، بوسیله تنوع در اندازه صفحات و آرایش گذرها
در دسترس بودن سطح انتقال گرما بصورت بسیار ساده ، بطوریکه از طریق تغییر در تعداد صفحات وتغییر .
درشکل بندی به آسانی نیازهای فرایندی بر طرف می گردد .
کار آمد بودن انتقال گرما ، ضرایب انتقال گرما بدلیل آشفتگی جریان وقطر هیدرولیکی کوچک برای هر دوسیال بزرگ هستند .
ناچیز بودن تلفات گرمایی ، تنها لبه های صفحات که در تماس با محیط خارج اند تلفات انرژی دارند ، عدم نیاز به عایقکاری را موجب میشود .
رسوب کم بدلیل آشفتگی زیادومکان سکون کم .
بیش از دو سیال می تواند در یک مبدل جریان یابند .
محدودیت های استفاده از این نوع مبدل ها :
حداکثر فشار کارکرد 25bar ، با ساخت ویژه 30bar
حداکثر دما 160c ، باواشرهای خاص 250c
حداکثر نرخ جریان 3600m 3 /hr
سطح انتقال گرما 0/2  2200 m3
ضریب انتقال گرما 3500  7500 w/ m2 k

مبدل های گرمایی صفحه ای حلزونی :
مبدل های صفحه ای حلزونی با پییچاندن دوصفحه بلند موازی به شکل یک حلزونی با استفاده از یک میله اصلی ( mandrel ) وجوش دادن به لبه های صفحات مجاور بصورتی که یک کانال را تشکیل دهند ، شکل داده می شوند .
فاصله بین صفحات فلزی در هر دوکانال حلزونی بااستفاده از پین های فاصله انداز که به ورث جوش می شوند حفظ می شود طول این پین ها بین 5 mm تا 20mm تغییر پیدا می کند وبه همین دلیل است که با توجه به نرخ جریان می توان فواصل مختلفی را برای کانال انتخاب کرد این بدان معناست که شرایط جریان ایده ال وبنابراین کوچکترین سطح گرمایش ممکن بدست می آید .
در هر یک از دو مسیر حلزونی یک جریان ثانویه ایجاد می شود که انتقال گرما را افزایش وتشکیل رسوب را کاهش می هد این مبدل ها کاملاً فشرده هستند ولی بدلیل ساخت خاص خود نسبتاً گران قیمت می باشند .
سطح انتقال گرما برای این مبدل ها در محدوده 0.5m2 تا 500m2 می باشد حدکثر فشار کارکرد تا 15bar ودمای کاکرد تا 500c محدود می باشد .
مبدل های حلزونی در سه نوع اصلی که در اتصالات و آرایش های جریان تفاوت دارند ساخته می شوند .
نوع I : دارای دو پوشش مسطح بر روی کانالهای حلزونی است. جریان های سیال بصورت مختلف الجهت از داخل کانالهای از طریق اتصالات در مرکز وپیرامون جریان می یابد این نوع برای مبادله گرما بین دو سیال بدون تغییر از قبیل مایع – مایع ، گاز – مایع وگاز – گاز استفاده می شود یک جریان در وسط مبدل وارد شده واز داخل به سمت خارج جریان می یابد جریان دیگر در پیرامون وارد شده وبه طرف مرکز جاری می شود بنابراین جریان کاملاً خلاف جهت حاصل می گردد.

نوع II: برای حالت جریان متقاطع طراحی شده است لبه های یک کانال در هر دوانتهای مبدل بصورت کاملاً آببندی شده جوش داده می شود در حالیکه دهانه کانل دیگر در هر دوئ انتهای مبدل باز است بنابراین در این نوع مبدل یک سیال دارای جریان حلزونی ودیگری دارای جریان متقاطع می باشد گذرگاه سیال دارای جریان متقاطع از میان فضای بنی دو دیواره حلزونی باز عبور می کند .

این مبدل در اصل بعنوان چگالنده سطحی در واحد های تبخیری استفاده می گردد وهمچنین به صورت تبخیر کننده بسیار کارا است دو بدنه حلزونی اغلب در داخل یک پوسته قرار می گیرند بطور یکه یکی در بالای دیگری سوار شده است .
نوع III : این نوع مبدل در اصل مشابه نوع I ، با کانالهای یک در میان جوشکاری شده است با این تفاوت که در پوش بالایی آن بطور مخصوص طراحی شده است این نوع مبدل اساساً برای چگالش بخارها با مادون سردکردن چگالیده با وجود گازهای غیر قابل چگالش مطلوب است بنابراین در پوشش بالایی دارای یک مخروط مخصوص توزیع کننده جریان است که در آن بخار از بالا به درهای حلزونی که دارای دهانه باز است توزیع می شود بطوریکه در تمامی امتداداین دهانه سرعت بخار یکسان باشد برای مادون سردکردن دهانه دو تا سه دور کانال بخار در قسمت محیطی وخارجی معمولاً بسته شده است وبدین ترتیب مسیر جریان حلزونی بصورت مخالف جهت با سیال خنک کننده ، حاصل می گردد مخلوط بخار – گاز وچگالیده از یکدیگر جدا می شوند ، سپس چگالیده از طریق اتصال به جعبه محیطی روبه پایین وگاز روبه بالا جریان می یابد . مبدل حلرزونی اغلب بعنوان چگالنده استفاده می شود بخار به لوله ی باز مرکزی وارد می گردد ، جهت جریان در امتداد پوسته بالایی معکوس شده وبخاردر حرکت روبه پایین در آلمان حلزونی چگالش می شود ، در حالیکه چگالیده باسیال سرد دارای جریان متقاطع است .

