شیر کنترل چیست؟

دسته: شیرها, قطعات و اتصالات توسط: محمدحسین | در ۳ اسفند, ۱۳۹۰ | ۰ دیدگاه 50 بازدید

مقدمه ای بر شیرهای کنترل

مطابق تعریف مندرج در استاندارد  ISA-S75.05: شیر کنترل وسیله ای است که با اعمال نیرویی غیر از نیروی دست عمل می نماید و میزان جریان سیال را در یک سیستم کنترل فرایندی تنظیم می کند، شیر کنترل شامل یک شیر است که به یک مکانیزم محرکه (actuator) که توانایی تغییر عنصر کنترل کننده سیال را دارد متصل می باشد .این تغییر بر مبنای سیگنالی است که از سیستم کنترل دریافت می شود.

شیر کنترل نقش مهم و اساسی در یک صنعت فرایندی ایفا می نماید و قسمت زیادی از هزینه ها ی خرید قطعات و دستگاه ها در صنایع مربوط به شیر کنترل و سیستمهای جانبی آن می باشد.
انتخاب شیرهای کنترل قبلا بر مبنای پارامترهای اولیه ای نظیر Pressure rating، دامنه جریان افت فشار و … بود ولی اکنون تأکید بر هزینه ها می باشد بنا بر این شیرهای کنترل باید از لحاظ هزینه ها ی او لیه و هزینه های تعمیراتی مناسب باشند ضمن اینکه می بایست خواص کنترلی خوبی داشته باشند.
پارامترهای ثانویه در انتخاب شیر کنترل شامل نشتی های مجاز، خصوصیات جریانی، دما، لزجت و سایش می باشد.
همچنین باید مساله Noise را در نظر گرفت و نیز باید محرک مناسب انتخاب گردد و نیاز به موقعیت دهنده شیر (Positioner) مشخص گردد. مشخص کردن سایز شیر کنترل که به آن Valve Sizing می گویند بستگی به پارامتر متغیری به نام Cv(ظرفیت جریانی) دارد. پارامترهای مورد نیاز جهت انتخاب شیر کنترل در استاندارد  ISA مشخص شده است.

تاریخچه شیر کنترل
استفاده از شیر کنترل، حداقل به زمان رومیان بر می گردد، زمانی که آن ها از شیرهای سماوری برنزی استفاده می کردند؛ ولی استفاده از شیر کنترل اتوماتیک ابتدا توسط جیمز وات در اواخر قرن ١٨ میلادی انجام شد. وی در ماشین بخار خود جهت کنترل سرعت از شیرهای کنترل استفاده نمود.
اجداد شیرهای کنترل امروزی در قرن نوزدهم میلادی همزمان با کاربرد بیشتر بخار گسترش یافتند . در اواخر قرن نوزدهم رگلاتورهای فشار و ارتفاع (Self-Contained) به بازار آمدند. در سال ١٨٨٠ ، ویلیام فیشر (William Fisher)- مهندسی در ایالت آیوای آمریکا-در پی راهی جهت کنترل فشار خروجی پمپهای آب آتش نشانی بود . با تلاش وی تنظیم کننده هائی جهت پمپ ها ساخته شد و پس از آن شرکت Fisher تأسیس گردید . در سال ١٩٠٧ این تنظیم کننده ها در نیروگاه های ایالات متحده، کانادا و انگلیس نصب شدند.
در سال های ١٩٢٠ و ١٩٣٠ شرکت هانلون – واترز (Hanlon-Waters) ابداعاتی در زمینه ساخت شیرهای کنترل به عمل آورد. این شرکت در ایالت اوکلاهمای آمریکا قرار داشت. تا سال ١٩٣٠ جهت تعیین سایز شیرهای کنترل از نمودارهای شرکت Fisher استفاده می شد تا اینکه آقایان راکول(Ralph Rockwell) و دکتر ماسون از شرکت فاکس برو(faxboro) فرمول هایی را جهت تعیین اندازه شیرهای کنترل ارائه نمودند، در این فرمول های اولیه اثری از Cv نبود.
استانداردسازی نهایتا به وسیله گروهی متشکل از Paul Elfers از شرکت Ralph Rockwell ،Fisher از شرکت Mason-Neilan و چند نفر دیگر تکمیل گردید.
اولین نوع شیرهای Rotary در سال ١٩٣٠ توسط شرکت Mason-Neilan ساخته شد. در سال ١٩۵۴ شیرهای از نوع ساندرز(Saunders) و پروانه ای(Butterfly) تولید شد . در بین سالهای ١٩٨٠ و ١٩٩۵ شیرهای هوشمند  (Smart Valve) گسترش یافتند. شیرهای هوشمند شیرهایی هستند که از ترانسمیترهای هوشمند در Positioner های خود استفاده نموده اند.

