نقد و بررسی کدوم درس مهندسی شیمی رو بیشتر از بقیه دوس دارین؟ چرا؟

[mortimer59 16]

به نظر من درسهای ترمو و مکانیک ،دوست داشتنی هستند به شرطی که استاد خوب داشته باشی .

[ایناز 981]

به نظر من درسهای ترمو و مکانیک ،دوست داشتنی هستند به شرطی که استاد خوب داشته باشی .

 

منکه شانس نیاوردم

[zahra_20 10]

حرارت 1....

[ara engineer 1866]

1.عملیات واحد( کاملا مهندسی) 2. کاربرد ریاضیات( کاملا شیرین) 3. انتقال جرم وحرارت و سینیتیک و طراحی راکتور( کاملا باحال)

[mim-shimi 25686]

1.عملیات واحد( کاملا مهندسی) 2. کاربرد ریاضیات( کاملا شیرین) 3. انتقال جرم وحرارت و سینیتیک و طراحی راکتور( کاملا باحال)

 

عالیه که تقریبا به همه درسا علاقه دارین

به نظر من که کاربرد اونقدا هم شیرین نیس. اما بقیه رو باهاتون موافقم

فارغ التحصیل کدوم دانشگاهین؟

[ara engineer 1866]

عالیه که تقریبا به همه درسا علاقه دارین

به نظر من که کاربرد اونقدا هم شیرین نیس. اما بقیه رو باهاتون موافقم

فارغ التحصیل کدوم دانشگاهین؟

 

ممنون از هم نظر بودنتون. ازاد شاهرود

البته که کاربرد شیرین میشه وقتی خودت مساله هارو کشف کنی.

[mbnh 11]

dیک سوال

مخلوط بنزم و تولوئن در یک برج تقطیر بصورت مایع برگشتی کامل در حال فراورش می باشد در صورتیکه نمونه بالای برج ما 98 درصد و نمونه پایین برج 2 درصد ماده سبک داشته باشد تعداد مراحل تعادل لازم برج را حساب کنید.

[mbnh 11]

[h=2]تقطیر[/h]روشهای مختلفی برای جداسازی مواد اجزای سازنده یک محلول وجود دارد که یکی از این روشها فرایند تقطیر می باشد در روش تقطیر جداکردن اجزاء یک مخلوط ، از روی اختلاف نقطه جوش آنها انجام می گیردتقطیر ، 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 می شود.. تقطیر در عمل به دو روش زیر انجام می گیرد. روش اول شامل تولید بخار از طریق جوشاندن یک مخلوط مایع ، سپس میعان بخار ، بدون اینکه هیچ مایعی مجددا به محفظه تقطیر بازگردد. در نتیجه هیچ مایع برگشتی وجود ندارد. در روش دوم قسمتی از بخار مایع شده به دستگاه تقطیر باز می گردد و به صورتی که این مایع برگشتی در مجاورت بخاری که به طرف مبرد می رود قرار می گیرد. هر کدام از این روشها می توانند پیوسته یا ناپیوسته باشند.

تقطیر، معمولترین روشی است که برای تخلیص مایعات به کار می رود. دراین عمل مایع را به کمک حرارت تبخیر می کنند و بخار مربوطه را در ظرف جداگانه ای متراکم می کنند و محصول تقطیر را بدست می آورند. چنانچه ناخالصیهای موجود در مایع اولیه فرار نباشند، در باقی مانده تقطیر به جا می مانند و تقطیر ساده جسم را خالص میکند. در صورتی که ناخالصیها فرار باشند، تقطیر جزء به جزء مورد احتیاج خواهد بود.

چنانچه ناخالصی های موجود در مایع اولیه فرار نباشد در باقیمانده تقطیر به جا می ماند و تقطیر ساده نمونه را خالص می کند.در صورتیکه فرار باشند تقطیر جز به جز مورد نیاز خواهد بود.اگر فقط یک ماده فرار بوده و اختلاف نقطه ی جوش این ماده با ناخالصی های موجود در آن زیاد باشد (حدود ۳۰درجه)می توان برای جدا کردن این ماده از ناخالصی ها از تقطیر ساده استفاده نمود.از تقطیر ساده معمولا د جداسازی مخلوط مایعاتی استفاده می شود که نقطه یجوشی در محدوده ۴۰تا۱۵۰درجه دارندزیرا در دمای بالاتر از ۱۵۰درجه بسیاری از ترکیبات آلی تجزیه می شوندودر دمای جوش کمتر از ۴۰درجه مقدار زیادی از مایع در ضمن تقطیرهدر می رود.

در تقطیر مخلوطی ازدو یا چند جسم فشاربخار کل تابعی از فشار بخار هر یک از اجزا و کسر مولی آنه می باشد. بر اساس قانون رائول فشار بخار جزیی یک ترکیب فرار در یک محلول ایده آل با حاصلضرب فشار بخار در کسر مولی آن برابر است.بنابراین در بخار موجود بر سطح دو یا چند جزمحلول فرار ذرات کلیه اجزا شرکت کننده در محلول یافت می شود.رابطهی بین فشار بخار کل(Pt)با فشار جزیی (Pi)و کسر مولی اجزا(Xi)به صورت زیر است:

Pt=PaXa+PbXb+PcXc+……

نکته:

اگر در محلولی شامل دو ماده شیمیایی فرار یک جز دارای فشار بخار بیشتری از جز دیگر باشد بخار حاصل از آن در مقایسه با مایع دارای درصد بیشتری از جسم فرارتر خواهد بود.

ظروف معمولی در خلل و شکاف های جدار خود دارای بسته ها ی هوای محبوس می باشند.با ریختن مایع در ظرف محفظه بسته ها از بخار پر می شود.وقتی که دمای مایع افزایش می یابد بخار آنقدر به حالت متراکم باقی می ماند تا اینکه از فشار بخار روی مایع بیشتر شود.در این حالت بخار به دام افتاده افزایش حجم پیدا می کند و به صورت حباب هایی به سطح مایع رسیده و خارج می گردد. حالت به هم خوردگی حاصل از حباب ها (جوش)حباب های هوای بیشتری را به داخل مایع کشانده و فرایند با تشکیل بخار ادامه می یابد.

با حرارت دادن مایعات درظروف شیشه ای که دارای سطوحی نسبتا صاف و یکنواخت می باشند حالت جوش ایجاد نمی شود و اگر درجه حرارت به اندازه کافی افزایش یابد به حالت انفجاری تبخیر می گردند.برای اجتناب از خطرات مربوط به جوشش ناگهانی (به صورت ضربه ای)منبعی برای دمیدن حباب ها به درون مایع قبل از حرارت دادن و عمل جوش لازم است. در شرایط معمولی (فشارجو)این منبع سنگ جوش می باشد.سنگ جوش دانه هایی حاوی خلل ریز در خود بوده که در آن مولکولهای هوا حبس شده اند.با قرار گرفتن این دانه ها در حلول حباب ها از سطح آنها تشکیل شده واز جوشیدن انفجاری و تاخیر در جوش جلوگیری می نماید.