مبدل گرمایی لاملا:
مبدل گرمایی نوع لاملا( Lamella ,ramen) ، شامل مجموعه کانال هایی ساخته شده از صفحات فلزی نازک است که بطور موازی جوشکاری شده اند ویا به شکل لاملا( لوله های تخت یا کانال های مستطیلی ) می باشند که به صورت طولی در یک پوسته قرار گرفته اند .
این مبدل شکل اصلاح شده ای از مبدل پوستهای لوله ای با صفحه لوله شناور است شکل دهی خاص صفحات باریک فضای داخل لاملارها را ایجاد می کندوبرجستگی های به سمت خارج بیرون می زند که بصورت فاصله دهنده بین لاملاها ، برای ایجاد مقطع جریان در سمت پوسته بکار می رود لاملاها در هر دوانتها با قرار دادن میله های فولادی در وسط آنها با یکدیگر جوی می شوند ، اندازه میله های فولادی بسته به فاصله مورد نیاز بین لاملاها دارد.
هر دو انتهای و دسته لوله لاملا بوسیله جوشهای محیطی به در پوش کانال متصلمی شوند در انتهای خارجی به نازل ورودی وخروجی جوش داده شده است بنابراین سمت لاملا کاملاً توسط جوش ها ، آب بندی گردیده است در انتهای ثابت در پوش کانال که مجهز به یک فلانج رینگی شکل خارجی است ، به فلانج پوسته پیچ شده است فلانج ها از نوع توپی دار و دارای فرورفتگی هستند که توپی ادامه پوسته است .
اختلاف انبساط بین سطح گرمایی وپوسته ، بدقت توسط جعبه ای در انتهای متحرک و یا شناور در نظر گرفته شده است این طرح قابلیت اطمینان را بهبود می بخشد ودسته لا ملا را در برابر شکست ناشی از تنش های حرارتی وکرنش ناشی از نیروهای خارجی محافظت می کند اتصال انتهایی با یک فلانج جدا نشدنی طراحی شده است با برداشتن فلانج وشل کردن فلانجهای ثابت شده به پوسته ، دسته لاملا می تواند از پوسته به خارج کشیده شود سطوح مابین لاملاها برای تمیزکاری شیمیایی مناسب هستند بنابراین سیال های رسوب دهنده باید در سمت پوسته جریان یابند دیوارههای کانال یا ساده هستند ویا دارای فرورفتگی می باشند در هر انتهای دسته صفحات لاملا، که این صفحات بتوانند بطور مستقل از پوسته با استفاده از وسیله آببندی در انتهای پایینی ، منبسط ومنقبض گردند ، کانال ها به کلاهک جوش داده می شوند جریان سمت پوسته عموماً یک گذر حول صفحات است وبصورت طولیدر فضای بین کانال ها جراین می یابد هیچگونه دیوارکی در سمت پوسته وجود نداردوبنابراین مبدل های لاملا می توانند برای آرایش جریان مخالف در جهت واقعی در نظر گرفته شوند . بدلیل آشفتگی زیاد جریان ، توزیع یکنواخت جریان وسطوح صاف ، لاملاها به سادگی رسوب نمی گیرند .
دسته صفحه می توانند به راحتی برای بازرسی وتمیزکاری بیرون آورده شود این طراحی دارای ظرفیت تحمل فشار تا 35bar وتحمل دما تا 200c برای واشرهای تلفون و 500c برای واشرهای آزبست می باشد .