 

 

 

 

 

سیستم کنترای بیو-راکتور

فرآيند های بيولوژيکی ساده به نظر می رسند ولی هنگامی که وارد کار می شويد متوجه می شويد که در ميان انواع سيستم های کنترلی مشکل پيچيدگی خاص خود را دارد.فرآيند مورد بحث در اين جا يک رآکتور ناپيوسته قابل تغذيه است.فرايندی که ميکروارگانيسم ها در يک تانک کشت می شوند.بدون خارج شدن از اصول اجازه دهيد فرض کنيم که ارگانيسم ها باکتری های توسعه يافته از نظر ژنتيکی هستند که برای توليد يک نوع هرمون رشد کشاورزی مورد استفاده قرار می گيرند.مايعات مغذی برای تغذيه و رشد باکتری ها اضافه می شوند.هرمون ٫درون تانک به عنوان يک محصول بيولوژيکی مترشح می شود.برای بازيابی محصول در طول انجام فرآيند يک جريان مايع جدا می شود تا جايگزينی به جای مايعی که خاصيت خود را از دست داده است صورت گيرد.سيستم های کامل تر دما٫سطح مايع و سرعت هم زدن محتويات تانک را کنترل می کنند.

جمعيت می تواند توليد را تقويت کند البته هنگامی که مواد مغذی برای رشد جديد کافی باشند زيرا جزئی از جمعيت که با مايع مستعمل خارج می شوند بايد جبران گردد.مهمترين متغير اندازه گيری شده چگالی جمعيت است.دومين کنترل روی جمعيت سرعت خوراک ورودی است.اين سيستم به نظر می رسد که نماينده خوبی برای کنترل نوع PID است٫ و در حقيقت کنترل نوع PID برای چنين فرآيند هايی مورد استفاده قرار می گيرد.ولی خيلی خوب عمل نمی کنند.جمعيت دچار رشد به صورت اکسپوننشيالی می شود اگر تغذيه زياد صورت گيرد يا دچار مصرف به صورت اکسپوننشيالی می شود اگر به اندازه کافی تغذيه صورت نگيرد.

 کنترل نوع PID با سه مشکل مواجه می شود:

۱.دور شدن بيش از حد از نقطه تعادل که کار کنترلر PID را برای مهيا ساختن سطحsetpoint مشکل می سازد.اين نوع خطی رفتار برای يک رآکتور بيولوژيکی به دليل سرعت ذاتی آن مناسب نيست.

۲. کنترل نوع PID هنگامی به بهترين نحو عمل می کند که سيگنال ورودی متغير در حال کنترل را در جهتی که تغيير برطرف گردد مستقيما هدايت کند.در اين سيستم خاص آن جهت مستقيم وجود ندارد.تجمع جريان مواد مغذی باعث افزايش سرعت رشد می شود و افزايش سرعت رشد باعث توليد جمعيت با چگالی بيشتر می گردد.به اين ترتيب با نوعی انتگرال دوگانه مواجه هستیم:سيستم درجه دوم است.کنترل های PID در مقابل سيستم های با انتگرال چندگانه با مشکل رو به رو می شوند.در واقع همه ی کنترلر ها اينگونه اند.