در ادامه به معرفی انواع روشهای تقطیر و توضیح اجمالی در ارتباط با آنها پرداخته ایم:

[h=2]انواع تقطیر[/h][h=3]تقطیر ساده:[/h]به عنوان مثال هنگامیکه ناخالصی غیر فراری مانند شکر به مایع خالصی اضافه می شود فشار بخار مایع تنزل می یابد.علت این عمل آن است که وجود جز غیر فرار به مقدار زیادی غلظت جز اصلی فرار را پایین می آورد یعنی دیگر تمام مولکولهایی که در سطح مایع موجودند مولکولهای جسم فرار نیستند و بدین ترتیب قابلیت تبخیر مایع کم می شود.نمودار ارائه شده در زیر اثر جز غیر فرار را در فشار بخار مخلوط نشان می دهد:

تقطیر ساده را می توان به دوصورت تعریف کرد:۱ تقطیر ساده غیر مداوم۲ تقطیر ساده مداوم

ـ تقطیر ساده غیر مداوم : در این روش تقطیر ، مخلوط حرارت داده می شود تا بحال جوش درآید بخارهایی که تشکیل می شود غنی از جزء سبک مخلوط می باشد پس از عبور از کندانسورها (میعان کننده ها) تبدیل به مایع شده ، از سیستم تقطیر خارج می گردد. به تدریج که غلظت جزء سنگین مخلوط در مایع باقی مانده زیاد می شود، نقطه جوش آن بتدریج بالا می رود. به این ترتیب ، هر لحظه از عمل تقطیر ، ترکیب فاز بخار حاصل و مایع باقی مانده تغییر می کند.

ـ تقطیر ساده مداوم : در این روش ، مخلوط اولیه (خوراک دستگاه) بطور مداوم با مقدار ثابت در واحد زمان ، در گرم کننده گرم می شود تا مقداری از آن بصورت بخار درآید، و به محض ورود در ستون تقطیر ، جزء سبک مخلوط بخار از جزء سنگین جدا می شود و از بالای ستون تقطیر خارج می گردد و بعد از عبور از کندانسورها ، به صورت مایع در می آید جزء سنگین نیز از ته ستون تقطیر خارج می شود. قابل ذکر است که همیشه جزء سبک مقداری جزء سنگین و جزء سنگین نیز دارای مقداری از جزء سبک است.

نکته:در تقطیر یک ماده خالص چنانچه مایع زیاده از حد گرم نشوددرجه حرارتی که در گرماسنج دیده می شود یعنی درجه حرارت دهانه ی خروجی با درجه حرارت مایع جوشان در ظرف تقطیر یعنی درجه حرارت ظرف یکسان است.درجه حرارت دهانه خروجی که به این ترتیب به نقطه جوش مایع مربوط می شود در طول تقطیر ثابت می ماند.

هرگاه در مایعی تقطیر می شود ناخالصی غیر فراری موجود باشد درجه حرارت دهانه خروجی همان درجه حرارت مایع خالص است زیرا ماده ای که بر روی حباب گرماسنج متراکم می شود به ناخالصی آلوده نیست.ولی درجه حرارت ظرف به علت کاهش فشا بخار محلول بالا می ررود. در جریان تقطیر درجه حرارت ظرف نیز افزایش می یابد.زیرا که غلظت ناخالصی با تقطیر جز فرار به تدریج زیاد می شود و فشار بخار مایع بیشتر پایین می اید.با وجود این درجه حرارت دهانه خروجی مانند مایع خالص ثابت می ماند.رابطه کمی موجود بین فشار بخاروترکیب مخلوط همگن مایع(محلول)به قانون رائول معروف است .

مولی Rبه جزیی اطلاق می شود که تمام مولکولهای موجود در آن مولکولهای Rباشند.برای به دست آوردن این جز مولی تعداد مولهای Rدر مخلوط را بر مجموع تعداد مولهای اجزا سازنده تقسیم می کنند.

باید دانست که در بالای محلول ایده آلی که محتوی Rاست فشار بخار جزR فقط به جزمولی Rبستگی داردوبه هیچ وجه به فشار بخار اجزای دیگر مربوط نیست.چنانچه کلیه اجزا به غیر از Rغیر فرار باشند فشار بخار کلی مخلوط برابر با فشار جز Rاست زیرا می توان فشار بخار ترکیبات غیر فرار را صفر فرض کرد.در نتیجه محصول تقطیر چنین مخلوطی همیشه Rخالص است.ولی اگر دو یا چند جز فرار باشند در این صورت فشار بخار کل برابر با مجموع فشار بخارهای جزیی هر یک از اجزای فرار خواهد شد.(قانون دالتون در اینجا RوSوTفقط به اجزای فرار مربوط می شود):

چنین مخلوط مایعی که در بالا توضیح داده شد تفاوت زیادی دارد زیرا در اینجا ممکن است محصول تقطیر هر یک از اجزای فراررا در بر داشته باشد.تفکیک دراین حالت احتیاج به تقطیر جز به جز دارد.چگونگی انجام تقطیر جز به جز در ادامه آمده است.

[h=3]تقطیر تبخیر آنی (ناگهانی):[/h] وقتی محلول چند جزئی مانند نفت خام را حرارت می دهیم، اجزای تشکیل دهنده آن بترتیب که سبکتر هستند، زودتر بخار می شود. برعکس وقتی بخواهیم این بخارها را سرد و دوباره تبدیل به مایع کنیم، هر کدام که سبکتر باشد دیرتر مایع می گردد. با توجه به این خاصیت ، می توانیم نفت خام را به روش دیگری که به آن "تقطیر آنی" گویند، تقطیر نماییم. در این روش ، نفت خام را چنان حرارت می دهیم که ناگهان همه اجزای آن تبدیل به بخار گردد و سپس آنها را سرد می کنیم تا مایع شود. در اینجا ، بخارها به ترتیب سنگینی ، مایع می شوند یعنی هرچه سنگین تر باشند، زودتر مایع می گردند و بدین گونه ، اجزای نفت خام را با ترتیب مایع شدن از هم جدا می کنیم.

[h=3]تقطیر در خلا :[/h] با توجه به اینکه نقطه جوش مواد سنگین نفتی نسبتا بالاست و نیاز به دما و انرژی بیشتری دارد، و از طرف دیگر ، مقاومت این مواد در مقابل حرارت بالا کمتر می باشد و زودتر تجزیه می گردند، لذا برای جداکردن آنها از خلا نسبی استفاده می شود. در این صورت مواد دمای پایین تر از نقطه جوش معمولی خود به جوش می آیند. در نتیجه ، تقطیر در خلا ، دو فایده دارد: اول این که به انرژی و دمای کمتر نیاز است، دوم اینکه مولکولها تجزیه نمی شوند. امروزه در بیشتر موارد در عمل تقطیر ، از خلا استفاده می شود. یعنی این که: هم تقطیر جزء به جزء و هم تقطیر آنی را در خلا انجام می دهند.

[h=3]تقطیر به کمک بخار آب :[/h] یکی دیگر از طرق تقطیر آن است که بخار آب را در دستگاه تقطیر وارد می کنند در این صورت بی آنکه خلاء ای ایجاد گردد، اجزای نفت خام در درجه حرارت کمتری تبخیر می شوند. این مورد معمولا در زمانی انجام می شود که در نقطه جوش آب ، فشار بخار اجزای جدا شونده بالا باشد تا به همراه بخار آب از مخلوط جدا گردند.

غالبابه کمک تقطیر با بخار آب می توان ترکیبات آلی فراری را که باآب مخلوط نمی شوند یا تقریبا با آن غیر قابل اختلاط هستند تفکیک و تخلیص کرد.در این روش مخلوط آب وجسم آلی با هم تقطیر می شوند.عمل تقطیر یکمخلوط غیر قابل امتزاج در صورتی که یکی از اجزا آب باشد تقطیر با بخار آب نامیده می شود.