مبدل های گرمایی با سطوح پره دار :
این نوع مبل ها دارای پره هاو یا ضمائمی در سطح اصلی ( لوله ای یا صفحه ای ) انتقال گرما به منظور افزایش این سطح میباشند از آنجا که ضریب انتقال گرما در سمت گاز بسیار کوچکمتر از مایع است ، سطوح انتقال گرما ی پره دار در سمت گاز برای افزایش سطح انتقال گرما استفاده می شوند پره ها بصورت وسیع در مبدل گرمایی گاز – گاز یا گاز مابع در جای که ضریب انتقال گرما در یک یا هر دو سمت کوچک باشد وبه مبدل فشرده گرما نیاز باشد استفاده می گردند ودونوع از رایجترین مبدل های گرما دارای صفحات پره دار عبارتند از :
1- مبدل های صفحه ای پره دار
2- مبدل های لوله ای پره دار
مبدل های صفحه ای پره دار:
نوع مبدل های صفحه ای پره دار عمدتاً برای کاربردهای گاز -گازومبدل های لوله ای پره دار برای کاربردهای مایع – هوا استفاده می شود در اکثر کاربردها کاهش جرم وحجم مبدل از اهمیت ویژه ای برخوردار است بدلیل دست یافتن به این کاهش حجم و وزن مبدل های فشرده گرما وهمچنین بصورت وسیع در تبرید با دمای خلیی کم ، بازیابی انرژی ، صنایع فرایندی ،تبرید وسیتسم های تهویه مطبوع استفاده می گردند .
رایجترین ورقها موجدار عبارتند از :
1- پره ساده ( plain fin )
2- پره ساده سوراخدار ( plain- perforated fin)
3- پره دندانه ای یا کنگره ای ( serrated fin )
4- پرههای جناغی یا موجی شکل ( herring bake fin )
جریان های سیال با صفحات تخت که بین آنها پره های موجدار قرار داده شده اند از هم جدا میشوند و آنها می توانند با توجه به جریان های سیال با شکل بندی های متفاوت آرایش داده می شوند .
وسایل چند راهه خاصی در ورودی این مبدل ها تعبیه شده است تا توزیع مناسب جریان میان صفحات واز صفحه ای به صفحه ای دیگر ایجاد نماید .
صفحات عموماً دارای ضخامت 0.5mm تا 1.00mm وپره ها دارای ضخامت 0.15mm تا 0.75mm می باشند کل مبدل از الیاژ آلومینیوم ساخته شده است واجزاء مختلف در حمام نمک یا کوره خلاء به یکدیگر لحیم می شوند .

ورقهای موجدار بین صفحات باعث ایجاد سطح انتقال گرمای بیشتر وهمچنین ایجاد تکیه گاهی برای صفحات تخت می شوند.
کانال های جریان در مبدل های صفحه ای پره دار کوچک هستند که بدین معناست که سرعت جرمی جریان در آنها نیز باید کوچک باشد (10 تا 300kg/m2s تا از افت فشار اضافی اجتناب شود این موضوع می تواند کانال را مستعد برای تشکیل رسوب نماید با توجه به اینکه این نوع مبدل ها نمی توانند بصورت مکانیکی تمیز شوند استفاده از مبدل هایی صفحه ای پره دار منحصر به سیالهای تمیز است آنها به وفور برای مصارف چگالی در واحدهای مایع سازی هوا مورد استفاده قرار می گیرند .
مبدل های صفحه ای پره دار برای استفاده در توربین گازی ، نیروگاههای هسته ای ومهندسی پیشرانه وتبرید وگرمایش وتهویه سیستم های بازیابی گرمای اضافه و صنایع شیمیایی و سرمایش و وسایل الکترونیکی بوجود آمده اند.

مبدل های گرمایی لوله ای پره دار :
این دسته از مبدل ها بصورت مبدل گرمایی گاز – مایع استفاده می شوند ضرایب انتقال گرما در سمت گاز عموماً بسیار کوچکتر از سمت مایع هستند وبدین دلیل در سمت گاز به پره ها نیاز است . مبدل ها لوله ای پره دار شامل آرایه ای از لوله ها با پره هایی که در سمت بیرونی ثابت شده اند ، می باشد پره های سمت خارج لوله ها ممکن است عمود بر محور لوله ها ، اریب یا مارپیچ نسبت به محور ، یا طولی ودر امتداد محور لوله باشند پره ها طولی معمولاً در مبدل هایی دولوله ای یا پوسته لوله ای که دارای دیوارک نیستند استفاده میشوند سیال ها می توانند گاز یا مایع لزج ( خنک کنهای روغنی ) باشند .
طبق شکل مبدل های لوله ای پره دار ، عموماً لوله هایی با مقاطع گردد ، مستطیلی یا بیضوری می بانشد پره ها با لحیم کاری ، جوش برنجی ، جوشکاری ، اکستروژن ، جازدن مکانیکی ، پیچاندن کششی وغیره به لوله وصل می شوند مبدل لوله ای با پرهای صفحه ای بطور متداول در سیستم های گرمایش وتهویه وتبرید وتهویه مطبوع استفاده میشوند .
سطوح پره دار در سمت داخلی لوله ها عموماً در چگالنده ها وتبخیر کننده وتبخیر کننده های سیستم های تبرید استفاده می گردد چگالنده های خنک شونده با هوا و دیگ های بخار بازیافت، مبدل های گرمای لوله ای پره دار هستند که شامل یک دسته افقی از لوله ها ست که هوا یا گاز از میان لوله ها ومتقاطع با آنها در سمت خارجی دمیده می شود وچگالش یا جوشش در سمت داخل لوله ها اتفاق می افتد.

