برج تقطیر یک واحد صنعتی است که برای جداسازی اجزای مختلف یک مخلوط مایع بر اساس تفاوت در نقطه جوش آنها، به کار می‌رود. این فرآیند که به عنوان تقطیر شناخته می‌شود، یکی از قدیمی‌ترین و متداول‌ترین روش‌های جداسازی شیمیایی به شمار می‌رود. به این ترتیب، می‌توان اجزای یک مخلوط را بر اساس نقطه جوش آنها جدا کرد. کارایی این فرآیند تا حد زیادی به ارتفاع برج، تعداد طبقات یا سینی‌ها درون برج، رفلاکس مایع و شرایط کاری مانند دما و فشار بستگی دارد. برج‌های تقطیر می‌توانند در مقیاس‌های مختلف، از آزمایشگاه تا صنعتی، با مشخصات و طراحی‌های متفاوت به کار روند.
جریان رفلاکس (Reflux) در یک برج تقطیر
جریان رفلاکس (Reflux) در یک برج تقطیر، به بخشی از محصول تقطیرشده گفته می‌شود که به بالای برج بازگردانده می‌شود تا تعادل حرارتی و ترکیبی را در برج ایجاد کرده و کارایی تقطیر را بهبود بخشد. در واقع، رفلاکس نقش حیاتی در افزایش خلوص محصولات تقطیر شده دارد. وقتی ماده‌ای در داخل برج تقطیر گرم می‌شود، تبخیر می‌گردد و به سمت بالای برج حرکت می‌کند. هنگامی که بخار به قسمت بالایی برج می‌رسد، توسط یک کندانسور خنک می‌شود و به مایع تبدیل می‌گردد. بخشی از این مایع به عنوان محصول نهایی جمع‌آوری می‌شود، در حالی که بخش دیگری از آن به عنوان جریان رفلاکس به برج بازگردانده می‌شود. تا تعادل مجددی بین فاز بخار و مایع ایجاد شود و به جداسازی بهتر ترکیبات کمک می‌کند.
جریان رفلاکس ممکن است به دلیل عواملی مانند طراحی نامناسب برج، عدم تعادل فشار و دما، ناهمواری‌ها و انسدادهای درونی برج وجود داشته باشد. این مسئله ممکن است باعث کاهش کارایی برج تقطیر و کاهش کیفیت محصولات تولیدی شود. بنابراین، برای بهبود عملکرد برج و کنترل جریان رفلاکس، نیاز به تنظیمات و تعمیرات مناسب و همچنین نظارت دقیق بر فشار و دما در داخل برج وجود دارد.
عملکرد جریان رفلاکس در برج تقطیر
همانطور که گفته شد فرآیند تقطیر با حرارت دادن به مخلوط مایعی آغاز می‌شود که قرار است جداسازی شود. با افزایش دما، بعضی از مولفه‌های مخلوط به بخار تبدیل می‌شوند. این بخارها درون برج تقطیر به سمت بالا حرکت می‌کنند و با مایعات سردتر در بالای برج برخورد می‌کنند، که منجر به میعان آنها می‌شود. بخشی از این مایع میعان شده به عنوان محصول نهایی خارج می‌شود، در حالی که بخشی دیگر به عنوان رفلاکس به بالای پلیت‌ها یا پرکن‌ها در برج برگردانده می‌شود
۱-جریان بخار و مایع
در برج تقطیر، نفت خام وارد می‌شود و در طول برج به دو فاز بخار و مایع تجزیه می‌شود. در بالای برج، بخارها جمع می‌شوند و به صورت بخار سبکتر به بالا حرکت می‌کنند، در حالی که مایعات سنگین‌تر به پایین جریان می‌یابد. بخشی از این مایع در ناحیه بالای برج منعکس شده و به عنوان رفلاکس عمل می‌کند. این کار معمولاً توسط یک کندانسور انجام می‌شود، جایی که بخارات خروجی از برج خنک و مایع شده و سپس مقداری از این مایع به داخل برج بازگردانده می‌شود.
۲-کارکرد رفلاکس
وقتی مایع رفلاکس به سمت بالای برج برگردانده می‌شود، این مایع به تدریج با بخار صعودی از مایعات گرم‌تر پایین‌تر به سمت بالا حرکت می‌کند، تماس یافته و حرارت را به آن منتقل می‌کند. این فرایند باعث خالص‌سازی هر چه بیشتر بخاراتی که به سمت کندانسور بالایی حرکت می‌کنند، می‌شود.
۳-افزایش کارایی
رفلاکس باعث افزایش تماس بین فاز مایع و فاز بخار درون برج می‌شود، که نتیجه آن افزایش جداسازی است. بدین ترتیب، می‌توان اجزای مخلوط را با دقت بیشتری جدا کرد.
۴-کنترل رفلاکس
نسبت رفلاکس، که نسبت مقدار مایع برگردانده شده به برج نسبت به مقدار خالص محصول بخار است، یک پارامتر کلیدی در تعیین کارایی جداسازی است. افزایش نسبت رفلاکس سبب بهبود بخشیدن به خلوص محصول می شود، اما با افزایش مصرف انرژی همراه است. برای بهبود عملکرد برج تقطیر و کنترل جریان رفلاکس، نیاز به تنظیمات و تعمیرات مناسب وجود دارد. این شامل بررسی طراحی برج، رفع نواقص ناهمواری‌ها و انسدادها، تنظیم فشار و دما به طور مستمر و نظارت دقیق بر شرایط داخل برج است.
۵-متعادل‌سازی
رفلاکس به تعادل بین مقدار بخار صعودی و مایع نزولی در برج کمک می‌کند، که این امر برای حفظ یک عملکرد مؤثر و پایدار در برج تقطیر حیاتی است.
اهمیت رفلاکس در تقطیر
- کنترل دما و تعادل ماده: جریان برگشتی به کنترل دما و تعادل ماده در برج کمک می‌کند، که برای دستیابی به تقطیر موثر ضروری است.
- افزایش خلوص محصول: جریان رفلاکس به خلوص بخارهای صعودی کمک می‌کند، زیرا مایع بازگردانده شده به بخارها اجازه می‌دهد بارها و بارها تقطیر شوند، که به نوبه خود خلوص محصول نهایی را افزایش می‌دهد.
- بهبود کارایی: جریان رفلاکس کارایی برج تقطیر را افزایش می‌دهد، زیرا بهینه‌سازی جریان رفلاکس می‌تواند منجر به کاهش مصرف انرژی و بهبود بازیافت مواد شود.