با توجه به اصولی که در تقطیر با بخار آب وجود داردمی توان محاسن ومحدودیت های این روش را به بهترین وجه تشریح کرد.در مخلوطی از مواد فرار و غیر قابل اختلاط فشار جزییpiهر جز در یک درجه حرارت معین برابر با فشار بخار piترکیب خالص در همان درجه حرارت استو به جز مولی ترکیب در مخلوط بستگی نداردیعنی هر یک از اجزای سازنده مخلوط به طور مستقل از اجزای دیگر تبخیر می شوند.

این حالت با مخلوط مایعات قابل اختلاط اختلاف زیادی دارد زیرا که در این مایعات فشار جزیی هر جز سازنده به جز مولی آن در محلول مربوط است.(قانون رائول)در مخلوط ترکیبات فرار وغیر قابل اختلاط بر طبق قانون دالتون فشار کلی Ptمحلول (مخلوط)گازها با مجموع فشارهای جزیی گازهای تشکیل دهنده می شودو به این ترتیب فشار بخار کلی این مخلوط از معادله زیر به دست می آید:

از این عبارت چنین ر می آید که همواره در هر درجه حرارتی فشار بخار کل مخلوط حتی از فشار بخار فرارترین جز در آن درجه حرارت بیشتر است زیرا که فشار بخار اجزای دیگر مخلوط هم دخالت می کنند.بنابراین باید درجه جوش مخلوط ترکیبهای غیر قابل اختلاط کمتر از جزیی باشد که کمترین نقطه جوش را دارد.درجه حرارت تقطیر با بخار آب نسبتا پایین (۱۰۰درجه یا کمتراز آن)است و این تقطیر به خصوص در تخلیص موادی به کار می رود که نسبت به حرارت حساسیت دارندودر حرارت های بالا تجزیه می شوند.هم چنین این روش برای جدا کردن ترکیب از مخلوط از مخلوط واکنشی که محتوی مقدار زیادی از مواد (قیرمانند)باشد مفید است.این مواد غیر فرار و بی مصرف در اغلب واکنشهای آلی تشکیل می شوند.ترکیب درصد محصولی که در تقطیر با بخار آب به دست می آید به وزن مولکولی ترکیبات مورد تقطیر و هم چنین به فشار بخار آنها در درجه حرارت تقطیر مخلوط بستگی دارد.مخلوطی از دو جز غیر قابل اختلاط AوBرا در نظر بگیرید.چنانچه بخارهای AوBمانند گازهای ایده آل عمل می کنند با استفاده از قانون گازهای ایه آل می توان دو عبارت زیر را به دست آورد:

از تقسیم معادله اول به دوم چنین به دست می آید:

چون فاکتور RTدر صورت و مخرج کسر مساوی است و حجم اشغالی گاز برای هر دو یکسان است(VA=VB)عبارت بالا چنین می شود:

فرایند تقطیر با بخار آب در آزمایشگاه و صنعت به طور وسیعی مورد استفاده قرار می گیرد .به عنوان مثال برای جداسازی الفاپی نن آنیلین نیتروبنزنوبسیاری از اسانس های طبیعی وروغن های معطر به کار می رود.به طور خلاصه تقطیر با بخار آب روشی را فراهم می کند که به کمک آن می توان ترکیبات آلی مایع و جامدی را که فرار هستند ودر آب حل نمی شوند (یا تقریبا در آن نا محلولند)در شرایط نسبتا ملایم از ترکیبات غیر فرار جدا کرد.مسلما این روش برای موادی که در اثر تماس زیاد با آب گرم تجزیه می شوند یا با اب واکنشی می دهند یا در ۱۰۰درجه فشار بخارشان ۵میلی متر یا کمتر باشد مناسب نیست.

[h=3]تقطیر آزئوتروپی :[/h]از این روش تقطیر معمولا در مواردی که نقطه جوش اجزاء مخلوط بهم نزدیک باشند استفاده می شود، جداسازی مخلوط اولیه ، با افزایش یک حلال خاص که با یکی از اجزای کلیدی ، آزئوتوپ تشکیل می دهد امکان پذیر است. آزئوتروپ محصول تقطیر یا ته مانده را از ستون تشکیل می دهد و بعد حلال و جزء کلیدی را از هم جدا می کند. اغلب ، ماده افزوده شده آزئوتروپی با نقطه جوش پایین تشکیل می دهد که به آن شکننده آزئوتروپ می گویند. آزئوتروپ اغلب شامل اجزای خوراک است، اما نسبت اجزای کلیدی به سایر اجزای خوراک خیلی متفاوت بوده و بیشتر است.

مثالی از تقطیر آزئوتروپی استفاده از بنزن برای جداسازی کامل اتانول از آب است، که آزئوتروپی با نقطه جوش پایین با ۶/۹۵% وزنی الکل را تشکیل می دهد. مخلوط آب الکل با ۹۵% وزنی الکل به ستون تقطیر آزئوتروپی افزوده می شود و جریان جریان غنی از بنزن از قسمت فوقانی وارد می شود. محصول ته مانده الکل تقریبا خالص است وبخار بالایی یک آزئوتروپی سه گانه است. این بخار مایع شده، به دو فاز تقسیم می شود. لایه آلی برگشت داده شده، لایه آلی به ستون بازیافت بنزن فرستاده می شود. همه بنزن و مقدار الکل در بخار بالایی گرفته شده، به ستون اول روانه می شوند. جریان انتهایی در ستون سوم تقطیر می شود تا آب خالص و مقداری آزئوتروپ دوگانه از آن بدست آید.

[h=3]تقطیر استخراجی :[/h]جداسازی اجزای با نقطه جوش تقریبا یکسان از طریق تقطیر ساده مشکل است حتی اگر مخلوط ایده آل باشد و به دلیل تشکیل آزئوتروپ ، جداسازی کامل آنها غیر ممکن است برای چنین سیستم هایی با افزایش یک جزء سوم به مخلوط که باعث تغییر فراریت نسبی ترکیبات اولیه می شود، جداسازی ممکن می شود. جزء افزوده شده باید مایعی با نقطه جوش بالا باشد، قابلیت حل شدن در هر دو جزء کلیدی را داشته باشد و از لحاظ شیمیایی به یکی از آنها شبیه باشد. جزء کلیدی که به حلال بیشتر شبیه است ضریب فعالیت پایین تری از جزء دیگر محلول دارد، در نتیجه جداسازی بهبود می یابد این فرآیند ، تقطیر استخراجی نام دارد.

مثالی از تقطیر استخراجی، استفاده از فور فورال در جداسازی بوتادی ان و بوتن است، فورفورال که حلالی به شدت قطبی است، فعالیت بوتادی ان را بیش تر از بوتن و بوتان کم می کند و غلظت بوتادی ان وفورفورال وارد قسمت فوقانی ستون تقطیر استخراجی شود، با انجام تقطیر بوتادی ان از فورفورال جدا می شود.