برج ها :

برج ها جدا کننده های فیزیکی هستند که مواد را براساس اختلاف نقطه جوششان از یکدیگر جدا می کنند، در برجها یک ابتدای گرم در پائین ( ریبویلر) و یک انتهای سرد در بالا (کندانسور) وجود دارد و در بین این دو قسمت تعدادی واحدهای تعادلی یا سینی قرار دارد که هر ماده براساس نقطه جوشش روی یکی از این سینی ها قرار می گیرد.
هر چقدر از پائین به سمت بالا پیش رویم نقطه جوش مواد کمتر شده و با مواد سبکتری سروکار خواهیم داشت.

برجهای سینی دار:
این برج ها استوانه هایی هستند که درون آنها صفحات مسطح با طراحی خاص و با فواصل معین قرار گرفته اند. وجود سینی ها به منظور ایجاد تماس بین فاز گاز و مایع است.
فاز مایع معمولاً از بالای برج وارد شده وتحت نیروی ثقل به سمت پایین جریان می یابد مایع در مسیر خود از طریق یک مجرا به سمت پایین می ریز این مجرا ناودانی نامیده می شود و دوباره پس از عبور از روی سینی از طریق ناودان بعدی به سینی بعدی منتقل می شود وحرکت مایع به همین ترتیب به سمت پایین برج ادامه می یابد .
گاز ورودی از پایین برج از سوراخهای هر سینی عبور می کند چون در روی سینی لایه ای از مایع در حال حرکت است از این رو، سوارخهای تعبیه شده در هر سینی همچون نازلهایی باعث می شود که گاز در درون مایع جاری روی هر سینی پراکنده شده .به صورت حبابهایی در آیند تا سطح تماس گاز ومایع افزایش یابد حبابهای آغشته به مایع سپس سینی مربوط را ترک کرده وبه طرف سینی بالا تر می روند وبه این ترتیب ادامه می یابد تا در نهایت گاز تصفیه شده از بالای برج خارج می شود
برای آنکه بازده هر مرحله یا سینی افزایش یابد زمان تماس فازها ونیز سطح تماس بین انها بایستی زیاد باشد تا عمل نفوذ بین دوفازبه خوبی انجام پذیرد همچنین برای بدست آوردن ضرائب انتقال جرم بالا، داشتن تلاطم زیاد ضروری است اگر بخواهیم زمان تماس طولانی داشته باشیم عمق مایع روی هر سینی باید زیاد باشد تا حبابهای گاز برای خروج از دورن مایع مدت بیشتری را صرف کنند اگر حبابهای گاز از درون منافذ سینی به آهستگی بگذرد، حبابها درشت تر شده وسطح تماس بازای واحد حجم گاز کوچک خواهد گردید، در این حالت مایع تقریباً ساکن بوده وقسمت اعظم آن ممکن است بدون تماس با گاز سینی را ترک کند از طرف دیگر اگر ساعت گاز نسبتاً زیادباشد گاز در مایع پخش خواهد شد ولایه ای کف را روی صفحه تولید نماید در این حالت سطح تماس زیاد خواهد بود لذا برای بدست آوردن بازده بالا عمق مایع روی سینی بایستی زیاد بوده و سرعت گاز بایستی نسبتاً زیاد باشد شرایط فوق منجر به بروز مشکلاتی میگردد یکی از این مشکلات ماندگی (Entrainment ) قطرات مایع در جریان گاز است سرعت زیاد فاز گاز سبب می شود قطرات ریزی از مایع در گاز به طرف سینی بالا حرکت کند مایعی که به این ترتیب حمل می شود سبب کاهش اختلافات غلظت که عامل اصلی برای انتقال جرم است گردیده وبازده سینی را کاهش می دهد لذا افزایش سرعت فاز گاز تا حدی که سبب افت بازده در اثر ماندگی نگردد قابل قبول خواهد بود علاوه بر آن عمق زیا مایع بر روی سینی وسرعت های زیاد گاز موجب افت فشار زیاد فاز گاز در سینی شده این مسئله خود موجب بروز اشکالاتی خواهد گردید .

انواع سینی ها :
سینی ها ی مورد استفاده در برج ها در یک تقسیم بندی جامع به سه دسته تقسیم می شوند

1- سینی های مشبک (sieve tray )
ساده ترین نوع سینی ها هستند که هزینه ساخت آنها در مقایسه با سایر انواع بسیار کم است بکار گیری آنها بسیار متداول است وشاید بتوان گفت که مهمترین نوع سینی ها به حساب می آیند. در این برج ها فاز بخار از طریق سوارخهای ایجاد شده در صفحات مسطح بصورت حباب به سمت بالا وفاز مایع روی سینی حرکت می کند روی سینی محل تماس دو فاز حباب های بخار ومایع است مایع از طریق ناودانی به سینی پایین وارد می شود احتمال چکه کردن مایع از سوارخها وجود دارد چکه کردن مایع باعث کاهش زمان تماس دوفاز وکاهش راندمان سینی ها می شود لذا در طراحی سینی مقدار چکه کردن مایع بررسی می شود تا در حد طراحی مجاز باشد .