۳.رابطه بين سرعت رشد و دانسيته مواد غذايی غير خطی است و دقيقا معلوم نيست.سرعت رشد می تواند با اختلالات هم زدن ٫ تغييرات دما٫ترکيب مواد مغذی٫ و روشن نبودن برتری های تغذيه برای خانواده مشخصی از ارگانيسم ها تغيير نمايد.

متغيرهای قابل اندازه گيری:

فرض می شود که سه متغير قابل اندازه گيری با توجه به پويايی سيستم وجود دارد:چگالی جمعيت ٫x چگالی مواد مغذی sو انباشتگی مواد اضافیm.اندازه گيری ها کنترل می شوند تا تخمين های دقيقی حاصل شوند.کنترل ثانويه روی جمعيت خوراک ورودی است که مواد مغذی جديد را مهيا می سازد.

کنترل با  PID

فرض کنيد که هيچ مدلی برای توصيف فرآيندهای داخلی سيستم واقعی وجود ندارد.ما هنوز می توانيم يک سيستم کنترل مانند PID  را به کار بريم٫چون می توانيم چگالی جمعيت جاری xرا اندازه گيری نماييم و آن را با چگالی جمعيت دلخواه  x0مقايسه کنيم و محاسبات را فقط بر همين مبنا پيش ببريم.بدون مدل توصيف کننده مقادير متغيرهای ديگر را که بايد به آن مقادير برسند استخراج يک نتيجه مفيد مشکل است.

ما نمی توانيم برای رسيدن موثر به ست پوينت از کنترلرPID به تنهايی استفاده کنيم زيرا بهره های سيستم بايد برای پايداری پايين نگه داشته شوند.برای تعيين سطح خوراک لازم ابتدا يک چگالی از مواد مغذی و سطح خوراک به کار می بريم البته با در نظر گرفتن سرعت رشد جمعيت.سپس اجازه می دهيم که شرايط پايدار گردد.اجازه دهيد ابتدا بدون کنترلر PIDاين کار را انجام دهيم.

Figure 2: Constant input feedforward control

استراتژی جريان ورودی جمعيت اوليه کمی را نتيجه می دهد.مواد مغذی تا هنگامی که به رشد ارگانيسم ها صدمه نزنند عمل سازندگی را ادامه می دهند.سر انجام سيستم به تعادل می رسد.حدس اين که سطح خوراک درست برای رسيدن به چگالی جمعيت دلخواه چقدر است می تواند مشکل باشد و ممکن است زمان زيادی برای رسيدن به سطح درست تلف شود.در غير اين صورت سيستم جواب می دهد.

شايد بهتر اين باشد که کنترلر های اتوماتيک ست پوينت دلخواه را سريعا پيدا کنند و سپس سطح لازم را تنظيم کنند.ما می توانيم از استراتژی کنترل  PI استفاده کنيم البته بايد مواظب باشيم که از بهره های خيلی کم استفاده کنيم.ابتدا تلاش می کنيم که يک بهره تناسبی فيدبک استفاده کنيم که نتيجه بهره ای برابر ۳۵. است.

Figure 3: Feedforward control plus proportional feedback

سرعت همگرايی نهايی بهتر است ولی اين اهميت زيادی ندارد زيرا ورودی اوليه در حالت گذرا اصلا صحيح نيست.

کنترل انتگرالی برتری خاصی ندارد.جمعيت را بهتر کنترل می کند ولی اين هم مشکل جريان ورودی اوليه را دارد و زمان جا افتادن آن کم است.

 

 

 

 

 

 

شیر ها (Valves)

در بسیاری از موارد در خطوط جریان سیال لازم است، شدت جریان کنترل شود و یا فشار یا دمای جریان کنترل شود. در این موارد با توجه به مسایلی که گفته خواهد شد از شیر های مختلفی استفاده می شود. یک شیر مسلما باعث به وجود آمدن مقداری مقاومت بر سر راه جریان خراهد شد که البته مقاومت یک شیر ایده آل صفر است.

