سیستم های صنعتی در صنایع شیمیایی
در صنایع شیمیایی، انواع مختلفی از دستگاه ها استفاده می شود که هر کدام برای هدف خاصی طراحی و ساخته شده اند. مثلا، با یک نوع راکتور خاص می توان ایزوتوپ های اورانیوم را برای غنی سازی جدا کرد و در یک نوع راکتور دیگر، می توان آلکیلاسیون ترکیبات آروماتیک را انجام داد. بسته به هدفی که برای سیستم تعریف می شود، ساختار دستگاه ها نیز متفاوت خواهد بود.
شمای کلی یک راکتور هسته ای
اما آن چه مهم است، اینجاست که به طور کلی، می توانیم یک دسته بندی ساده برای تجهیزات صنعتی مورد استفاده در صنایع شیمیایی داشته باشیم. در ادامه، به برخی از مهم ترین سییستم های موجود در صنایع شیمیایی می پردازیم و در مقالات بعدی، درباره تک تک آن ها صحبت خواهیم کرد.
راکتور های شیمیایی
در صنایع شیمیایی، راکتور ها با اهداف مختلفی طراحی و ساخته می شوند و همچنین در هر شاخه از صنایع شیمیایی، طراحی های ویژه ای برای آن ها وجود دارد. به طور کلی، یک راکتور شیمیایی، جایی است که واکنش اصلی در آن انجام می شود.
این دستگاه متناسب با هدفی که برای آن تعریف می شود، می تواند از جنس های مختلفی ساخته شود. مثلا در کار های حساس دارویی، از راکتور های شیشه ای استفاده می شود و یا در مواردی که با اسید های قوی سر و کار داشته باشیم از راکتور های استیل 316 استفاده می شود.
به طور کلی، جنس بدنه راکتور های می تواند از شیشه، آلیاز های فلزی مختلف، پلیمر و… باشد. این راکتور ها بسته به نیاز کاربر، می توانند دارای امکانات مختلفی مثل همزن، کندانسور، دریچه های ورودی و خروجی و… باشند. همچنین می توان بسته به نیاز، این راکتور ها را به صورت تک و یا چند جداره طراحی کرد.
معمولا از طراحی چند جداره، برای راکتور هایی استفاده می شود که قرار باشد در طول فرآیند، سرد یا گرم شوند. به این منظور، از مایعات یا گاز های مختلفی در جداره دوم راکتور، برای ایجاد گرما یا سرما استفاده می شود. این کار را می توان با ریختن یک مایع خاص در جداره دوم انجام داد و یا از لوله کشی های مارپیچی برای این منظور استفاده کرد.
راکتور های شیمیایی در ابعاد مختلفی از 25 میلی لیتری تا چند صد متر مکعبی ساخته می شوند. این راکتور ها بسته به نیاز می توانند تحت فشار یا تحت خلا و… طراحی شوند. همچنین سیستم های مختلفی می توانند به راکتور متصل شده و یک خط تولید بسازند.
نمایی از دو راکتور استیل پیشرفته
سیستم های تقطیر و رفلاکس
یکی از سیستم هایی که می تواند به راکتور اصلی متصل شود؛ سیستم تقطیر یا سیستم رفلاکس است. یک سیستم رفلاکس، از یک کندانسور ساخته شده که بخارات ایجاد شده در راکتور را به آن بر می گرداند. اساس کار یک سیستم رفلاکس، تقطیر بخارات می باشد.
یک سیستم تقطیر بر خلاف سیستم رفلاکس عمل می کند و بخارات ایجاد شده در راکتور را به خارج از آن می برد. تنها تفاوت بین این دو سیستم در این است که، در انتهای کندانسور متصل به راکتور، برای یک سیستم رفکلاس چیزیی متصل نیست. اما در سیستم تقطیر، از یک دو راهی، برای انتقال مایعات جمع شده، به ظرفی دیگر استفاده می شود.
سیستم های تقطیر و رفلاکس، به طور کلی از یک برج تقطیر استفاده می کنند که برای ساخت خود این برج تقطیر، از تکنولوژی و طراحی های متفاوتی استفاده می شود. این برج تقطیر، مستقیما به بالای راکتور متصل می شود و دارای یک سیستم خنک کننده است.
بخارات داغ، در برخورد به لوله های سرد کندانسور به مایع تبدیل می شوند و بسته به این که، سیستم رفلاکس باشد یا تقطیر، یا از سیستم خارج می شوند و یا به راکتور برگردانده می شوند. برج های تقطیر از جنس های مختلفی ساخته می شوند. می توان آن های را از آلیاژ های مختلف ساخت و یا آن ها را با انواع مختلفی از مواد پوشش دهی کرد و…
بسته به نوع کاربرد و خیلی پارامتر های دیگر، می توان از شیشه، انواع مختلف آلیاژ ها و یا حتی از برخی پلیمر ها استفاده کرد. همچنین، می توان سیستم های ترکیبی از شیشه و فلز، فلز و پلیمر و… نیز استفاده کرد. ابعاد یک برج تقطیر و تعداد سینی های تقطیر، کاملا وابسته به هدف دستگاه طراحی می شود.
این برج می تواند از 40 سانتی متر تا 40 متر و یا حتی بلند تر متغیر باشد. اما برج هایی که به منظور ساخت سیستم های رفلاکس ساخته می شوند، معمولا به این بلندی نیستند. برج می تواند از انواع مختلف مبرد ها برای خنک کردن لوله های کندانسور استفاده کند.
نمایی از برج های تقطیر یک کارخانه صنعتی
مثلا می توان از آب، حلال های آلی، سیستم های مبتنی بر مبرد های گازی و… استفاده کرد. یک مبرد گازی مناسب بایستی ضریب ژول تامسون مثبت داشته باشد تا بتواند به عنوان یک مبرد استفاده شود و یک مایع مبرد نیز باید دارای ظرفیت گرمایی کوچکی باشد تا بتواند به راحتی گرما را از بخارات داغ جذب کرده و به محیط برگرداند.
در مقالات بعدی به ادامه بحث شیمی و صنایع شیمیایی می پردازیم و به سراغ معرفی سیستم های بیشتری می رویم. با شیمی دون همراه باشید…