2- سینی های فنجانی (bubble cap trays ) :
لوله های کوتاهی (riser ) روی سوارخ های سینی تعبیه شده است روی آن لوله های کوچک کلاهک هایی قرار دارد محیط اطراف کلاهک دارای سوراخ هایی (slot ) است بخار از طریق لوله های کوتاه به سمت بالا آمده واز مسی کلاهک بصورت حبابهای بخاربه فاز مایع روی سینی می رسد تماس بین دو فاز روی سینی صورت گرفته و آنگاه بخارات به سمت بالا حرکت میکنند.
مایع نیز از بین کلاهک ها از طریق یک ناودانی به سینی پایین هدایت می شود سوارخ های روی کلاهک ها با اشکال مختلفی طراحی شده اند وجود لوله های کوتاه روی سینی باعث میشود که همواره روی سینی (حداقل تا زیر سوراخ های موجود در کلاهک ) مایع وجود داشته باشد در تاسیسات : جدید این نوع سینی ها تقریباً منسوخ شده اند زیرا که هزینه ساخت آنها تقریباً دو برابر سینی های نوع مشبک جریان مقتابل ودریچه ای (valve tray ) می باشد .
3- سینی های شیردار ( floating cap trays or valve trays ) :
در اینگونه سینی ها، سوارخ های روی سینی توسط در پوش های متحرک پوشیده شده اند این در پوش ها با افزایش وکاهش جریان گازبالا وپایین می روند ومسی حرکت گاز بیشتر و کمتر می شود.
افت فشار :
بررسی افت فشار از پارامترهای مهم در طراحی سینی می باشد بخصوص اگر برح در شرایط خلاء کار نماید اصولاً افت فشار بستگی به جزئیات طراحی سینی ها دارد ولیکن در یک نگاه اجمالی افت فشار سینی ها مشبک نسبت به افت فشار سینی های شیردار وسینی شیردار نسبت به سینی فنجانی کمتر است .

فواصل سینی ها از یکدیگر :
فواصل سینی ها از یکدیگر عموماً بر منبای شرایط ساخت ونگهداری وهزینه دستگاه انتخاب می شود وسپس فاصله در نظر گرفته شده برای پدیده های طغیان وماندگی بیش از حد مایع در گاز به کمک محاسباتی بررسی می شود وقتی ارتفاع برج محدود باشد فاصله صفحات 15 سانتیمتر (6 اینچ ) اختیار می شود در غالب موارد بجز حالتی که قطر برج کم است، فاصله بسیار مناسبی به نظر می رسد.
مجاری ریزش مایع ( down spouts ):
انتقال یک مایع از یک سینی پایین تر ان از طریق مجرای ریزش مایع انجام می گیرد این مجرا ممکن است به صورت یک لوله ویک ترجیحاً قسمتی از خود سینی باشد که به کمک یک صفحه عمودی مجرایی را تشکیل می دهد .
چون گاز در اثر بخش شدن، با مایع بر روی صفحه ایجاد توده کف مانندی می کند بایستی در مجرای ریزش مایع زمان کافی برای جدا شدن گاز از مایع وجود داشته ولذا فقط مایع شفاف وارد صفحه زیرین گردد. انتهای مجرای ریزش باید با اندازه کافی به سینی زیری نزدیکی کرد تا سطح زیرین مایع روی آن سینی قرار گیردر در اینصورت گاز قادر به صعود از این مجرا نخواهد بود.

برج های آکنده ( packed columns ) :
برجهای آکنده یکی از مشهورترین دستگاههای انتقال جرم هستند که در آنها فاز مایع به صورت پراکنده در می آید وعبارتند از برجهای دیواره مرطوب وانواع مختلف برجهای پاششی .

برج های دیواره مرطوب ( wetted wall )
در یک برج دیواره مرطوب، لایه نازکی از مایع از بالا به پایین و در روی سطح داخلی برج جاری می شود وگاز نیز هم جهت ویا خلاف جهت حرکت مایع در برج جریان می یابد در این دستگاه همچنان که مشخص است سطح تماس بین دوفاز کاملاً ملموس است واز این لحاظ یکی از دستگاه های فوق العاده مناسب برای کارهایی تحقیقاتی می باشد افت فشار در این دستگاه ها نیز فوق العاده کم است از مواد استفاده وکاربرد این برجها به جذب کلر از فاز گار توسط فیلم مایع می باشد .

برجهای پاششی ( spray chamber , shower trays )
در اینگونه برجها فاز مایع از طریق نازل درون فاز گاز بصورت قطرات ریزی پراکنده می گردد تماس گاز ومایع ممکن است بصورت متقابل باشد، مانند برج های عمودی که در آنها جریان مایع از بالا به پایین وجریان گاز درخلاف جهت آن است ویا بصورت هم جهت محفظهای پاششی افقی باشد .