ولو ها تفاوت ساختمانی مشخصی با یکدیگد دارند اما در حالت کلی می توان قطعاتی را که به طور عمومی در آنها وجود دارد را بررسی کرد در زیر به معرفی اجزای مختلف ولو عمومی پرداخته می شود پرداخته می شود :

1-    Body یا بدنه :

به پوسته خارجی ولو گفته می شود که اجزای ولو درون آن قرار دارد. در واقع نمای کلی ظاهری ولو که مشاهده می شود پوسته آن است. جنس پوسته می تواند از فلز یا پلاستیک باشد، برنج، برنز، چدن، فولاد و آلیاژ های آن (مخصوصا فولاد زنگ نزن Stanless Steal) فلزاتی هستند که در ساخت بدنه ولو کاربرد دارند.

2-    Bonet :

قسمت بالایی ولو که بر روی ولو پیچ شده (مانند شکل) و یا اینکه با پیچ  متصل

 می شود، بانت نام دارد. بانت یک اتصال قابل تعویض و تعمیر است و  Plug ،                                                                                                                                                         

Stem ،Handle (در قسمت بعد توضیح داده می شوند) بروی آن سوارند.                               

3-    Port :                                                                                                                                                                                                         

مسیر ورودی و خروجی ولو است که معمولا به لوله یا درام وصل می شود.                                                                               

4-    Handle یا دسته :                                                                                       9.                                                           

با این وسیله می توان جریان درون ولو را با پیچاندن کنترل کرد. البته برخی                                                                 

کار پیچاندن دسته همیشه به صورت دستی انجام نمی شود و گاه یک مکانیزم                                                                               

این کار را انجام می دهد که در این صورت به دسته Actuator گفته می شود.

همه ولو ها (در قسمت های بعد توضیح داده می شود) دارای این قسمت نیستند.

5-    Disc :

دیسک یک قسمتی متحرک در ولو و در واقع عامل قطع و وصل شدن جریان است. همانطور که در آینده مشاهده می شود شکل  

دیسک ها با یکدیگر متفاوت است و می تواند به صورت صفحه ای؛ کروی، استوانه ای و ... باشد. حرکت دیسک نیز  می تواند به صورت چرخشی یا خطی (همانند ولو بالا) باشد.

6-     Stem :

به  میله رابط بین دیسک و دسته، استم گفته می شود (البته در ولو هایی که استم وجود دارد). استم از بین بانت گذشته و به درون ولو می رود در واقع استم مقدار جابجایی را که از طریق دسته  اعمال می شود، به دیسک منتقل می کند. این جابجایی می تواند به صورت خطی، پیچشی، یا ترکیبی از این دو حرکت باشد. در برخی ولو ها استم ها با دسته به صورت یکپارچه ساخته می شوند اما در برخی دیگر استم را با دیسک به صورت یکپارچه می سازند.

7-    Seat یا نشیمنگاه :

نشیمنگاه یکی از اجزای داخلی و ثابت ولو است که در زیر دیسک قرار دارد. در ولو هایی که حرکت دیسک در آنها به صورت خطی است، در هنگامی که ولو باز است، (دیسک بالا است) دیسک و نشیمنگاه هیچ ارطباطی با هم ندارند اما وقتی دیسک پایین آید و جریان قطع شود، دیسک کاملا در نشیمنگاه می نشیند این در حالی است که در ولو هایی که دیسک حرکت صرفا چرخشی دارد، نشیمنگاه و دیسک همیشه(چه در وقتی ولو باز باشد چه وقتی بسته باشد) با یکدیگر درگیرند.

8-    Gasket :

به منظور جلوگیری از نشتی، در محل ورود استم به بانت، لازم است در فاصله بین استم و تمهیداتی اتخاذ شود. با قرار دادن Gasket در این قسمت ضمن اینکه استم قادر به حوکت می باشد، آب بندی نیز انجام می شود.