[h=3]تقطیر جزء به جزء :[/h]اجزای سازنده محلول شامل دو یاچند فرار را که از قانون رائول پیروی می کنند، می توان با فرایند تقطیر جزء به جزء از هم جدا کرد. طبق قانون رائول ، فشار بخار محلول برابر با مجموع اجزای سازنده آن است و سهم هر جزء برابر با حاصلضرب کسر مولی آن جزء به جزء در فشار بخار آن در حالت خاص است. در تقطیر محلولی از B و A ، غلظت A در بخاری که خارج شده و مایع می شود، بیش از غلظت آن در مایع باقی مانده است. با ادامه عمل تقطیر ، ترکیب درصد اجزا در بخار و مایع دائما تغییر می کند و این در هر نقطه عمومیت دارد. با جمع آوری مایعی که از سردشدن بخار حاصل می شود و از تقطیر مجدد آن و با تکراری پی در پی این عمل ، سرانجام می توان اجزای سازنده مخلوط اصلی را به صورتی واقعا خالص بدست آورد.

از نظر سهولت در اینجا فقط محلولهای ایده آل دو تایی را که محتوی دو جز فرار RوSباشند در نظر می گیریم.محلول ایده ال به محلولی اطلاق می شود که در آن اثرات بین مولکولهای متجانس مشابه با اثرات بین مولکولهای غیر متجانس باشد.گرچه فقط محلولهای ایده ال به طور کامل از قانون رائول پیروی می کنند ولی بسیاری از محلولهای آلی به محلولهلی ایده آل نزدیک هستند.

ـ تقطیر جزبه جز محلول های غیر ایده ال

گرچه بیشتر مخلوط های یکنواخت مایع به صورت محلولهای ایده ال عمل می کنندولی نمونه های بسیاری وجود دارد که نحوه عمل آنها ایده آل نیست.در این محلولها مولکولهای غیر متجانس در مجاورت یکدیگر به طور یکسان عمل نمی کنند انحراف حاصل از قانون رائول به دو روش انجام میگیرد:

بعضی از محلولها فشار بخار بیشتری از فشار بخار پیش بینی شده ظاهر می سازندوگفته می شود که انحراف مثبت دارند. بعضی دیگر فشار بخار کمتری از فشار پیش بینی شده آشکار می کنندومی گویند که انحراف منفی نشان می دهند.

در انحراف مثبت نیروی جاذبه بین مولکولهای مختلف دو جز سازنده ضعیف تر از نیروی جاذبه بین مولکولهای مشابه یک جز است و در نتیجه در حدود ترکیب درصد معینی فشار بخار مشترک دو جز بزرگتر از فشار بخار جز خالصی می شود که فرارتر است.بنابراین مخلوط هایی که ترکیب درصد آنها در این حدود باشد درجه جوش کمتری از هر یک از دو جز خالص دارند.مخلوطی که در این حدود حداقل درجه جوشش را دارد باید به صورت جز سوم در نظر گرفته شود.این مخلوط نقطه جوش ثابتی دارد زیرا ترکیب درصد بخاری که در تعادل با مایع است با ترکیب درصد خود مایع برابر است.چنین مخلوطی را آزئوتروپ یا مخلوط آزئوتروپ با جوشش مینی مم می نامند.از تقطیر جز به جز این مخلوط ها هر دو جز به حالت خالص به دست نمی آید بلکه جزیی که ترکیب درصد آن از ترکیب درصد آزئوتروپ بیشتر باشد تولید می شود.

در انحراف منفی از قانون رائول نیروی جاذبه بین مولکولهای مختلف دو جز قویتر از نیروی جاذبه بین مولکولهای مشابه یک جز است ودر نتیجه ترکیب درصد معینی فشار بخار مشترک دو جز کمتر از فشار بخار جز خالص می شودکه فرارتر است.بنابراین مخلوط هایی که ترکیب درصد آنها در این حدود باشد حتی نسبت به جز خالصی که نقطه جوش بیشتری دارد در درجه حرارت بالاتری می جوشند.در اینجا ترکیب درصد به خصوصی وجود دارد که به آزئو تروپ با جوشش ماکسیمم مربوط می شود.تقطیر جز به جز محلولهایی که ترکیب درصدی غیر از ترکیب درصد آزئوتروپ دارندباعث خروج جزیی مخلوط می شودکه ترکیب درصد آن از آزئوتروپ بیشتر باشد.

ـ ستونهای تقطیرجز به جز:

این ستونها انواع متعددی داردولی در تمام آنها خصلت های مشابهی وجود دارد.این ستونها مسیر عمودی را به وجود می آورند که باید بخار در انتقال از ظرف تقطیر به مبرد از آن بگذرد.این مسیر به مقدار قابل ملاحظه ای از مسیر دستگاه تقطیر ساده طویل تر است.هنگام انتقال بخار از ظرف تقطیر به بالای ستون مقداری از بخار متراکم می شود.چنان چه قسمت پایین این ستون نسبت به قسمت بالای آن در درجه حرارت بیشتری نگه داری شود مایع متراکم شده و در حالی که به پایین ستون می ریزد دوباره به طور جزیی تبخیر می شود .بخار متراکم نشده همراه بخاری که از تبخیر مجدد مایع متراکم شدهحاصل می شود در داخل ستون بالاتر می رود واز یک سری تراکم وتبخیر می گذرد.این اعمال باعث تقطیر مجدد مایع می شود و به طوریکه در هر یک از مراحل فاز بخاری که به وجود می آید نسبت به جز فرارتر غنی تر می شود.ماده متراکم شده ای که به پایین ستون می ریزددر مقایسه با بخاری که با آن در تماس است در هر یک از مراحل نسبت جزیی که فراریت کمتری دارد غنی تر می شود.

در شرایط ایده ال بین فازهای مایع و بخار در سراسر ستون تعادل برقرار می شود و فاز بخار بالایی تقریبا به طور کامل از جز فرارتر تشکیل می شود و فاز مایع پایینی نسبت به جزیی که فراریت کمتری دارد غنی تر می شود.

مهم ترین شرایطی که برای ایجاد این حالت لازم است عبارتند از :

۱) تماس کامل و مداوم بین فازهای بخار و مایع در ستون

۲) حفظ افت مناسبی از درجه حرارت در طول ستون

۳) طول کافی ستون

۴) اختلاف کافی در نقاط جوش اجزای مخلوط مایع.

چنان چه دو شرط اول کاملا مراعات شود می توان با یک ستون طویل ترکیباتی که اختلاف کمی در نقطه ی جوش دارند به طور رضایت بخش از هم جدا کرد .زیرا طول ستون مورد لزوم و اختلاف نقاط جوش اجزا با هم نسبت عکس دارند.معمول ترین راه ایجاد تماس لازم در بین فازهای مایع آن است که ستون با مقدارری ماده بی اثر مانند شیشه یا سرامیک یا تکه های فلزی به اشکال مختلف که سطح تماس وسیعی را فراهم می کندپر شود. یکی از راه های بسیار موثر ایجاد این تماس بین مایع و بخار آن است که نوار چرخانی از فلز یا تفلون که با سرعت زیاذی در داخل ستون بچرخد به کار رود.

این عمل نسبت به ستون های پر شده ای که قدرت مشابهی دارند این مزیت را دارد که ماده کمی را در داخل ستون نگاه می دارد(منظور از این نگه داری مقدار مایع و بخاری است که برای حفظ شرایط تعادل در داخل ستون لازم است.)