برجهای پرشده ( packed columns ) :
دراین برج ها مایع وگاز بصورت متقابل ویا همسودر تماس مداوم با یکدیگر قرار می گیرند این برجها در سیستم های گاز – مایع (جذب، دفع ، تقطیر ) ومایع – مایع استفاده می شوند برای ایجاد سطح تماس زیاد بین دو فاز در این برجها از قطعات پرکن استفاده می شود در دستگاهای مذکور فاز مایع از بالا وارد برج شده ودر اثر عبور از روی پر کن ها سبب بوجود آوردن سطح تماس زیادی بین دوفاز می گردد.
قسمتهای مختلف یک برج پر شده عبارتند از :
1- نگهدارنده پکینگ ها
2- پکنیگ ها
3- توزیع کننده مایع
4- متوقف کننده پکینگ ها
5- ستون استوانه ای

پکینگ ها :
برای ایجاد سطح تماس بیشتر بین دوفاز گاز – مایع از مواد پرکننده یا پکنیگ ها استفاده می شود نمونه هایی زیادی از پکنیگ ها ساخته شده اند شکل ظاهری پکنیگ ها استوانه ای کروی ویا زینی شکل هستند .
نمونه های raschig از قدیمی ترین وارزان ترین پکنیگ ها بوده وبیشتر مورد استفاده قرار گرفته اند .

کوره FURNANCES:
کوره وسیله ای است که حرارت موردنیاز سیال فرایند را تحت درجه وحرارتهای بالا تامین می کند این عمل بایستی بدون افزایش بیش از حد حرارت overheating در نقطه معینی از سیال یا اجزای بدنه کوره انجام شود وبه عبارتی دیگر حتی الامکان باید حرارت بصورت یکنواخت توزیع گردد.
کوره دارای تجهیزاتی است که بوسیله ی این تجهیزات و وسایل که همگی در یک محفظه عایق قرار دارند، حرارت ناشی از احتراق مواد سوختن وسوخت را به سیال فرایند مورد نظر انتقال می دهند . در صنایع نفت کوره با اسامی مختلفی از قبیل fired furnace heater, process tube still-direct- heater اطلاق می شود .

مشعل (burner ):
مشعل ها از مهمترین اجزاء هر کوره هستند که ممکن است در زیر کوره یا پهلوی آن ودر برخی موارد در سقف نصب شوند همچنین ممکن است مشعل هایی که در پهلو نصب می شوند دوطبقه باشند که این به طراحی کوره بستگی دارد و وظیفه ان ایجاد گرمای موردنیاز کوره است.

دودکشSTACK :
وظیفه دودکش القاء هوا به درون کوره وایجاد مکش کافی برای مقابله با افت فشار ناشی از جریان گازهای داغ است بطوریکه مکش در سراسر کوره ایجاد می شود فشار داخل کوره هرگز نباید بیش از فشارهوای محیط باشد فشار مثبت موجب خروج گازهای داغ از بدنه کوره شده که خود منجر به افزایش بیش از حد دما و خوردگی بدنه فولادی کوره می شود بر روی دودکش دریچه ای بنام دمپر ( Damper ) قرار گرفته که وظیفه آن کنترل مکش کوره می باشد دودکش کورههای کوچک دارای دمپریک لایه ای ودودکش کورههای بزرگ دارای دمپر چند لایه ای است .

انواع کورها:

الف ) براساس شکل ظاهری
1- اتاقی شکل : کوره اتاقی با لوله افقی یا عمودی
2- استوانه ای شکل : استوانه ای قائم با لوله های افقی یا عمودی
ب ) براساس مبنای استفاده
1- کوره شیمیایی
2- کوره نفتی
3- کوره کراکنیگ
4-کوره پویلر

ج) براساس نحوه انتقال حرارت
1- کوره تابشی
2- کوره جابجایی توم با تابش

د) براساس نوع سوخت
1- سوخت جامد پودر کک
2- سوخت مایع بوتان وپویان
3- سوخت گاز اتان ومتان
4- مخلوطی از کل
لوله های عمودی یا افقی :
اساس تقسیم بندی کوره ها وابسته به موقعیت کویل حرارتی در بخش تابشی ویا به عبارتی دیگر وابسته به عمودی یا افقی بودن لوله های می باشد .
کوره استوانه ای – عمودی کاملا تشعشعی 🙁 vertical- cylindrical- all- radiant )
امتداد دیواره محفظه احتراق قرار دارد اشتعال از کف کوره بصورت عمودی انجام می گردد ساخت ان کوره ها مستلزم سرمایه اولیه کم وفضای اندک است بازده حرارتی انها بین 0.5 تا 20 میلیون Btu/hr می باشد.

کوره استوانه ای – عمودی با بخش جابجایی متقاطع(Vertical cylindrical) :
این کوره نیز از کف مشتعل شده وشامل دو بخش تشعشع وجابجایی است کویل حرارتی در بخش تابشی بصورت عمودی در کنار محفظه احتراق قرار داشته ودر بخش جابجایی بصورت یک دسته لوله افقی بالای بخش تابشی قرار دارد این ساختار از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه بوده ومستلزم حداقل فضا می باشد بازده حرارتی در این کوره ها بالا بوده ومحدود بار حرارتی بین 10 تا 20 میلیون Btu/hr می باشد .