انواع ولو :

ولو ها انواع گوناگونی دارند که هر کدام برای فعالیت خاصی مناسب است. برخی ولو ها مناسب برای صرفا قطع یا وصل جریان هستند. در برخی دیگر از ولو ها شدت جریان را می توان کنترل کرد و برخی دیگر به منظور حفاظت در برابر کنترل فشار و دما و برخی دیگر به  منظور جلوگیری از برگشت جریان کارآیی دارند.

عمل کردن ولو ها می تواند به صورت یکی از حالت های زیر انجام پذیرد :

1-     کنترل دستی

2-     کنترل هیدرولیکی

3-     کنترل پنوماتیکی

4-     کنترل به وسیله موتور

5-     کنترل مغناطیسی

همانطور که گفته شد اقسام زیادی از ولو ها وجود دارد اما درباره تعداد معدودی از آنها که بیشترین کاربرد در صنعت را دارند توضیحاتی داده شده است.

 

 

  • Choke valve
  • Diaphragm vave
  • Gate valve
  • Globe valve
  • Knife valve
  • Needle vavle
  • Pinch valve
  • Piston valve
  • Plug valve
  • Poppet valve
  • Spool valve
  • Thermal expansion valve
  • Pressure valve
  • Sampling valve
  • Aspin valve
  • Ball cock
  • Bibcock
  • Blast valve
  • cock
  • Demand valve
  • Double beat valve
  • Double check valve
  • Duckbill valve
  • Flipper valve
  • Flow control valve
  • Heimlich valve
  • Foot valve
  • Four-way valve
  • Freez seal
  • Heart valve
  • Leaf valve
  • Pilot valve
  • Plunger valve
  • Pressure regulator
  • Pressure sustaining
  • Reed valve
  • Regulator
  • Equpment
  • Rocker valve
  • Rotary valve
  • Rupther disc
  • Saddle valve
  • Safety valve
  • Schrader valve
  • Solenoid valve
  • Stopcock
  • Swirl valve
  • Tap
  • Thermostatic mixing valve
  • Thermostatic radiator
  • Trap primer
  • Vacuum breaker valve

 

 

 

1-    ولو کشویی یا Gate valve :

شیر کشویی یا دروازه ای یکی از پر کاربرد ترین شیر های مورد استفاده در صنعت است. حرکت استم در این نوع ولو به صورت خطی بوده و کارآیی این نوع ولو در بستن و یا باز کردن کامل مسیر است یعنی در ولو کشویی نمی توان مسیر را به عنوان مثال نیمه باز کند. بستن و باز کردن جریان در این نوع ولو به وسیله یک دیسک دروازه ای شکل انجام می پذیرد.

2-    ولو توپی یا Ball valve :

از دیگر شیر های پر کاربرد می توان به شیر توپی اشاره کرد. حرکت دسته و دیسک در ولو توپی به  صورت چرخشی است. دیسک این ولو  از یک کره که 2 طرف آن سوراخ دارد تشکیل شده است. وقتی که شیر باز است 2 سوراخ که روبروی هم قرار گرفته اند و موازی لوله می شوند و جریان از آن عبور می کند اما هنگامی که دسته را 90 درجه بچرخانیم، 2 سوراخ روبروی هم عمود بر لوله و جریان می شوند و ولو بسته می شود. این نوع ولو برای جریان هایی که احتیاج به باز شدن کامل یا بسته شدن کامل باشد مناسبند. برای جریان هایی که کنترل دبی لازم است هم می توان از آنها استفاده کرد اما خیلی مناسب این کار نیستند.

3-    شیر پروانه ای یا  Butterfly :

شیر پروانه ای شیری مناسب برای کنترل مسیر سیال می باشد یعنی می توان شیر رامثلا نیمه یا به مقدار دلخواه دیگری باز کرد. دیسک در این ولو حول محور خود که یک سر آن به استم و سر دیگر آن در نشیمنگاه است، می چرخد. این شیر از لحاظ ظاهر و ساخت به شیر توپی شباهات زیادی دارد و تفاوت آنها را می توان در شکل دیسک هایشان مشاهده کرد. یکی از مزایای این شیر   مناسب تر بودن قیمت آن بخاطر وزن کمتر آن نسبت به سایر شیر هاست.

