فکسڈ بیڈ، موونگ بیڈ اور ببلنگ بیڈ کے فوائد، نقصانات اور استعمال کے دائرہ کار

Thread Content

مذکورہ معلومات سب انٹرنیٹ سے لی گئی ہیں، لہذا اس کے لئے کوئی قانونی ذمہ داری نہیں ہے۔ فکسڈ بیڈ: فکسڈ بیڈ ری ایکٹر کو پلمنٹڈ بیڈ ری ایکٹر بھی کہا جاتا ہے؛ یہ ایک ایسا ری ایکٹر ہے جس میں ٹھوس کیٹالسٹ یا ٹھوس ردِعمل مواد استعمال کیا جاتا ہے، تاکہ کثیر-مرحلہ ردِعمل عمل ممکن ہو سکے۔ ٹھوس اجسام عموماً دانوں کی شکل میں ہوتے ہیں، ان کا سائز تقریباً 2 سے 15 ملی میٹر کے درمیان ہوتا ہے، اور یہ دانے ایک خاص اونچائی (یا موٹائی) پر جمع ہوکر ایک تہہ کی شکل بناتے ہیں۔ بستری سطح بالکل ساکن رہتی ہے، جبکہ مائع بستری سطح کے ذریعے گزرتے ہوئے ردِعمل پیدا کرتا ہے۔ اس کا فلوئڈائزڈ بیڈ ری ایکٹر اور موبائل بیڈ ری ایکٹر سے فرق یہ ہے کہ یہاں ٹھوس ذرات ساکن حالت میں رہتے ہیں۔ فکسڈ بیڈ ری ایکٹرز کا استعمال بنیادی طور پر گیس-ٹھوس مرحلے میں کیٹالیٹک ردِعملوں کو انجام دینے کے لئے کیا جاتا ہے، جیسے امونیا کی تیاری کے عمل، سلفر ڈائی آکسائیڈ کے کنٹیکٹ آکسیڈیشن عمل، اور ہائڈروکاربن بخارات کی تبدیلی کے عمل وغیرہ۔ جب یہ غیر کیٹالسٹیک ردِعمل، گیس-ٹھوس یا مائع-ٹھوس فیز میں وقوع پذیر ہوتا ہے، تو بیڈ لیئر میں ٹھوس ردِعمل کرنے والے مواد ہی استعمال کیے جاتے ہ ٹریکل سلیپ ری ایکٹر کو بھی فکسڈ سلیپ ری ایکٹر ہی قرار دیا جاسکتا ہے؛ گیس اور مائع دونوں، سلیپ کے اندر سے ایک ساتھ نیچے بہتے ہیں، جس سے گیس، مائع اور ٹھوس ذرات کے درمیان رابطہ قائم ہوتا ہے۔ 1- درجہ بندی: فکسڈ بیڈ ری ایکٹرز کی تین بنیادی شکلیں ہیں: ① محوری، عدم حرارتی فکسڈ بیڈ ری ایکٹر۔ مائع، محوری سمت میں اوپر سے نیچے کی جانب بہتا ہے؛ بیڈ لیئر کا باہری دنیا سے کوئی حرارتی تبادلہ نہیں ہوتا۔ ②ریڈیلل انسولیٹڈ فکسڈ بیڈ ری ایکٹر۔ مائع، بستر کے اندر رداسی سمت میں بہتا ہے؛ اس کے لئے یا تو سنٹریفیوگل بہاؤ یا سینٹریکل بہاؤ استعمال کیا جاسکتا ہے۔ بستر کے اندر اور باہر کے درمیان کوئی حرارتی تبادلہ نہیں ہوتا۔ ریڈیل ری ایکٹر، ایکسیلرل ری ایکٹر کے مقابلے میں، مائع کے بہاؤ کا فاصلہ کم ہوتا ہے، بہاؤ کے راستے کا رقبہ زیادہ ہوتا ہے، اور مائع پر لگنے والا دباؤ کم ہوتا ہے۔ لیکن ریڈیل ری ایکٹر کی ساخت، آکسیلرل ری ایکٹر کی نسبت زیادہ پیچیدہ ہوتی ہے۔ یہ دونوں طریقے، دراصل “ثرمل انسولیٹڈ ری ایکٹرز” ہیں؛ یہ ان صورتوں میں استعمال ہوتے ہیں جہاں ردِعمل سے پیدا ہونے والی حرارت کی مقدار کم ہو، یا ردِعمل والا نظام، ردِعمل سے پیدا ہونے والی حرارت کی وجہ سے پیدا ہونے والی درجہ حرارت میں تبدیلیوں کو برداشت کر سکتا ہو۔ ③ٹیوب-لیس فکسڈ بیڈ ری ایکٹر۔ یہ متعدد ردِعمل ٹیوبوں کے متوازی جڑنے سے بنتا ہے۔ ٹیوبوں کے اندر یا درمیان میں کیٹالسٹ رکھے جاتے ہیں، جبکہ حرارت منتقل کرنے والا مادہ ٹیوبوں کے درمیان یا اندر سے گزرتا ہے تاکہ حرارت پیدا یا کم کی جاسکے۔ ٹیوبوں کا قطر عموماً 25 سے 50 ملی میٹر کے درمیان ہوتا ہے، اور ٹیوبوں کی تعداد ہزاروں تک ہوسکتی ہے۔ ٹیوب-لیس فکسڈ بیڈ ری ایکٹر، ان ردِعملوں کے لئے موزوں ہے جن میں ردِعمل کے دوران حرارت کی مقدار زیادہ ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، اوپر بیان کیے گئے بنیادی ڈھانچوں کو ایک ساتھ جوڑ کر بنائے گئے ری ایکٹر بھی موجود ہیں؛ انہیں “ملٹی-ستیج فکسڈ بیڈ ری ایکٹر” کہا جاتا ہے۔ مثلاً: جب ردِعمل سے حرارت کی مقدار زیادہ ہو، یا درجہ حرارت کو مختلف مراحل میں کنٹرول کرنے کی ضرورت ہو، تو متعدد عایقی ردِعمل کنٹینرز کو ایک دوسرے سے جوڑ کر کثیر المرحلہ عایقی ردِعمل کنٹینرز بنائے جاسکتے ہیں۔ کنٹینرز کے درمیان حرارت کو کنٹرول کرنے کے لئے ہیٹ ایکسچینجرز یا اضافی مواد استعمال کیا جاتا ہے، تاکہ بہترین درجہ حرارت کے حالات میں عمل جاری رہ سکے۔ ٹھوس بیڈ ری ایکٹر کے فوائد یہ ہیں: ① مخلوط ہونے کی شرح کم ہوتی ہے، جس سے مائع اور کیٹالسٹ کے درمیان مؤثر رابطہ قائم ہوتا ہے۔ جب ردِعمل کے دوران کوئی ثانوی ردِعمل بھی واقع ہوتا ہے، تو اس صورت میں زیادہ بہتر انتخابی صلاحیت حاصل ہوتی ہے۔ ②کیٹالسٹ کو میکانی نقصان بہت کم ہوتا ہے۔ ③ساخت سادہ ہے۔ فکسڈ بیڈ ری ایکٹر کے نقصانات یہ ہیں: ① حرارت کی منتقلی کم ہوتی ہے؛ جب ردِعمل سے بہت زیادہ حرارت پیدا ہوتی ہے، تو یہاں بھی، یہاں تک کہ ٹیوبوں والے ری ایکٹر میں بھی، درجہ حرارت قابو سے باہر ہو سکتا ہے، یعنی درجہ حرارت تیزی سے بڑھ سکتا ہے اور مقرر کردہ حد سے زیادہ ہو سکتا ہے۔ ②عمل کے دوران کیٹالسٹ کو تبدیل نہیں کیا جاسکتا، ایسے ردِعمل جن میں کیٹالسٹ کو بار بار تازہ کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، ان کے لئے اس کا استعمال مناسب نہیں ہے؛ ایسی صورتوں میں عموماً فلوئڈائزڈ بیڈ ری ایکٹر یا موبائل بیڈ ری ایکٹر کا استعمال کیا جاتا ہے۔ 　　فکسڈ بیڈ ری ایکٹرز میں استعمال ہونے والے کیٹالسٹ صرف گولائی کی شکل میں ہی نہیں ہوتے؛ جالی دار ساخت والے کیٹالسٹ بھی صنعتی مقاصد کے لئے پہلے ہی استعمال کئے جا رہے ہیں۔ فی الوقت، سیلولر اور فائبری قسم کے کیٹالسٹ بھی وسیع پیمانے پر استعمال ہورہے ہیں۔ 　　ریاضیاتی ماڈلز کے لحاظ سے، فکسڈ بیڈ ری ایکٹر ایک ایسا کثیر-فیز ری ایکٹر ہے جس پر کافی تحقیق کی گئی ہے۔ فکسڈ بیڈ ری ایکٹر کے ریاضیاتی ماڈلز مختلف ہیں؛ انہیں بنیادی طور پر دو قسموں میں تقسیم کیا جاسکتا ہے: ہموجنیئس ماڈل (جس میں مائع اور ٹھوس کے درمیان کثافت اور درجہ حرارت کے فرق کو نظرانداز کیا جاتا ہے)، اور کثیر-فیز ماڈل (جس میں مائع اور ٹھوس کے درمیان کثافت اور درجہ حرارت کے فرق کو مدِ نظر رکھا جاتا ہے)۔ ہر قسم کو مزید دو ذیلی قسموں میں تقسیم کیا جاسکتا ہے: بغیر بیک مکسنگ والا ماڈل اور بیک مکسنگ والا ماڈل۔ اسی طرح، ری ایکٹر کے رداسی سمت میں کثافت اور درجہ حرارت کے فرق کو مدِ نظر رکھتے ہوئے اسے ایک جہتی ماڈل اور دو جہتی ماڈل میں بھی تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ فکسڈ بیڈ ری ایکٹر، ایک وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والا کثیر-فیز کیٹالیٹک ری ایکٹر ہے۔ اس ری ایکٹر میں غیرحرکت شدہ ٹھوس ذرات موجود ہوتے ہیں؛ یہ ٹھوس کیٹالسٹ بھی ہو سکتے ہیں، اور ٹھوس ردِعمل مواد بھی۔ مثلاً، ٹیوب-فارم فکسڈ بیڈ ری ایکٹر میں ٹیوبوں کے اندر کیٹالسٹ موجود ہوتا ہے، اور ردِعمل مواد اوپر سے نیچے کی جانب اس بیڈ سے گزرتا ہے۔ ٹیوبوں کے درمیان موجود مادہ، ٹیوبوں کے اندر موجود ردِعمل مواد سے حرارت کا تبادلہ کرتا ہے، تاکہ مطلوبہ درجہ حرارت برقرار رہ سکے۔ اس کے علاوہ، فکسڈ بیڈ ری ایکٹر کو گیس-ٹھوس اور مائع-ٹھوس غیر-کیٹالیٹک ردِعملوں کے لئے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ جب گیس کم رفتار سے فکسڈ بیڈ سے گزرتی ہے، تو بہنے والی گیس کی مزاحمت کی وجہ سے ذرات کی حرکت میں کوئی تبدیلی نہیں آتی، اور بیڈ کی اونچائی برقرار رہتی ہے۔ ； بستر کی سطح پر دباؤ، بہاؤ کی رفتار کے لاگارتھم کے ساتھ بڑھتا جاتا ہے۔ فلوئیڈائزڈ بیڈ: فلوئیڈائزڈ بیڈ میں، مائع ایک باریک ذرات سے بنے ڈھانچے کے اوپر سے بہتا ہے۔ جب مائع کی رفتار کم ہوتی ہے، تو مائع صرف ساکن ذرات کے درمیانی خالی جگہوں سے ہی گزرتا ہے؛ ایسی حالت میں اس ڈھانچے کو “فکسڈ بیڈ” کہا جاتا ہے۔ ； جیسے ہی بہاؤ کی رفتار بڑھتی ہے، ذرات ایک دوسرے سے دور ہو جاتے ہیں، اور کچھ ذرات ایک مخصوص حد کے اندر ہلتے اور حرکت کرتے نظر آتے ہیں؛ اس عمل کو “توسیعی بستر” کہا جاتا ہے۔ ； رفتار مزید بڑھ جاتی ہے، یہاں تک کہ تمام ذرات اوپر کی جانب بہنے والی گیس یا مائع میں معلق رہتے ہیں۔ اس حالت میں ہی “فلوئڈائزڈ بیڈ” کی شروعات ہوتی ہے۔ ٹھوس ذرات، پانی جیسے مائعات کی طرح، آلے کے اندر ایک واضح سطح رکھتے ہیں؛ یہاں تک کہ جب آلہ جھک جاتا ہے، تب بھی یہ سطح ہموار ہی رہتی ہے۔ ； بستر کی سطح پر دباؤ میں کمی، بہاؤ کی رفتار کے ساتھ تبدیل نہیں ہوتی (یعنی یہ تقریباً ثابت رہتا آسان الفاظ میں، جب ٹھوس ذرات کسی مائع کے اثر سے ایسی حالت میں آ جاتے ہیں جو مائع کی حالت سے مشابہ ہوتی ہے، تو اس عمل کو “فلوئیڈائزیشن” کہا جاتا ہے۔ فلوئیڈائزڈ بیڈ، وہ آلہ ہے جس میں فلوئیڈائزیشن کا عمل وقوع پذیر ہوتا ہ فلوئیڈائزڈ بیڈ ری ایکٹر میں، کیٹالسٹ بخاراتی حالت میں رہتا ہے، اور ردِعمل کے مادہ اور اسے آگے لے جانے والے مادہ کی وجہ سے یہ تیزی سے ری ایکٹر سے گزرتا رہتا ہے؛ جیسا کہ FCC ری ایکٹر میں ہوتا ہے۔ ٹرانسپورٹ بیڈ: ٹھوس ذرات، آلے کے اندر کسی واضح حد فاصل کے بغیر موجود ہوتے ہیں۔ ； بستر کے درجہ حرارت میں کمی، بہاؤ کی رفتار میں اضافے کے ساتھ ہوتی ہے۔ بُلبلاتی بستر، فلوئیڈائزڈ بستر کی ایک قسم ہے؛ اس میں ٹھوس ذرات فلوئیڈائزڈ بستر ری ایکٹر کے اندر حرکت کرتے رہتے ہیں، اور مائع اور ٹھوس ذرات سے مل کر بننے والا یہ بستر، گویا ایک بُلبلاتے ہوئے مائع کی طرح ہوتا ہے۔ بُلبلاتی بستر ری ایکٹر کے نچلے حصے میں ڈسٹریبیوشن پلیٹیں ہوتی ہیں، جن پر ٹھوس ذرات رکھے جاتے ہیں؛ مائع ڈسٹریبیوشن پلیٹوں کے نیچے سے داخل ہوتا ہے۔ جب مائع کی رفتار ایک مخصوص سطح تک پہنچ جاتی ہے، تو ٹھوس ذرات ہلنا شروع کر دیتے ہیں، اور رفتار مزید بڑھنے پر یہ ذرات فلوئیڈائزڈ حالت میں آ جاتے ہیں۔ ری ایکٹر کے اندر عموماً بیریئرز، ہیٹ ایکسچینجرز، اور مائع اور ٹھوس ذرات کو الگ کرنے والے آلات بھی ہوتے ہیں۔ بُلبلاتی بستر میں رابطے کی سطح بہت وسیع ہوتی ہے، جس کی وجہ سے حرارت اور مادہ کی منتقلی کی کارکردگی بہتر ہوتی ہے، لیکن اس میں مادہ کا مخلوط ہونے کا خطرہ بھی زیادہ ہوتا ہے۔ بُلبلاتی بستر میں، چونکہ ٹھوس مادہ حرکت کی حالت میں رہتا ہے، اس لیے ردِعمل یا حرارت کی منتقلی کی کارکردگی بہتر ہوتی ہے۔ لیکن اس کے لئے زیادہ توانائی کی ضرورت ہوتی ہے، اور کوئلے کو نم دار بنانے کے عمل میں گرد و غبار کی مقدار بھی زیادہ ہوتی ہے موونگ بیڈ: موونگ بیڈ، فکسڈ بیڈ سے مشابہ ہے؛ فرق صرف یہ ہے کہ ٹھوس ذرات اوپر سے مسلسل شامل کئے جاتے ہیں، اور نیچے سے خارج کئے جاتے ہیں۔ موونگ بیڈ، دراصل آئن ایکسچینج ریزن کا ایک ایسا نظام ہے جس میں یہ ریزن ایکسچینجر، ریجنریٹر اور کلیننگ ٹاوروں کے درمیان دورانیہ وار حرکت کرتا رہتا ہے۔ موبائل بیڈ اور فکسڈ بیڈ کے درمیان فرق یہ ہے کہ ردِعمل کے دوران کیٹالسٹ، ری ایکٹر کے داخلی راستے سے باہری راستے کی جانب آہستہ آہستہ حرکت کرتا ہے۔ تازہ کیٹالسٹ (یا دوبارہ استعمال کے لائق کیٹالسٹ) ری ایکٹر کے داخلی راستے سے اندر داخل ہوتا ہے، جبکہ غیرفعال کیٹالسٹ ری ایکٹر کے باہری راستے سے باہر نکالا جاتا ہے تاکہ اسے دوبارہ استعمال کیا جاسکے۔ کیٹالسٹ کی حرکت کی رفتار سست ہے، لہذا یہ فلوئیڈ اسٹیٹ تک نہیں پہنچ پاتا۔ جیسے UOP اور IFP کے مسلسل ریفارمنگ پروسیسز میں استعمال ہونے والے موبائل بیڈ ری ایکٹرز۔ فرق: فکسڈ بیڈ، زیادہ راکھ والے، اور اعلیٰ گلنے کے نقطہ والے کوئلے کو عملدرآمد کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے؛ اس کی لاگت کم ہے، لیکن ماحولیاتی پہلوؤں سے یہ کمزور ہے… ایر فلو بیڈ سے سب سے زیادہ پیداوار حاصل ہوتی ہے، لیکن اس کے لئے کوئلے کی خصوصیات کے مخصوص تقاضے ； فلوگ سلیپ میں اب دباؤ بڑھایا نہیں جاسکتا، اس لیے اس کا استعمال محدود ہے۔ ان تینوں قسم کے بستروں میں سب سے اہم عنصر بستر کا ڈیزائن ہے۔ فی الحال ملک میں بستروں کے ڈیزائن کے لئے زیادہ تر تجرباتی طریقے استعمال کئے جاتے ہیں، اور صنعتی پیداوار کے لحاظ سے اس طریقے میں بہت سی خامیاں موجود ہیں۔ ان کے درمیان بنیادی فرق، ان کے استعمالات، مواد کی خصوصیات، اور یہ کہ یہ طبیعی عمل ہے یا کیمیائی عمل، پر منحصر ہے۔ فکسڈ بیڈ اور موبائل بیڈ، گیس-گیس، گیس-مائع، اور مائع-مائع ردِعملوں کے لئے زیادہ مناسب ہیں۔ بیڈ خود ہی کیٹالسٹ کا کام کرتا ہے؛ اس کے فوائد یہ ہیں کہ مخلوطنگ کم ہوتی ہے، ٹھوس مادہ کم نکلتا ہے، اور الگ کرنے کا عمل آسان ہوتا ہے۔ فلوئیڈائزڈ بیڈ کی ساخت، ڈیزائن میں ایک اہم عنصر ہے؛ اسے ردِعمل کے نظام کے تقاضوں کے مطابق ہی ڈیزائن کیا جاتا ہے۔ اس کے علاوہ، آپریشن کے دوران ہوا کی رفتار، نکالے جانے والے مواد کی مقدار، اور ساتھ ہی استعمال ہونے والے سائکلون جیسے الگ کرنے والے آلات کی ترتیب بھی بہت سخت معیارات کے مطابق ہونی چاہیے۔ فلوئیڈائزڈ بیڈ میں حرارت کی منتقلی، بلبلوں کے ٹوٹنے، اور سرنگوں کے ذریعہ بہاؤ کو کنٹرول کرنے سے متعلق بھی بہت تحقیق کی گئی ہ فلوئیڈائزڈ بیڈ کے استعمال میں اس بات کا خیال رکھنا ضروری ہے کہ گیس کی تقسیم کرنے والے آلات میں کوئی رکاوٹ نہ پیدا ہو، کیوں کہ ایسی صورت میں بہت پری فکسڈ بیڈ، موونگ بیڈ، اور ببلنگ بیڈ کے درمیان فرق، بیڈ میں ہوا کی مقدار کی بنیاد پر طے ہوتا ہے۔ جیسے ہی ہوا کی مقدار بڑھتی ہے، پہلے فکسڈ بیڈ، پھر ببلنگ بیڈ، پھر ٹربولنٹ بیڈ، اور آخر میں ٹرانسپورٹ بیڈ بنتا ہے۔ موبائل بیڈ، سخت معنوں میں، فلوئڈائزڈ بیڈ کی ہی ایک قسم ہے؛ اس میں ذرات نیچے کی جانب منتقل ہوتے رہتے ہیں، جبکہ بیڈ کی اونچائی وہی رہتی ہے۔ مثلاً، تیل کی صفائی کے عمل میں استعمال ہونے والی کیٹالیٹک ریفارمنگ تکنیک، دراصل ایک موبائل بیڈ ٹیکنالوجی ہی ہے۔ جہاں تک اس ٹیکنالوجی کے استعمال کے دائرہ کار اور فوائد و نقصانات کا تعلق ہے، تو بالمقابلہ دیگر ٹیکنالوجیوں کے، فلوئڈائزڈ بیڈ ٹیکنالوجی میں مادہ اور حرارت کی منتقلی کی صلاحیت بہتر ہے، اور مصنوعات کی پیداواری صلاحیت بھی زیادہ ہے؛ اس لیے اس کا استعمال بہت وسیع پیمانے پر ہوتا ہے۔ مثلاً، سرکولیٹنگ فلوئڈائزڈ بیڈ کی بنیاد پر مختلف قسم کے گیس تیار کرنے اور اسے جلانے کے عمل وغیرہ۔ فکسڈ بیڈ اور موبائل بیڈ، مادہ اور حرارت کی منتقلی کی پابندیوں کی وجہ سے چھوٹے پیمانے پر ہی کام کرتے ہیں؛ لیکن ان کی تنصیب کے لئے کم سرمایہ کی ضرورت ہوتی ہے۔ مثلاً، روچ کی گیسی فیکشن ٹیکنالوجی، ایک نمونہ فکسڈ بیڈ ہے۔ عموماً اس عمل کو جاری رکھنے کے لئے کئی بھٹیوں کو باری باری استعمال کیا جاتا ہے۔