شیرها VALVES:

شیر وسیله ای است جهت مهار جریان وفشار سیالات و وظایف اصلی آن عبارتند از :
1- قطع و وصل کامل جریان مایعات وگازها
2- نظیم عبور مقدار موردنیاز مایعات وگازها
3- جلوگیری از بازگشت مایعات وگازهای عبور کرده
4- تنظیم وکنترل مقدار وفشار مایعات
5- کنترل وایمن نگه داشتن دستگاههای تحت فشار

انواع مختلف شیرها :
شیرهای صنعتی به سه دسته تقسیم می شوند :
1- شیرهای دستی که با نیروی انسانی کار می کنند ( Manual valves )
2- شیرهای خودکاری که با نیروی هوا، مایعات وگازهای کنترل شونده کار می کنند . Control valves
3- شیرهای خودکاری که با نیروی برق کار می کنند (Solenoid valves )
انواعی از شیرها به شرح زیر می باشند :
1- شیرهای سوزنی (NEEDLE VALVES )
2- شیرهای سماوری (PLUG OR COCK VALVES )
3- شیرهای کروی (CLOBE VALVES )
4- شیرهای کشوئی (CATE VALVES )
5- شیرهای دیافراگمی (DIAFHEAGM VALVES )
6- شیرهای یکطرفه( NON RETURN OR CHECK VALVES )
7- شیرهای پروانه ای (BUTTERFLY VALVES )
8- شیراطمینان (SAEFTY VALVES )
9- شیرهای خودکار (CONTROL VALVES )
10- شیرهای که محرک آنها الکترو موتور می باشد (ELECTRIC MOTOR OPERATED ALVES )
11- شیرهای که محرک آنها سولنویید می باشد (SOLNOID VALVES)

پمپ ها PUMPS :
بطور کلی پمپ به دستگاهی اطلاق می شود که انرژی مکانیکی را از یک منبع خارجی دریافت کرده وبه سیالی که از آن می گذرد ، انتقال دهد بر این اساس انرژی سیال پس از خروج از پمپ افزایش می یابد از پمپ جهت انتقال سیال به یک ارتفاع هندسی معین ویا حرکت سیال در مدارهای مختلف هیدرولیکی وسیتسم های لوله کشی وبطور کلی انتقال سیال از نقطه ای به نقطه دیگر استفاده می شود .
متداولترین نحوه تقسیم بندی پمپ ها براساس نحوه انتقال انرژی به سیال است در این روش پمپها به دو دسته اصلی تقسیم بندی می گردند :
دسته اول ، پمپهای هستند که انتقال انرژی از آنها به سیال به طور دائمی انجام می گیرد که این پمپ ها را ، پمپهای دینامیکی می نامند .
دسته دوم، پمپهایی می باشند که انتقال انرژی از آنها به سیال به صورت متناوب می باشد وپمپهای جابجایی مثبت نام گرفته اند.

اساس کار توربو پمپ ها :
در این پمپ ها چرخش پراونه باعث می شود که مایع بصورت شعاعی از طریق لبه های پروانه به طرف درون محفظه حلزونی شکل پرتاب گردد ونتیجه پرتاب مایع خروجی از چشم پروانه کاهش فشار در چشم پروانه است بنابراین مایع بیشتری از قسمت ورودی به سمت پروانه جریان می یابد وبه طور کلی کار اصلی یک پمپ بالا بردن فشار مایع وتلمبه ان به یک مخزن ثانوی می باشد .
تقسیم بندی توربوپمپ ها :
متداولترین روش تقسیم بندی توربو پمپ ها از دیدگاه طراحی ومسیر حرکت سیال در چرخهای پمپ است واز این نظر توربو پمپ ها را می توان به سه دسته اصلی زیر تقسیم بندی نمود .
1- توربو پمپها سانتریفوژ ( Centripugal pumps ) یا پمپهای جریان شعاعی
2- توربو پمپهای محوری ( Axial flow Pumps )
3- توربو پمپهای نیمه سانتر یفوژ یا جریان مختلط ( Mixed Flow Pumps ) یا پمپهای جریان محوری وشعاعی .
پمپهای گریز از مرکز (سانتریفوژ) :
همانطور که از اسم این پمپ ها بر می آید کار انها براساس نیروی گریز از مرکزی است که به جسم دوران کننده وارد می شود. این پمپ ها مشتمل بر پروانه ای می باشند که در داخل محفظه ای دوران می کند ، سیال به صورت محوری وارد چشمه یا مرکز پمپ شده ودرداخل پرههای پروانه ای بصورت شعاعی ومماسی می چرخد وبه طرف میدان هدایت می شود تا اینکه از محیط پروانه خارج شده وارد قسمت دیفیوز حلزونی می شود سیال در حال عبور از پروانه هم سرعت گرفته و هم فشارش اضافه می شود .
اساس کار پمپهای جابجایی مثبت :
پمپهای PDP دارای جریان تناوبی وپریودیک می بانشد ودر آنها حجم محفظه ای باز شده و جریان سیال وارد آن شده و سپس محبوس وفشرده می شود وانرژی آن افزایش یافته وبرای انتقال وخروج از پمپ آماده می گردد .
مزیت اصلی این پمپ ها کار با هر سیال وبا هر ویسکوزیته ای می باشد ؛ این پمپ ها دارای فشار زیاد و بی نسبتاً کم ولی یکنواخت هستند .