4-    شیر سماوری یا Plug Valve :

شیر سماوری شیری ساده است که از آن به منظور باز یا بسته بودن جریان استفاده می شود (برای کنترل جریان مناسب نیست). دیسک آن به شکل یک مخروط ناقص است که یک سوراخ درون آن قرار دارد که مانند یک کانال است. وقتی این کانال موازی لوله باشد جریان برقرار و وقتی موازی نباشد جریان قطع می شود (مانند شیر توپی). در شکل روبرو حالت دیسک در زمان بسته و باز بودن شیر با یکدیگر مقایسه شده است.

 

5-    شیر ساچمه ای یا Globe valve :

این نوع ولو برای جریان هایی که باید دبی در آن کنترل شود مناسب است. حرکت استم و دیسک در شیر     ساچمه ای به صورت چرخشی و خطی است. استم به حالت روزه ای است و می تواند در بانت پیچ شود که با چرخاندن دسته در نتیجه استم هم می چرخد و دیسک را به بالا یا پایین می برد. اشکال روبرو نمای درونی و بیرونی این نوع ولو است. این شیر برای مواردی که احتیاج مکرر به باز و بسته کردن باشد انتخاب مناسبی است.

6-     شیر یکطرفه یا Check valve :

هانطور که از اسم آن پیداست شیر یکطرفه جریان را از یک طرف عبور داده ولی از بازگشت جریان از طرف مقابل جلوگیری می کند پس در هنگام قرار دادن شیر در محل باید از این موضوع که ولو از کدام جهت جریان را عبور می دهد، اطمینان حاصل کرد. انواع اقسامی شیر های یکطرفه وجود دارد که از جمله می توان به شیر لولایی و پیستونی اشاره کرد. در شیر لولایی دیسک به یک طرف لولا شده است. در حالت باز جریان از ولو رد شده و دیسک باز می شود اما در هنگام برگشت جریان دیسک سر جای خود برگشته و اجازه بازگشت سیال را نمی دهد. در نوع پیستونی جریان سیال پستون را به بالا می راند و عبور می کند اما به محض قطع جریان، پیستون پایین آمده و اجازه برگشت سیال را نمی دهد. سه تصویر اول نمایی از شیر یکطرفه لولایی و دو تصویر دیگر مربوط به شیر یکطرفه پیستونی است. البته شیر های یکطرفه دیگری نیز وجود دارد (مانند شیر یکطرفه کروی) که از توضیح آن ها صرفه نظر می کنیم.

7-    شیر ایمنی یا Safety valve :

این دسته از شیر ها بسیار متنوع هستند. در این نمونه از شیر ها دسته (Handle) وجود ندارد و کارکرد شیر به صورت اتوماتیک است. نوعی از این شیر ها safety relief valve نام دارد که در موقع لازم جریان را قطع می کند. بدین صورت که در هنگامی که فشار درون خط از یک مقدار خاص بالاتر رود نیروی وارد بر دیسک بر نیروی فنر غلبه کرده و دیسک به بالا رانده می شود و سیال از خط خارج شده و فشار خط افت می کند. استفاده از این شیر به منظور جلوگیری از تلفات لوله ها و دستگاه های تحت فشار لازم است.

 

 

 

 

 

 

 

1.   روش تقطیر در برج تقطیر پترو شیمی

تقطیر ، در واقع ، جداسازی فیزیکی برشهای نفتی است که اساس آن ، اختلاف در نقطه جوش هیدروکربنهای مختلف است. هر چه هیدروکربن سنگینتر باشد، نقطه جوش آن زیاد است و هر چه هیدروکربن سبکتر باشد، زودتر خارج می‌شود. اولین پالایشگاه تاسیس شده در جهان ، در سال 1860 در ایالت پنسیلوانیای آمریکا بوده است. نفت خام ، از کوره‌های مبدل حرارتی عبور کرده، بعد از گرم شدن وارد برجهای تقطیر شده و تحت فشار و دما به دو صورت از برجها خارج می‌شود و محصولات بدست آمده خالص نیستند. انواع برجهای تقطیر در زیر توضیح داده می‌شوند.