[h=3]تقطیر تبخیر ناگهانی[/h]در این نوع تقطیر ، مخلوطی از مواد نفتی که قبلا در مبدلهای حرارتی و یا کوره گرم شده اند، بطور مداوم به ظرف تقطیر وارد می شوند و تحت شرایط ثابت ، مقداری از آنها به صورت ناگهانی تبخیر می شوند. بخارات حاصله بعد از میعان و مایع باقیمانده در پایین برج بعد از سرد شدن به صورت محصولات تقطیر جمع آوری می شوند. در این نوع تقطیر ، خلوص محصولات چندان زیاد نیست.

[h=3]تقطیر با مایع برگشتی (تقطیر همراه با تصفیه)[/h]در این روش تقطیر ، قسمتی از بخارات حاصله در بالای برج ، بعد از میعان به صورت محصول خارج شده و قسمت زیادی به داخل برج برگردانده می شود. این مایع به مایع برگشتی موسوم است. مایع برگشتی با بخارات در حال صعود در تماس قرار داده می شود تا انتقال ماده و انتقال حرارت ، صورت گیرد. از آنجا که مایعات در داخل برج در نقطه جوش خود هستند، لذا در هر تماس مقداری از بخار ، تبدیل به مایع و قسمتی از مایع نیز تبدیل به بخار می شود.

نتیجه نهایی مجوعه این تماسها ، بخاری اشباع از هیدروکربنهای با نقطه جوش کم و مایعی اشباع از مواد نفتی با نقطه جوش زیاد می باشد.در تقطیر با مایع برگشتی با استفاده از تماس بخار و مایع ، می توان محصولات مورد نیاز را با هر درجه خلوص تولید کرد، مشروط بر اینکه به مقدار کافی مایع برگشتی و سینی در برج موجود باشد. بوسیله مایع برگشتی یا تعداد سینیهای داخل برج می توانیم درجه خلوص را تغییر دهیم. لازم به توضیح است که ازدیاد مقدار مایع برگشتی باعث افزایش میزان سوخت خواهد شد. چون تمام مایع برگشتی باید دوباره به صورت بخار تبدیل شود.

امروزه به علت گرانی سوخت ، سعی می شود برای بدست آوردن خلوص بیشتر محصولات ، به جای ازدیاد مایع برگشتی از سینیهای بیشتری در برجهای تقطیر استفاده شود. زیاد شدن مایع برگشتی موجب زیاد شدن انرژی می شود. برای همین ، تعداد سینیها را افزایش می دهند. در ابتدا مایع برگشتی را ۱۰۰درصد انتخاب کرده و بعد مرتبا این درصد را کم می کنند و به صورت محصول خارج می کنند تا به این ترتیب دستگاه تنظیم شود.

ـ انواع مایع برگشتی

۱) مایع برگشتی سرد: این نوع مایع برگشتی با درجه حرارتی کمتر از دمای بالای برج تقطیر برگردانده می شود. مقدار گرمای گرفته شده ، برابر با مجموع گرمای نهان و گرمای مخصوص مورد نیاز برای رساندن دمای مایع به دمای بالای برج است.

مایع برگشتی گرم: مایع برگشتی گرم با درجه حرارتی برابر با دمای بخارات خروجی برج مورد استفاده قرار می گیرد.

۲) مایع برگشتی داخلی: مجموع تمام مایعهای برگشتی داخل برج را که از سینی های بالا تا پایین در حرکت است، مایع برگشتی داخلی گویند. مایع برگشتی داخلی و گرم فقط قادر به جذب گرمای نهان می باشد. چون اصولا طبق تعریف اختلاف دمایی بین بخارات و مایعات در حال تماس وجود ندارد.

۳) مایع برگشت دورانی: این نوع مایع برگشتی ، تبخیر نمی شود. بلکه فقط گرمای مخصوص معادل با اختلاف دمای حاصل از دوران خود را از برج خارج می کند. این مایع برگشتی با دمای زیاد از برج خارج شده و بعد از سرد شدن با درجه حرارتی کمتر به برج برمی گردد. معمولا این نوع مایع برگشتی درقسمتهای میانی یا درونی برج بکار گرفته می شود و مایع برگشتی جانبی هم خوانده می شود. اثر عمده این روش ، تقلیل حجم بخارات موجود در برج است.

ـ نسبت مایع برگشتی

نسبت حجم مایع برگشتی به داخلی و محصول بالایی برج را نسبت مایع برگشتی گویند. از آنجا که محاسبه مایع برگشتی داخلی نیاز به محاسبات دقیق دارد، لذا در پالایشگاهها ، عملا نسبت مایع برگشتی بالای برج به محصول بالایی را به عنوان نسبت مایع برگشتی بکار می برند.

[h=3]تقطیر نوبتی[/h]این نوع تقطیرها در قدیم بسیار متداول بوده، ولی امروزه بعلت نیاز نیروی انسانی و ضرورت ظرفیت زیاد ، این روش کمتر مورد توجه قرار می گیرد. امروزه تقطیر نوبتی ، صرفا در صنایع دارویی و رنگ و مواد آرایشی و موارد مشابه بکار برده می شود و در صنایع پالایش نفت در موارد محدودی مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین در موارد زیر ، تقطیر نوبتی از نظر اقتصادی قابل توجه می باشد.

ـ تقطیر در مقیاس کم

ـ ضرورت تغییرات زیاد در شرایط خوراک و محصولات مورد نیاز

ـ استفاده نامنظم از دستگاه

ـ تفکیک چند محصولی

ـ عملیات تولید متوالی با فرآیندهای مختلف

[h=3]تقطیر مداوم[/h]امروزه بعلت اقتصادی بودن مداوم در تمام عملیات پالایش نفت از این روش استفاده می شود. در تقطیر مداوم برای یک نوع خوراک مشخص و برشهای تعیین شده شرایط عملیاتی ثابت بکار گرفته می شود. بعلت ثابت بودن شرایط عملیاتی در مقایسه با تقطیر نوبتی به مراقبت و نیروی انسانی کمتری احتیاج است. با استفاده از تقطیر مداوم در پالایشگاهها مواد زیر تولید می شود:

گاز اتان و متان بعنوان سوخت پالایشگاه ، گاز پروپان و بوتان بعنوان گاز مایع و خوراک واحدهای پتروشیمی ، بنزین موتور و نفتهای سنگین بعنوان خوراک واحدهای تبدیل کاتالیستی برای تهیه بنزین با درجه آروماتیسیته بالاتر ، حلالها ، نفت سفید ، سوخت جت سبک و سنگین ، نفت گاز ، خوراک واحدهای هیدروکراکینگ و واحدهای روغن سازی ، نفت کوره و انواع آسفالتها.

[h=3]تقطیر ساده:[/h]شکل دستگاه تقطیر ساده:

۱) شعله

۲) بالن ته گرد

۳)سه راهی تقطیر

۴)دماسنج

۵) سرد کننده

۶) ورودی آب

۷) خروجی آب

۸) بالن

۹) خروج هوا وبخار

۱۰) رابط خلاء

[h=2]بخش عملی[/h]الف) تقطیر ساده تتراکلریدکربن

۲۰ میلی لیتر تتراکلرید کربن را در بالن تقطیر ۵۰ میلی لیتری بریزید (احتیاط: هرگز از بالنی که بیش از نصف آن از ماده پر شده است استفاده نکنید) دستگاه تقطیر ساده را مطابق شکل سوار کنید و توجه نمائید که حباب دماسنج یا مخزن جیوه ای درست زیر بازوی جانبی بالن تقطیر (محل خروج بخار از بالن) باشد. قطعه کوچکی از سنگ جوش اضافه کنید تا امکان تاخیر در جوش که سبب میشود مایع ناگهانی بالا آید و یا به طور غیر منتظره بداخل مبرد پرت شود، از بین برود.