مشخصات اصلی پمپهای رفت و آمدی :
مشخصات اصلی پمپهای رفت و آمدی را می توان بشرح زیر خلاصه کرد :
سرعت کم
ظرفیت کم تا متوسط (حداکثر تا حدود 200 متر مکعب در ساعت)
فشار خروجی بسیار بالا
جریان غیر یکنواخت
راندمان بالا در صورت سرویس مرتب
گران بودن نسبت به پمپهای گریز از مرکز

کمپرسور ها COMPRESSORS :
یکی از موارد استفاده از کمپرسورها ، جهت افزایش فشار گازها تا یک حد معین برای کاربردهای صنعتی می باشد .
تقسیم بندی کلی کمپرسورها وتفاوتهای عمده آنها :
از عمده معیارهای تقسیم بندی کمپرسورها می توان به تقسیم بندی براساس مکانیزم واصول کارکرد ونحوه اعمال انرژی به سیال ، اشاره داشت که براین اساس تقسیم بندیهای زیر را برای کمپرسورها خواهیم داشت :
1- کمپرسورهای رفت وبرگشتی یا جابجایی مثبت یا جریان منقطع
2- کمپرسورهای سانتریفوژ یا دینامیک یا جریان پیوسته
تفاوتهای مهم این دو گروه فوق را می توان در موارد زیر خلاصه نمود :
1- کمپرسورهای رفت وبرگشتی برای فشارهای زیاد ومتوسط وشدت جراینهای پایین بکار می رود در حالیکه کمپرسورهای سانتریفوژبرای فشارهای متسوط وپایین جیا جریانهای متوسط وبالا بکار می رود .
2- فشارهای ایجاد شده در کمپرسورها سانتریفوژ مقدار محدود و مثبتی دارد در حالی که ، در کمپرسورهایی رفت و برگشتی این فشارهای می توان تغییر و قابل تنظیم بوده و اصولاً تابع نیاز سیستم می باشد .
3- همانطوری که از نامگذاری این دو گروه ملاحظه می شود جریان در کمپرسورهای رفت وبرگشتی ناپیوسته بوده ؛ به گونه ای که مقداری گاز به دورن کمپرسور کشیده شده وعمل تراکم روی آن انجام می شود سپس تخلیه شده ودوباره سیکل تکرار می گردد. ولی در کمپرسورهای سانتریفوژ سیکلی وجود نداشته وجریان پیوسته و ممتد می باشد.
4- کمپرسورهای دینامیکی (سانتریفوژ ) براساس نیروی گریز ازمرکز که روی قطعه ای به نام پره ایملپیراعمال می کند، ایجاد انرژی می نماید واین انرژی که از نوع انرژی جنبشی می باشد در خروجی کمپرسور به فشار مبدل می شود در حالیکه کمپرسورهای رفت وبرگشتی مستقیماً فشار گاز را توام با کاهش حجم افزایش می دهند .

کاربردهای کمپرسورها :
بطور کلی کمپرسورها جهت افزایش فشار سیالات قابل تراکم (گاز وبخار ) تا یک حد معین، مورد استفاده قرار می گیرد این فشار ممکن است نیازهای مختلفی را تامین کند از قبیل : غلبه بر اصطکاک وتلفات مسیر، تاثیر در یک واکنش معین در نقطه تحویل گاز وبهبود خواص ترمودنیامیکی گاز.
به بیان ساده تر، کمپرسورهای کاری مشابه پمپ ها دارند با این تفاوت که سیال آنها بخار با گاز می باشد.

کمپرسورهای رفت وبرگشتی :
کمپرسورهای رفت وبرگشتی قدیمی ترین ورایج ترین نوع کمپرسورها بوده وعمل تراکم گازها با کاهش اجباری حجم توسط حرکت پیستون در داخل یک سیلندر صورت می گیرد ورود گاز به سیلندر وخروج از آن بوسیله سوپاپهایی اتوماتیک انجام می گیرد که این سوپاپ ها براساس اختلاف فشار ما بین خط لوله ودرون سیلندر، باز وبسته می شوند.
کمپرسور های گریز از مرکز یا سانتریفوژ :
هر جا که ظرفیت وقدرت بالا مد نظر باشد بدون شک، کمپرسور های سانتریفوژ حرف اول را میزنند از نظر تعداد مورد استفاده در صنعت نیز این ماشین ها در مقایسه با نوع رفت و برگشتی در مقام دوم هستند طی چهار دهه گذشته کمپرسورهای سانتریفوژ بخاطر حجم ، وزن ونیروهای اینرسی کم شان، عمومیت بیشتری پیدا کرده اند راندمان آنها در مقایسه با کمپرسورهای رفت وبرگشتی پایین بوده ولذ ا منبع انرژی ارزانی را طلب می کنند .

81