برای انتخاب قطعات داخلی توربین، با توجه به محبوبیت «صفحات توربین در حالت پاششی»، چطور ممکن است از آن بی‌خبر باشید؟

Thread Content

انتخاب قطعات داخلی استوانه؛ با توجه به محبوبیت «صفحات پاششی»، چگونه می‌توانید از آن بی‌خبر باشید؟ خبرنامه شیمی ۷۰۷: انتقال و جداسازی مواد، فرآیندهای بسیار مهم در صنعت شیمی هستند؛ عملکرد استوانه‌های شیمیایی مستقیماً بر میزان مصرف انرژی در تولید، بازده محصول، خلوص محصول، ظرفیت پردازش و همچنین میزان آلاینده‌های تولید شده تأثیر می‌گذارد. اول از همه، این یک فرآیند پرمصرف انرژی و پرهزینه است؛ میزان مصرف انرژی آن تقریباً یک سوم کل مصرف انرژی کارخانه‌های شیمیایی را تشکیل می‌دهد، یا حتی بیشتر. آمارهای ایالات متحده نشان می‌دهد که از کل مصرف انرژی در حوزه‌های نفت و شیمی، حدود ۴۰ تا ۵۰ درصد از آن برای فرآیندهای تقطیر و جداسازی صرف می‌شود. در فرآیندهای تولید، اگر جداسازی محصولات به استانداردهای لازم نرسد، این امر می‌تواند بر بازده واکنش تأثیر بگذارد، منجر به افزایش محصولات جانبی شود، کاتالیست را مسموم کند، کیفیت محصول را کاهش دهد یا باعث آلودگی محیط زیست شود. طبقه‌بندی تجهیزات استوانه‌ای: تجهیزات استوانه‌ای بر اساس ساختار قطعات داخلی، به استوانه‌های پرکننده و استوانه‌های صفحه‌ای تقسیم می‌شوند؛ فرآیند انتقال جرم نیز به سه دسته عمده یعنی حالت پوشش‌دهی، حالت حباب‌زایی و حالت پاششی تقسیم می‌گردد. در این میان، فرآیند انتقال جرم در برج‌های صفحه‌ای به دو دسته اصلی حالت حبابی و حالت پاششی تقسیم می‌شود. معرفی صفحات برج در حالت حباب‌دار: صفحات برج در حالت حباب‌دار شامل کاپسول‌های حبابی، شیرهای شناور و صفحات الک‌کننده می‌باشد؛ ساختار این صفحات همان‌طور که در تصویر زیر نشان داده شده است: کاپسول‌های حبابی، شیرهای شناور، صفحات الک‌کننده. تحلیل ویژگی‌های انتقال جرم در صفحات برج در حالت حباب‌دار: ۱. میزان توربولانس فاز گازی بسیار زیاد است، میزان پراکندگی بالا بوده و تجدید سطح نیز سریع انجام می‌شود. میزان پراکندگی در فاز مایع ضعیف است، حجم مایع در فاز پیوسته در نواحی مختلف بالاست و مسیر انتقال درون فاز‌های تشکیل‌دهنده طولانی است؛ این امور منجر به کاهش سرعت انتقال می‌شود. ۲. سیستم حباب‌دار: تماس در حالت حباب‌دار، خود باعث ایجاد حباب‌ها می‌شود؛ این حباب‌ها به راحتی نمی‌شکنند و همزمان فاز گازی و مایعی را با خود حمل می‌کنند که منجر به بازخورد می‌شود و باعث کاهش کارایی صفحات می‌گردد؛ در موارد شدید، ممکن است پدیده سرریز مایع رخ دهد. ۳. کاهش مقاومت افزایش می‌یابد؛ فاز گازی در حالت حبابی برای عبور از لایه سیالات استاتیکی روی صفحات برج، باید مقاومت سیالات استاتیکی و مقاومت صفحات مرطوب را پشت سر بگذارد که این مقاومت‌ها بسیار زیاد هستند. ۴. به راحتی توسط مواد جامد و موادی با چسبندگی بالا پوشیده یا مسدود می‌شود و مقاومت آن در برابر انسداد کم است ； معرفی پلت‌های فشاری: ۱. فرآیند انتقال جرم در پلت‌های فشاری: گاز از طریق سوراخ‌های موجود روی پلت، با شتاب وارد فضای داخلی پوشش می‌شود؛ مایع نیز از فاصله بین پلت و