بالن را با شعله کم حرارت دهید و طوری شعله را تنظیم کنید که سرعت ریختن مایع حاصل از سرد شدن که از مبرد به داخل ظرف جمع آوری می ریزد حدود یک قطره در ثانیه باشد. نموداری از تغییرات درجه حرارت نسبت به حجم مایع جمع آوری شده رسم نمائید و درجه حرارتی که مایع بیشتری تقطیر میشود به عنوان نقطه جوش یاداشت نمائید. تقطیر را در حالی که ۳ ۲ میلی لیتر مایع در بالن تقطیر مانده است قطع کنید.

نقطه جوشی که به دست آورده اید با نقطه جوش کربن تترا کلرید که در کتاب یا مقالات ذکر شده است مقایسه نمائید.

ب) تقطیر ساده متانول و آب

در یک بالن ۱۰۰ میلی لیتری مخلوطی از ۲۵ میلی لیتر متانول و ۲۵ میلی لیتر آب بریزید. دو عدد سنگ جوش کوچک در بالن بیندازید و به آرامی بالن را حرارت دهید. درجه حرارتی که اولین قطره مایع از نوک ترمومتر به داخل بالن میچکد (میعان) یادداشت کنید و به عنوان شروع تقطیر در نظر بگیرید. در همین لحظه بخارات داخل لوله جانبی شده و مایع میشود و سرازیر شده از دهانه خروجی مبرد وارد ظرف جمع آوری میشود. در ابتدای شروع تقطیر حرارت را به گونه ای تنظیم کنید که سرعت تقطیر یک قطره در ثانیه باشد. دمای ترمومتر را بر حسب حجم تقطیر شده یادداشت کنید و منحنی آنرا رسم کنید.

در فشار ۷۶۰ mmHg متانول در ۷/۶۴ درجه سانتیگراد و آب در oC ۱۰۰ می جوشد. توجه داشته باشید که در فشار آزمایشگاه در دمای پایین تری تقطیر متانول شروع خواهد شد. هنگامی که ۳ ۲ میلی لیتر مایع در ته بالن باقی مانده است تقطیررا متوقف کنید.

[h=3]تقطیر جزء به جزء:[/h]برای جداکردن موادی که نقطه جوش آنها خیلی به هم نزدیک باشد از تقطیر جزء به جزء استفاده میکنند. اختلاف این روش با تقطیر ساده آن است که در این حالت از یک ستون تقطیر جزء به جزء استفاده میشود.

ستونهای تقطیر جزء به جزء انواع متعددی دارند ولی در تمام آنها چند خصلت کلی مشاهده میشود. این ستونها مسیر عمودی را به وجود می آورند که باید بخار در انتقال از ظرف تقطیر به مبرد از آن بگذرد، این مسیر به مقدار قابل ملاحظه ای از مسیر دستگاه تقطیر ساده طویلتر است. هنگام انتقال بخار از ظرف تقطیر به بالای ستون مقداری از بخار متراکم میشود. مایع متراکم شده، در حالی که به پایین ستون می ریزد دوباره در تماس با بخاری که از پایین به بالا در جریان است به طور جزئی تبخیر میشود و به سمت بالا میرود و طی این میعان و تبخیر شدنهای متوالی بخار از جزء فرار تر غنی تر میشود، یعنی هرچه به سمت بالای ستون پیش میرویم غلظت جزء فرار تر بیشتر و هر چه به سمت پایین می آییم غلظت جزء غیر فرار بیشتر میشود.

از نقطه نظر تئوری، جدا کردن دو ترکیب فرار به طور کامل، بوسیله تقطیر حتی زمانیکه اختلاف در نقطه جوش آنها زیاد باشد امکان پذیر نیست زیرا همیشه جزء دارای نقطه جوش پایین تر فشار بخارش را بر روی نقطه جوش جزء دیگر اعمال نموده و پاره ای از مولکولهای با نقطه جوش بالاتر نیز تقطیر میگردند. اما بهرحال در امور تجربی، بوسیله تقطیر جزء به جزء میتوان مخلوط اینگونه مایعات را در حد مطلوبی جدا نمود.

[h=3]تقطیر جزء به جزء مخلوطهای دو جزئی و چند جزئی[/h]هدف از تقطیر ، جداسازی خوراک به بخارهایی از محصولات تقریبا خالص است در تقطیر سیستم های دو جزئی ، درجه خلوص با کسر مولی جزء سبک در محصول تقطیر XO و در محصول ته مانده XB بیان می شود. در سیستم های دو جزئی از یک مرحله به مرحله دیگر ، به جزء در نقطه آزئوتروپ ، دما و منحنی تعادل تغییر می کنند و یک جزء در تمام ستون فرارتر است. اما در سیستم های چند جزئی یک جزء ممکن است در یک قسمت ستون فرارتر و در قسمت دیگر فراریت کمتری داشته باشد، که ماهیت پیچیده غلظت اجزا را نشان می دهد. تعادل فازی سیستم های چند جزئی نسبت به دو جزئی بسیار پیچیده است، به دلیل اینکه تعداد اجزاء زیاد است وتعادل به دما بستگی دارد و دما از یک مرحله به مرحله دیگر تغییر می کند.

شکل دستگاه تقطیر جزء به جزء:

۱ سنگ جوش ۲ مخلوط دو یا چند ماده ۳ گرم کننده ۴ ظرف تقطیر (بالن) ۵ ستون تقطیر ۶ دماسنج ۷ خروجی آب ۸ ورودی آب ۹ سرد کننده ۱۰ رابط خمیده ساده ۱۱ ظرف گیرنده (استوانه مدرج) ۱۲ محصول تقطیر

مخلوط دو ماده با هم در برخی مواد تولید آزئوتروپ میکند، یعنی مخلوط با درصد معینی تا آخرین قطره تقطیر میشود. در اینگونه موارد نمیتوان مخلوط را بوسیله تقطیر جزء به جزء از یکدیگر جدا کرد. برای از بین بردن این حالت یا ماده دیگری به مخلوط اضافه میکنند تا آزئوتروپ دیگری که مطلوب باشد بدست آید و یا فشار را تغییر میدهند. مثلا الکل ۹۵ درصد تشکیل آزئوتروپ میدهد که برای از بین بردن نقطه آزئوتروپ، بنزن به آن اضافه میکنند که در نتیجه نقطه آزئوتروپ دیگری با درصد آب بیشتر ایجاد میشود که بدین ترتیب آب خارج شده، الکل و بنزن باقی میماند که بوسیله تقطیر جزء به جزء به راحتی جدا میشود

[h=2]بخش عملی[/h]الف)تقطیر جزء به جزء متانول و آب

در یک بالن ته گرد ۱۰۰ میلی لیتری مقدار ۳۰ میلی لیتر متانول و ۳۰ میلی لیتر آب بریزید و برای اطمینان از جوشش آرام (جلوگیری از غلیان محلول)، چند عدد سنگ جوش اضافه کنید دستگاه تقطیر جزء به جزء را مطابق شکل سوار کنید. از ابتدای شروع تقطیر حرارت را به گونه ای تنظیم کنید که سرعت تقطیر ۱۰ الی ۲۰ قطره در دقیقه باشد. درجه حرارتی که اولین قطره مایع از نوک دماسنج میچکد را یادداشت کنید. اگر ستون مایع طغیان میکند سرعت تقطیر را کم کنید. محصول تقطیر (مقطره) را در سه ظرف جدا در محدوده دمایی زیر جمع آوری نمایید.