برجهای تقطیر با سینی کلاهکدار

در برجهای تقطیر با سینی کلاهکدار ، تعداد سینیها در مسیر برج به نوع انتقال ماده و شدت تفکیک بستگی دارد. قطر برج و فاصله میان سینی‌ها به مقدار مایع و گاز که در واحد زمان از یک سینی می‌گذرد، وابسته است. هر یک از سینی‌های برج ، یک مرحله تفکیک است. زیرا روی این سینیها ، فاز گاز و مایع در کنار هم قرار می‌گیرند و کار انتقال ماده از فاز گازی به فاز مایع یا برعکس در هر یک از سینی‌ها انجام می‌شود. 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.

بخشهای مختلف برج تقطیر با سینی کلاهکدار
بدنه و سینیها: جنس بدنه معمولا از فولاد ریخته است. جنس سینی‌ها معمولا از چدن است. فاصله سینی‌ها را معمولا با توجه به شرایط طراحی ، درجه خلوص و بازدهی کار جداسازی بر می‌گزینند. در بیشتر پالایشگاههای نفت ، برای برجهای تقطیر به قطر 4ft فاصله میان 50 - 18 سانتیمتر قرار می‌دهند. با بیشتر شدن قطر برج ، فاصله بیشتری نیز برای سینی‌ها در نظر گرفته می‌شود.
سرپوشها یا کلاهکها: جنس کلاهکها از چدن می‌باشد. نوع کلاهکها با توجه به نوع تقطیر انتخاب می‌شود و تعدادشان در هر سینی به بیشترین حد سرعت 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 می‌دهند تا از پایین رفتن سطح مایع از حد معنی جلوگیری کند. بلندی سطح مایع در روی سینی باید چنان باشد که گازهای بیرون آمده از شکافهای سرپوشها 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 ، بازدهی سینی‌ها بالا می‌رود.
برجهای تقطیر با سینی‌های مشبک

در برجهای با سینی مشبک ، اندازه مجراها یا شبکه‌ها باید چنان برگزیده شوند که فشار گاز بتواند گاز را از فاز مایع با سرعتی مناسب عبور دهد. عامل مهمی که در بازدهی این سینیها موثر است، شیوه کارگذاری آنها در برج است. اگر این سینیها کاملا افقی قرار نداشته باشند، بلندی مایع در سطح سینی یکنواخت نبوده و گذر گاز از همه مجراها یکسان نخواهد بود.

خورندگی فلز سینیها هم در این نوع سینیها اهمیت بسیار دارد. زیرا بر اثر خورندگی ، قطر سوراخها زیاد می‌شود که در نتیجه مقدار زیادی بخار با سرعت کم از درون آن مجاری خورده شده گذر خواهد کرد. و می‌دانیم که اگر سرعت گذشتن گاز از حد معینی کمتر گردد، مایع از مجرا به سوی پایین حرکت کرده بازدهی کار تفکیک کاهش خواهد یافت.

برجهای تقطیر با سینی‌های دریچه‌ای

این نوع سینیها مانند سینیهای مشبک هستند. با این اختلاف که دریچه‌ای متحرک روی هر مجرا قرار گرفته است. در صنعت نفت ، دو نوع از این سینیها بکار می‌روند:


انعطاف پذیر: همانطور که از نام آن برمی‌آید، دریچه‌ها می‌توانند بین دو حالت خیلی باز یا خیلی بسته حرکت کنند.
صفحات اضافی: در این نوع سینیها ، دو دریچه یکی سبک که در کف سینی قرار می‌گیرد و دیگری سنگین که بر روی سه پایه‌ای قرار گرفته ، تعبیه شده است. هنگامی که بخار کم باشد، تنها سرپوش سبک به حرکت در می‌آید. اگر مقدار بخار از حد معینی بیشتر باشد، هر دو دریچه حرکت می‌کنند.
مقایسه انواع گوناگون سینی‌ها