کف پوشش وارد همان فضا می‌گردد. گاز، مایع موجود در داخل پوشش را بالا می‌کشد؛ سپس این مایع، پس از تغییر شکل، به سمت بالای پوشش برخورد می‌کند. پس از برخورد، مخلوط گاز-مایع به صورت افقی از سوراخ‌های کناری درپوش خارج می‌شود؛ قطرات مایع دوباره به روی صفحات تقسیم‌کننده می‌افتند، در حالی که گاز به سمت بالا و به صفحات بالاتر حرکت می‌کند. ابتدا، برخورد شدید گاز و مایع درون کاور و مخلوط‌شدن پرتلاطم آن‌ها، منجر به انتقال جرم یکباره می‌شود؛ سپس، پاشش گاز و مایع دوباره فرآیند انتقال جرم را انجام می‌دهد. این فرآیند با استفاده از انرژی جنبشی گاز، مایع را از حالت فاز پیوسته به حالت فاز پراکنده تبدیل کرده و تعداد زیادی قطره مایع تشکیل می‌دهد. ما این فرآیند را فرآیند انتقال ماده در حالت پاششی می‌نامیم. ۲. تحلیل ویژگی‌های انتقال جرم در پلت‌های فواره‌ای: سطح مرز فاز بزرگ است: در حالت فواره‌ای، فاز مایع به یک فاز پراکنده تبدیل می‌شود و تعداد زیادی قطره مایع کوچک ایجاد می‌گردد؛ این امر سطح مرز فاز کافی برای انتقال جرم بین گاز و مایع فراهم می‌کند و در نتیجه سرعت انتقال جرم **افزایش می‌یابد**. این نیز بزرگترین تفاوت آن با انتقال ماده در حالت حبابی است؛ در انتقال ماده در حالت حبابی، فاز مایع یک فاز پیوسته است و سطوح تماس کمتری دارد. مسافت حرکت مولکول‌ها در مایع کوتاه است: پس از تقسیم فاز مایع به تعداد زیادی قطره کوچک، فاصله‌ای که مولکول‌ها درون فاز برای رسیدن به سطح فاز طی می‌کنند **کوتاه‌تر می‌شود**، زمان حرکت نیز کمتر می‌گردد و مقاومت انتقال ماده در فاز مایع کاهش می‌یابد. بهره‌وری فضای پلت‌ها بالاست: تماس گاز و مایع از طریق فرآیندهای بالا آوردن درون کلاف و پرتاب کردن در خارج از کلاف انجام می‌شود؛ فضای انتقال ماده زیاد بوده و زمان ماندن مواد نیز طولانی است. ۷۰ درصد از فضای پلت‌ها را می‌توان به عنوان فضای انتقال ماده استفاده کرد. به‌روزرسانی سطح سریع: قطرات فاز پراکنده و گاز، هر دو با سرعت بالا حرکت کرده و با یکدیگر برخورد شدیدی دارند؛ این امر باعث تسریع در به‌روزرسانی سطح قطرات و افزایش میزان انتقال مولکول‌ها می‌شود. ۳. مزایای پلت‌های فشاری: file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/ksohtml/wps8DEE.tmp.jpg توان تولید بالا: در مقایسه با شیرهای شناور نوع F1، توان پردازشی می‌تواند ۲۰٪ تا ۵۰٪ افزایش یابد ； file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/ksohtml/wps8DEF.tmp.jpg بازدهی بالا: برای سیستم‌های مختلف، بازدهی انتقال جرم نسبت به دریچه شناور F1 بیش از ۱۰٪ تا ۲۰٪ بالاتر است ； file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/ksohtml/wps8DF0.tmp.jpg فشار صفحه کاهش یافته: بیش از ۲۰٪ پایین‌تر از شیر شناور معمولی F1 ； file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/ksohtml/wps8E00.tmp.jpg انعطاف‌پذیری عملکردی بالا: حتی در شرایط بار کاری بسیار بالا نیز می‌تواند به کار خود به طور طبیعی ادامه دهد ； file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/ksohtml/wps8E01.tmp.jpg توانایی