تا دمای ۶۸ درجه مقطره را در ظرف (الف) ذخیره کنید.

از ۶۸ درجه تا ۹۰ درجه مقطره را در ظرف (ب) جمع آوری نمایید.

از ۹۰ درجه به بعد، آنرا در ظرف (ج) ذخیره کنید.

تقطیر را ادامه دهید تا ۳ ۲ میلی لیتر مایع در ظرف تقطیر باقی بماند و سپس شعله را خاموش کنید.

حجم مایعات جمع آوری شده در هر ظرف را اندازه گیری کرده و یاد داشت کنید. حجم مایع باقی مانده در ظرف تقطیر را نیز اندازه گیری نموده و یادداشت کنید.

ب) تقطیر جزء به جزء بنزن و تولوئن

در یک ظرف ته گرد ۱۰۰ میلی لیتری ۳۰ میلی لیتر بنزن و ۳۰ میلی لیتر تولوئن ریخته و برای اطمینان از جوشش آرام، چند عدد سنگ جوش به آن اضافه کنید. دستگاه تقطیر جزء به جزء را آماده کنید.

در این دستگاه محل حباب دماسنج اهمیت ویژه ای دارد، به محل آن نسبت به لوله جانبی سر دستگاه تقطیر توجه کنید (شکل دستگاه تقطیر). سه ظرف ۵۰ میلی لیتری به عنوان ظرف گیرنده با برچسب (الف)، (ب) و (ج) آماده کنید. در عمل باید نوک رابط خلأ تا داخل گردن این ظرف امتداد داشته باشد، بین رابط و ظرف گیرنده یک فضای عمودی باقی نگذارید زیرا این فضا باعث سهولت فرار بخارهای قابل اشتعال میشود.

ظرف تقطیر را با چراغ گاز حرارت دهید. چراغ را طوری قرار دهید که نوک شعله با توری سیمی تماس پیدا کند یا درست زیر آن باشد، و شعله را از جریان باد محفوظ نگه دارید به نحوی که بتوانید حرارت را تا حد ممکن به دقت تنظیم کنید. به مجردی که محلول شروع به جوشیدن کرد و بخارهای رفلاکس شده به گرما سنج رسید، شعله را طوری میزان کنید که تقطیر فقط با سرعتی در حدود یک قطره مایع مقطر در هر یک یا دو ثانیه به طور یکنواخت ادامه یابد. اولین مایع مقطر را در ظرف گیرنده (الف) جمع آوری کنید. وقتی که درجه حرارت دهانه خروجی به ۸۰ درجه رسید، ظرف گیرنده (الف) را با ظرف گیرنده (ب) و در ۱۰۵ درجه آن را با ظرف گیرنده (ج) عوض کنید. تقطیر را ادامه دهید تا حدود ۲ میلی لیتر مایع در ظرف تقطیر باقی بماند و بعد شعله را خاموش کنید. حجم اجزاء تقطیر شده در ظرف گیرنده (الف)، (ب) و (ج) را به کمک استوانه مدرج اندازه بگیرید و یاداشت کنید. اجازه دهید تا مایع موجود در ستون تقطیر به داخل ظرف تقطیر برگردد، حجم باقی مانده را اندازه گرفته و یادداشت کنید.

[h=3]تقطیر با بخار آب:[/h]غالبا به کمک تقطیر با بخار آب میتوان ترکیبات آلی فراری را که با آب مخلوط نمیشوند یا تقریبا با آن غیر قابل اختلاط هستند تفکیک و تخلیص کرد. در این روش مخلوط آب و جسم آلی با هم تقطیر میشوند. که به دو صورت امکان پذیر است:

۱) روش مستقیم: که مخلوط آب و ماده آلی با همدیگر حرارت داده میشوند (تقطیر بوسیله آب).

۲) روش غیر مستقیم: که بخار آب را در ظرف دیگری ایجاد کرده و از داخل ماده آلی عبور میدهند.

در تقطیر با بخار آب طبق قانون دالتون فشار بخارهای حاصله در درجه حرارت معین، برابر با مجموع فشارهای جزئی همان بخارها است:

PT = P۱ + P۲ + P۳ + …

از این عبارت چنین بر می آید که همواره در هر درجه حرارتی فشار بخار کل مخلوط حتی از فشار بخار فرار ترین جزء در آن درجه حرارت بیشتر است، زیرا که فشار بخار اجزای دیگر مخلوط هم دخالت میکنند. بنابر این باید درجه جوش مخلوط ترکیبهای غیر قابل اختلاط کمتر از جزئی باشد که کمترین نقطه جوش را دارد.

آب (با نقطه جوش ۱۰۰ درجه) و بروموبنزن (با نقطه جوش ۱۵۶ درجه) در یکدیگر نامحلولند. این مخلوط در حدود ۹۵ درجه سانتیگراد میجوشد. در این درجه، فشار بخار کل مخلوط برابر با فشار آتمسفر است. همانگونه که طبق نظریه دالتون پیش بینی میشد این درجه کمتر از نقطه جوش هر یک از این دو ماده به صورت خالص است.

مزیت استفاده از تقطیر با بخار آب در این است که در جه حرارت در این تقطیر نسبتا پایین است (کمتر از ۱۰۰ درجه) و این روش برای خالص سازی موادی به کار میرود که نسبت به حرارت حساسند و در حرارتهای بالا تجزیه میشوند. همچنین این روش برای جدا کردن ترکیب، از مخلوط واکنشی که محتوی مقدار زیادی از مواد قیر مانند باشد مفید است.

[h=3]برج تقطیر[/h]برجهای تقطیر با سینی کلاهکدار ، تعداد سینیها در مسیر برج به نوع انتقال ماده و شدت تفکیک بستگی دارد. قطر برج و فاصله میان سینی ها به مقدار مایع و گاز که در واحد زمان از یک سینی می گذرد، وابسته است. هر یک از سینی های برج ، یک مرحله تفکیک است. زیرا روی این سینیها ، فاز گاز و مایع در کنار هم قرار می گیرند و کار انتقال ماده از فاز گازی به فاز مایع یا برعکس در هر یک از سینی ها انجام می شود. 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.

ـ بخشهای مختلف برج تقطیر با سینی کلاهکدار

۱) بدنه و سینیها: جنس بدنه معمولا از فولاد ریخته است. جنس سینی ها معمولا از چدن است. فاصله سینی ها را معمولا با توجه به شرایط طراحی ، درجه خلوص و بازدهی کار جداسازی بر می گزینند. در بیشتر پالایشگاههای نفت ، برای برجهای تقطیر به قطر ۴ft فاصله میان ۵۰ ۱۸ سانتیمتر قرار می دهند. با بیشتر شدن قطر برج ، فاصله بیشتری نیز برای سینی ها در نظر گرفته می شود.

۲) سرپوشها یا کلاهکها: جنس کلاهکها از چدن می باشد. نوع کلاهکها با توجه به نوع تقطیر انتخاب می شود و تعدادشان در هر سینی به بیشترین حد سرعت مجاز عبور گاز از سینی بستگی دارد.

۳) موانع یا سدها: برای کنترل بلندی سطح مایع روی سینی ، به هر سینی سدی به نام "وییر" (Wier) قرار می دهند 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 سینی ها بالا می رود.