در صنعت نفت ، انواع گوناگون سینی‌ها در برجهای تقطیر ، تفکیک و جذب بکار برده می‌شوند. ویژگیهایی که در گزینش نوع سینی برای کار معینی مورد توجه قرار می‌گیرد، عبارت است از: بازدهی تماس بخار و مایع ، ظرفیت سینی ، افت بخار در هنگام گذشتن از سینی ، زمان ماندن مایع بر روی سینی ، مشخصات مایع و ... . چون در صنعت بیشتر سینی‌های کلاهکدار بکار برده می‌شوند، برای مقایسه مشخصات سینی‌های دیگر ، آنها را نسبت به سینی‌های کلاهکدار ارزیابی می‌کنند.

برجهای انباشته

در برجهای انباشته ، بجای سینی‌ها از تکه‌ها یا حلقه‌های انباشتی استفاده می‌شود. در برجهای انباشته حلقه‌ها یا تکه‌های انباشتی باید به گونه‌ای برگزیده و در برج ریخته شوند که هدفهای زیر عملی گردد.


ایجاد بیشترین سطح تماس میان مایع و بخار
ایجاد فضا مناسب برای گذشتن سیال از بستر انباشته
جنس مواد انباشتی

این مواد باید چنان باشند که با سیال درون برج ، میل ترکیبی نداشته باشند.

استحکام مواد انباشتی

جنس مواد انباشتی باید به اندازه کافی محکم باشد تا بر اثر استفاده شکسته نشده و تغییر شکل ندهد.

شیوه قرار دادن مواد انباشتی

مواد انباشتی به دو صورت منظم و نامنظم درون برج قرار می‌گیرند.


پر کردن منظم: از مزایای این نوع پر کردن، کمتر بودن افت فشار است که در نتیجه می‌شود حجم بیشتر مایع را از آن گذراند.
پر کردن نامنظم: از مزایای این نوع پر کردن ، می‌توان به کم هزینه بودن آن اشاره کرد. ولی افت فشار بخار در گذر از برج زیاد خواهد بود.




مقایسه برجهای انباشته با برجهای سینی‌دار

در برجهای انباشته ، معمولا افت فشار نسبت به برجهای سینی‌دار کمتر است. ولی اگر در مایع ورودی برج ، ذرات معلق باشد، برجهای سینی‌دار بهتر عمل می‌کنند. زیرا در برجهای انباشته ، مواد معلق ته‌نشین شده و سبب گرفتگی و برهم خوردن جریان مایع می‌گردد. اگر برج بیش از حد متوسط باشد، برج سینی‌دار بهتر است. زیرا اگر در برجهای انباشته قطر برج زیاد باشد، تقسیم مایع در هنگام حرکت از بستر انباشته شده یکنواخت نخواهد بود.

در برجهای سینی‌دار می‌توان مقداری از محلول را به شکل فرایندهای کناری از برج بیرون کشید، ولی در برجهای انباشته این کار، شدنی نیست. کارهای تعمیراتی در درون برجهای سینی‌دار ، آسانتر انجام می‌گیرد. تمیز کردن برجهای انباشته ، از آنجا که باید پیش از هرچیز آنها را خالی کرده و بعد آنها را تمیز نمایم، بسیار پرهزینه خواهد بود.

انواع تقطیر
در اینجا ، منظور از تقطیر ، در واقع جداسازی فیزیکی برشهای نفتی در پالایشگاه است که اساس آن اختلاف در نقطه جوش هیدروکربنهای مختلف است. هر چه هیدروکربن ، سنگینتر باشد، نقطه جوش آن زیاد است و هر چه هیدروکربن سبکتر باشد، زودتر خارج می‌شود. در این مقاله انواع روشهای تقطیر را در برج تقطیر بررسی می‌کنیم.



+ نوشته شده در  یکشنبه یکم مرداد 1391ساعت 18:53  توسط فرشاد پرتوی فر  |