برج تقطیر را می توان قلب یک پالایشگاه در نظر گرفت. این حالت مانند دیگ بخار، دیگ روغن داغ و مبدل حرارتی برای کاخانه ها می باشد. از برج تقطیر به منظور جداسازی مشتقات نفتی استفاده می شود. اساس کار برج ها افزایش سطح تماس بین فازها می باشد که این افزایش ممکن است توسط سینی یـا پـرکن تامین شود. چگونگی تماس گاز و مایع بسته به نوع وسیله متفاوت است. در برخی از برج هاي پرشده براي بهبـود توزیع و افزایش سطح، هر بستر پرکن را روي یک سینی قرار می دهند. برخی دیگر از انواع سینی ها، مایع صرفا مانند دوش پایین میریزد و گاز از روی فیلم مایع عبور میکند. انواع دیگـر سـینی هـا، اسـاس کـار تولیـد حبـاب و گذراندن آن از داخل لایه اي از مایع است.

در ساخت برج ها بر حسب شرایط عملیاتی و خوردگی میتوان از انواع مواد مانند شیشه، فلـزات، فلـزات بـا آستر شیشهاي، کربن نفوذ ناپذیر و … استفاده کرد. عموماً شکل برج ها به صـورت اسـتوانه اي اسـت. در برج هـاي کوچک به منظور تمیز کردن دریچه هایی در اطراف آن نصب میکنند و در برج هاي بزرگ به ازاء هر ده سـینی، یک راه ورود (way Man) به برج در نظر میگیرند.

سینی ها را عموما از ورق هاي فلزي و در صورت لـزوم از آلیاژهاي بخصوص می سازند. ضخامت سینی ها با توجه بـه میـزان خـوردگی مجـاز قابل تعیین هستند. بـراي جلوگیري از حرکت سینی در اثر تغییـرات حرکـت گـاز، سـینی هـا بـه بدنـه بـرج وصـل و نیـز از میلـه هـاي نگهدارنده در زیر آنها استفاده می نمایند.

برج تقطیر سینی دار

برج هاي سینی دار مهم ترین نوع برج تقطیر هستند که در مراکز مهم صنعتی مانند پالایشگاه ها از آنها استفاده می شود. لفظ سینی دار به این دلیل به این برج ها اطلاق می شود که داخل برج به فواصل معینی صفحههاي فلزي سوراخداري که بعداً در مورد آنها بحث میکنیم قرار داده شده است. این برج ها به ارتفاعهاي مختلفی ساخته می شود که ممکن است از چند متر تا بیش از 50 متر متغیر باشد. قطر این برج ها نیز ممکن است تا بیش از 5 متر هم ساخته شود.

سینی هاي غربالی

سینی غربالی عبارت است از یک صفحه مشبک که از سوراخهاي آن حبابهاي گاز تولید و پس از گذشتن از لایه مایع روي سینی به سمت بالا حرکت میکند. از مزایــاي ایـن ســینیهــا بــه مــیتــوان قیمــت ارزان آنهــا و همچنــین ظرفیــت بــالا در مقایــسه بــا انــواع دریچه اي (Valve) و فنجانی (Cap) اشاره کرد. مزیت دیگر این سینی ها افت فشار کـم آنهـا اسـت کـه مجموعـا کمک می کند که در طراحی ها در صورتی که مشکل عمده اي در میان نباشد، آن را به عنوان اولین انتخاب در نظر میگیرند.

سینی های دریچه اي

این نوع از سینی عبارت است از یک صفحه سـوراخ دار کـه هـر سـوراخ مجهـز بـه یـک صـفحه کوچـک (دیسک) متحرك است. سوراخها و صفحه ممکن است مدور و یا مستطیل شکل باشند. در دبی کم بخار، صفحه بر روي سوراخ مستقر و آنرا به نحوي میپوشاند که مایع چکه نکند. با افزایش دبی بخـار دریچـه در امتـداد قائم به طرف بالا حرکت کرده و مجرا را براي عبور بخار باز میکند.

حرکت قائم صفحه توسـط یـک قفـس یـا پایه هاي نگهدارنده محدود می شود. بعلاوه پایه ها و قفس مانع از حرکـت افقـی دریچـه مـیشـوند.از مزایـاي ایـن سینی ها میتوان به قیمت مناسب آن مقایسه با نوع Tray Cap اشاره کرد. یکـی دیگـر از مزایـاي ایـن سـینی انعطاف پذیري این سینی به تغییرات دبی بخار ورودي است.

کاربرد برج تقطیر

مهمترین کاربرد برج هاي تقطیر، در تصفیه نفت خام است. محصولات حاصل از نفت خام، نظیر بنزین،نفـت سفید، گازوئیل، سوخت ها و روغن هاي روان کننده هر یک مخلوطی از صـدها هیـدروکربن مـیباشـند. تعـداد ایـن سـازندگان هیـدروکربنی بـه انـدازه اي زیـاد اسـت کـه تـشخیص نـوع و ویژگی های آنهـا بـه آسـانی امکـان پـذیر نیست. خوشبختانه بدست آوردن مواد خاصی از این ترکیبات مورد نظر نمی باشد بلکه خـواص کلـی آنهـا مطـرح است. بنابراین ویژگیهاي محصولات را میتوان به صورت محدوده جوش، چگـالی، ویـسکوزیته و غیـره در نظـر گرفت.

برج هاي تقطیر در جداسازي ترکیباتی بکار میروندکه خواص آنها به نحوي اسـت کـه بـه وسـیله روشـهاي فیزیکی ساده نمیتوان آنها را از هم جدا کرد . این روش جداسازي را بر اساس توزیع مواد بـین فاز هـاي مـایع و گاز انجام میدهد. لذا در مواردي به کار میرود که کلیه سازندگان در هر دو فاز موجود باشند. شرط لازم براي اینکه بتوان از تقطیر براي جداسازي دو جزء استفاده کرد این است که نقطه جوش دو ترکیب به انـدازه کـافی از هم فاصله داشته باشد.

معایب برج تقطیر

یکی از اشکالات موجود در برج ها پدیده ماندگی (Entrainment) می باشـد کـه همـان کـشیدگی قطـرات مایع توسط جریان گاز می باشد. سرعت زیاد گاز سبب می شود قطرات ریزي از مایع در گازبـه طـرف سـینی بـالا حرکت کند که باعث کاهش بازده می شود. با افزایش (Entrainment) ارتفاع مایع افزایش می یابد و افـت فـشار گـاز زیاد می شود در نهایت پدیده طغیان (Flooding) رخ می دهد، کـه انـسداد بـرج را به همراه دارد و جریـان گـاز از وضعیت عادي خارج، مایع نیز ممکن است از لوله خروجی بالاي برج خارج گردد.

در صورتی کـه شـدت گاز خیلی کم باشد قسمت اعظم مایع ممکن است از منافذ صفحه به پایین چکه کند (Weeping) و لذا جریان مـایع در سراسر سینی وجود نخواهد داشت. اگر جریان گاز فوق العاده کم باشد تمامی مایع از منافذ به پـایین ریختـه و اصولاً مایعی به محل ریزش مایع نخواهد رسید به این حالت نیز Dumping می گویند.