ـ برجهای تقطیر با سینی های مشبک

در برجهای با سینی مشبک ، اندازه مجراها یا شبکه ها 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 می شود که در نتیجه مقدار زیادی بخار با سرعت کم از درون آن مجاری خورده شده گذر خواهد کرد. و می دانیم که اگر سرعت گذشتن گاز از حد معینی کمتر گردد، مایع از مجرا به سوی پایین حرکت کرده بازدهی کار تفکیک کاهش خواهد یافت.

ـ برجهای تقطیر با سینی های دریچه ای

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

۱) انعطاف پذیر: همانطور که از نام آن برمی آید، دریچه ها می توانند بین دو حالت خیلی باز یا خیلی بسته حرکت کنند.

۲) صفحات اضافی: در این نوع سینیها ، دو دریچه یکی سبک که در کف سینی قرار می گیرد و دیگری سنگین که بر روی سه پایه ای قرار گرفته ، تعبیه شده است. هنگامی که بخار کم باشد، تنها سرپوش سبک به حرکت در می آید. اگر مقدار بخار از حد معینی بیشتر باشد، هر دو دریچه حرکت می کنند.

[h=3]مقایسه انواع گوناگون سینی ها[/h]در صنعت نفت ، انواع گوناگون سینی ها در برجهای تقطیر ، تفکیک و جذب بکار برده می شوند. ویژگیهایی که در گزینش نوع سینی برای کار معینی مورد توجه قرار می گیرد، 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 سینی های کلاهکدار بکار برده می شوند، برای مقایسه مشخصات سینی های دیگر ، آنها را نسبت به سینی های کلاهکدار ارزیابی می کنند.

[h=3]برجهای انباشته[/h]در برجهای انباشته ، بجای سینی ها از تکه ها یا حلقه های انباشتی استفاده می شود. در برجهای انباشته حلقه ها یا تکه های انباشتی باید به گونه ای برگزیده و در برج ریخته شوند که هدفهای زیر عملی گردد.

۱) ایجاد بیشترین سطح تماس میان مایع و بخار

۲) ایجاد فضا مناسب برای گذشتن سیال از بستر انباشته

[h=3]جنس مواد انباشتی[/h]این مواد باید چنان باشند که با سیال درون برج ، میل ترکیبی نداشته باشند.

[h=3]استحکام مواد انباشتی[/h]جنس مواد انباشتی باید به اندازه کافی محکم باشد تا بر اثر استفاده شکسته نشده و تغییر شکل ندهد.

[h=3]شیوه قرار دادن مواد انباشتی[/h]مواد انباشتی به دو صورت منظم و نامنظم درون برج قرار می گیرند.

۱) پر کردن منظم: از مزایای این نوع پر کردن، کمتر بودن افت فشار است که در نتیجه می شود حجم بیشتر مایع را از آن گذراند.

۲) پر کردن نامنظم: از مزایای این نوع پر کردن ، می توان به کم هزینه بودن آن اشاره کرد. ولی افت فشار بخار در گذر از برج زیاد خواهد بود.

[h=3]مقایسه برجهای انباشته با برجهای سینی دار[/h]در برجهای انباشته ، معمولا افت فشار نسبت به برجهای سینی دار کمتر است. ولی اگر در مایع ورودی برج ، ذرات معلق باشد، برجهای سینی دار بهتر عمل می کنند. زیرا در برجهای انباشته ، مواد معلق ته نشین شده و سبب گرفتگی و برهم خوردن جریان مایع می گردد. اگر برج بیش از حد متوسط باشد، برج سینی دار 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 سینی دار می توان 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 سینی دار ، آسانتر انجام می گیرد. 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.

[h=2]نکات مهم در انجام عمل تقطیر:[/h]۱) از دستگاه تقطیری که رابط های آن شل باشند ممکن است بخارهای قابل اشتعالی که باچراغ بونزن مجاور مشتعل شود (نشت کند). دستگاهی که گیره های آن سفت بسته شده باشند ممکن است ضمن کار آزمایشگاهی در اثر فشار به نقطه ی شکست خود برسد و علاوه بر خطرات فیزیکی که شیشه شکسته دارد باعث پخش مواد قابل اشتعال یا سوزان شود.

۲) در بستن گیره باید دهانه گیره با قطعه شیشه ای که به آن بسته می شود به صورت موازی قرار گیرد. این حالت باعث می شود که گیره بدون کج کردن شیشه بسته شود وموجب شکستن شیشه یا شل کردن رابط دیگری نشود.قبل از اطمینان از وضعیت درست قطه ی شیشه ای و همترازی صحیح گیره آن را سفت نکنید.

۳)در تقطیر ساده دستگاهی که به کار می رود در انتهای گیره خنک کننده به هوا راه داردو از این راه تعادل فشار برقرار می شود.در آزمایشگاه هیچگاه نباید یک دستگاه بسته را حرارت داد. چنان چهت تعادل فشاربرقرار نشود انبساط مواد در دستگاه فشار را زیاد ی کند و این عمل ممکن است باعث انفجار دستگاه شود.

۴)در این آزمایشات باید توهجه داشت که موادی مثل بنزن و تولوئن باید خشک باشند.چنان چه از خشک بودن آنها اطمینان ندارید برای خشک کدن هر یک می توانید ۵۰میلی لیتر از آن را در دستگاه تقطیرساده ای بریزید و تقطیر کنید تا مایع مقطر کدورتی را نشان ندهد.تقطیر را قطع کنید و باقی مانده تقطیر (نه مایع مقطر)را در آزمایش تقطیر جز به جز به کار برید.این روش برای خشک کردن حلال های مر طوبی مناسب است که با آب آزئو تروپ با جوشش مینی مم می دهند.

۵) هنگامیکه مایع قابل اشتعالی را در حالت تقطیر یا رفلاکس حرارت می دهید اطمینان حاصل کنید که تمام رابط ها نحکم و عاری از فشار باشند.در موقعی که مایع بسیار فراری را گرم می کنید بهتر است که یک لوله لاستیکی را به دهانه باز دستگاهی متصل می کنید و لوله را از لبه بالای میز کار بگذرانید.و آن را از چرا گاز خود دور کنید.

۶)هرگز نگذارید که یک محصول تقطیر قابل اشتعال به خصوص اگه نزدیک به شعله نفر پهلویی شما باشد آزادانه از خنک کننده به ظرف گیرنده ای که چند اینچ پایین تر از آن است بچکد.برای هدایت محصول تقطیر به ظرف گیرنده از یک مبدل استفاده کنید.

[mbnh 11]

همه مهندسین در زندگی خود لحظه هایی را به یاد دارند که سعی کرده اند شغل خود را برای یک دوست و یا فامیل شرح دهند. این تجربه برای همگی آن ها به خصوص مهندسین شیمی دردناک بوده است.این موضوع از آنجا ناشی می شود که مردم اغلب درک درستی از مهندسی ندارند به خصوص رشته مهندسی شیمی که تفاوت زیادی بین معنای ظاهری و مفهوم باطنی آن وجود دارد. لغت مهندس شیمی (Chemical Engineer)، در ظاهر معانی زیر را به ذهن متبادر می سازد:

[مهندس مملکت 1408]

Unit operation:a030:

خیلی خوب بلد بودم چون کاربردی ترین درس مهندسی شیمی تو صنعت هست و به آدم حس مهندس بودن میده