مقاومت در برابر انسداد بالا: قادر به پردازش مواد حاوی ذرات جامد و موادی که به راحتی خودپیوند می‌شوند، و افزایش دوره عملکرد دستگاه ； دارای قابلیت حذف حباب‌ها: به‌ویژه برای پردازش موادی که به راحتی حباب تولید می‌کنند، مانند file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/ksohtml/wps8E02.tmp.jpg، مناسب است ； file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/ksohtml/wps8E03.tmp.jpg پاشش مایع از طریق درپوش، جهت‌دار است: این امر می‌تواند باعث کاهش بازگشت مایع و شیب سطح مایع شده و بهبود کارایی انتقال ماده را فراهم کند. ۴. فناوری صفحات توربوشارژی حق اختراع‌دار؛ ۱. صفحات الک‌کن عمودی نوین (New-VST): New-VST محصول تحقیقات دانشگاه صنعتی هبئی است و در صنعت شیمیایی به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. مناسب برای شرایطی با نسبت کم مایع به گاز است. این فناوری، جایزه‌ی دستاوردهای برجسته در زمینه‌ی پیشرفت علمی و فناورانه شهر تیانجین را کسب کرد. ۲. صفحه تخلیه جانبی شعاعی (CJST): CJST نوعی صفحه تخلیه با کارایی بالا است که بر اساس New-VST توسعه یافته است. در شرایطی که قطر برج بزرگ و بار فاز گازی-مایعی بالاست، سازگاری خوبی دارد. این فناوری در سال ۲۰۰۵ به عنوان پروژه‌ای تحت حمایت «صندوق نوآوری» وزارت علوم و فناوری انتخاب شد. ۳. صفحات اسپری فیلم با مقاومت پایین: این فناوری برای سیستم‌های کاهش فشار و فشار متوسط که نیاز به کاهش مقاومت دارند، فرآیندهای انتقال جرم همراه با دستگاه‌های انتقال گرما توسط خنک‌کاری، استخراج واکنشی، و فرآیندهای انتقال جرمی که در آن‌ها پلیمرهای خودترکیبی تولید می‌شوند، سازگاری بسیار خوبی دارد. ۴. صفحات برج پاشش فیلمی بدون بازمخلوط‌شدن (MPⅠ،Ⅱ،Ⅲ): این فناوری یک محصول جدید است که بر اساس صفحات برج پاشش فیلمی با مقاومت کم توسعه یافته است؛ هدف آن حل مشکل کاهش کارایی صفحات ناشی از بازمخلوط‌شدن مایعات در برج است. مناسب برای شرایطی با نسبت بالای مایع به گاز و همچنین برای فرآیندهای جداسازی سیستم‌هایی که مستعد انسداد هستند. این فناوری در سال ۲۰۰۹ از سوی وزارت علوم و فناوری به عنوان پروژه‌ای تحت حمایت صندوق نوآوری انتخاب شد. صفحه برج تزریقی بدون بازگشت جریان، مجزاکننده (PFST): این صفحه برج، با استفاده از پلت‌های مجزاکننده جریان، فاز مایع روی صفحه برج را به دو بخش، یعنی جریان مایع فقیر و جریان مایع غنی، تقسیم می‌کند. بدون بازمخلوط شدن، بدون تأخیر و بدون جریان نامتعادل در صفحات برج محقق شد. سیستم تخلیه مایع، دارای طراحی آویزی مستطیلی است که می‌تواند مایع را نگه داشته و حباب‌ها را کاهش دهد تا بازگشت گاز کاهش یابد. این صفحه‌ی تقسیم‌کننده، به‌ویژه برای سیستم‌هایی با حجم زیاد مایع و قابلیت تشکیل کف، مناسب است. صفحات توربوشار، به دلیل ویژگی‌های فنی برتر خود، به طور گسترده در صنایع مختلفی مانند کک‌سازی، پالایش نفت، گاز طبیعی، گازسازی، شیمی صنعتی، متانول، کودهای شیمیایی، کلر و الکل، و داروسازی مورد استفاده قرار گرفته‌اند و باعث ایجاد منافع اقتصادی و اجتماعی قابل توجهی شده‌اند.