انواع فرآیند تقطیر

 تقطیر پیوسته

در برج های تقطیر پیوسته، یک جریان خوراک به صورت دائم وارد برج می شود این جریان قطع نمی شود مگر اینکه برای برج یا واحدهای مجاور مشکلی ایجاد شود این خوراک معمولاً از وسط وارد برج می شود. قسمتی از برج که در بالای نقطه خوراک دهی قرار گرفته، قسمت جذب یا
غنی سازی برج است و قسمتی که در پایین این نقطه قرار گرفته، قسمت بازیابی یا دفع نامیده
می شود. در قسمت غنی سازی، فاز بخار هنگام بالا رفتن توسط فاز مایع شسته شده و در اثر تماس با مایع جزء یا اجزاء غیر فرار موجود در آن جذب مایع می گردد. مایع مورد نیاز این قسمت از سرد شدن قسمتی از بخارات خارج شده از بالای برج تآمین می شود. محصولاتی که از بالای برج خارج
می شود محصول تقطیر شده است که دارای درصد بسیار زیادی از اجزاء فرارتر است این مواد
می تواند به صورت مایع، بخار یا مخلوطی از آن دو باشد. در قسمت پایین برج در اثر تماس فاز گاز با مایع، اجزاء فراتر از فاز مایع جدا و جذب فاز گاز می شوند. مایعی که از پایین برج خارج
می شود شامل درصد زیادی از جزء غیر فرار است و محصول باقیمانده نامیده می شود. با توجه به تغییر غلظت اجزاء در طول برج درجه حرارت در طول برج متغیر است. به طور مثال دمای بالای برج به دلیل وجود اجزاء فرارتر و سبک تر، پایین تر از دمای قسمت پایین برج می باشد.

 تقطیر ناپیوسته

تقطیر ناپیوسته زمانی مناسب است که محصولات به مقدار کم، ولی با ارزش شیمیایی بالا مورد نیاز باشند. بیشترین فایده استفاده از یک برج تقطیر ناپیوسته قابلیت انعطاف آن می باشد. برخلاف برج تقطیر پیوسته که فقط برای یک ترکیب مشخص طراحی و استفاده می شود، در یک سیستم تقطیر ناپیوسته مخلوط های مختلفی را با تغییر دادن شرایط برج می توان تقطیر کرد. اشکال اصلی استفاده از یک سیستم تقطیر ناپیوسته این است که از ترکیباتی که در مقابل حرارت مقاومت ندارند
نمی توان استفاده نمود، چرا که انرژی مورد نیاز این نوع تقطیر بالاتر می باشد. تجهیزات سازنده یک سیستم تقطیر ناپیوسته شامل یک برج تقطیر، یک کندانسور و یک ریبویلر می باشد.

برج تقطیر، محیط مناسبی را برای رسیدن فاز گاز و مایع در حالت تعادل فراهم می کند.
برج می تواند سینی دار و یا پرشده باشد. (معمولاً از این برج ها در صنعت پتروشیمی در واحدهای پلیمری برای جداسازی مواد جامد از مایع نیز استفاده می شود. مانند جداسازی پلیمرهای با جرم مولکول پایین CMP در واحدهای HDPE در یک برج تقطیر ناپیوسته )

 تقطیر اتمسفری

از پارامترهای مهم در عملیات تقطیر فشار و دمای برج می باشد. تقطیر اتمسفری، یک فرآیند جداسازی ترکیبات با نقطه جوش پایین تر است که در فشار محیط انجام می شود. برج تقطیر اتمسفری در جداسازی نفت خام مثال واضحی از این مورد است، در این فرآیند نفت خام را تا دمای °C 300 گرم کرده و وارد برج می کنند. در این برج فرآورده های نفتی به ترتیب برحسب نقطه جوش از یکدیگر جدا می شوند. به این ترتیب که از بالای برج سبک ترین مواد و از قسمت های جانبی فرآورده های میان تقطیر بدست می آیند. برج تقطیر اتمسفری معمولاً دارای 30 تا 50 سینی می باشد که درحدود 5 تا 8 سینی برای خارج کردن فرآورده ها در نظر گرفته می شود از فرآورده های برج تقطیر اتمسفری می توان گازهای سبک هیدروکربنی که شامل متان و اتان، گاز مایع شامل پروپان و بوتان ، نفتا، بنزین، نفت سفید و سوخت جت، گازوئیل، روغن موتور، باقیمانده اتمسفری را نام برد.

در صنعت پتروشیمی نیز بسیاری از برج ها در شرایط اتمسفریک کار می کنند برج تقطیر آب و هگزان در واحد  HDPEو برجHead Column  در واحد EDC/VCM نمونه هایی از این موارد هستند.

 تقطیر در خلاء

فرآیند تقطیر در خلاء برای جداسازی مواد سنگین و با نقطه جوش بالا استفاده می شود.
به طور مثال، باقیمانده اتمسفری از سازنده های سنگین تر تشکیل شده است که برای تقطیر آن، حرارت بیشتری لازم است که این حرارت موجب شکست حرارتی مولکول ها می شود. برای جلوگیری از این امر، تقطیر باقیمانده اتمسفری را در برجی که در فشار پایین تر کار می کند انجام می دهند. در فشار پایین تر ترکیبات در دمای کمتری جوشیده و در نتیجه حرارت موجود موجب تجزیه مولکول ها نمی شود. این عمل در فشار بین mmHg 40-15 انجام می شود. برای ایجاد خلاء در برج، از اژکتورهای بخار و کندانسورهای بارومتری استفاده می شود. مقدار و ابعاد این تجهیزات بستگی به خلاء مورد نیاز دارد. با توجه به پایین بودن فشار در برج تقطیر خلاء، حجم بخارات تولید شده به ازای واحد حجم خوراک خیلی بیشتر از حجم آنها دربرج تقطیر اتمسفری است و به همین دلیل قطر برج های خلاء بیشتر از برج های اتمسفری می باشد. تعداد سینی های برج تقطیر در خلاء معمولاً بین 8 تا 20 عدد می باشد. از برج تقطیر خلاء واحد کراکینگ تأخیری، واحد کاهش گرانروی، واحد کراکینگ کاتالیستی و واحد کراکینگ با بخار استفاده می شود. این برج در فرآیندهای پتروشیمی در واحد EDC برای جداسازی مواد سنگین همراه با EDC استفاده می شود.

تقطير آزئوتروپ  

در مواردي كه تفكيك اجزاء يك مخلوط دو جزئي بسيار سخت و يا به طور كلي غير ممكن باشد مي توان از تقطير آزئوتروپ استفاده كرد.اين تقطير در حقيقت يك نوع تقطير چند جزئي است زيرا با اضافه كردن جزء سومي به مخلوط دو جزئي انجام مي پذيرد. اگر فراريت نسبي در يك مخلوط دو جزئي بسيار كوچك باشد، براي تفكيك اجزاء توسط عمل تقطير و بدست آوردن فرآورده هاي نسبتاً خالص لازم است نسبت مايع برگشتي به برج را زياد اختيار كرد. در نتيجه مقدار گرمائي كه براي عمل تقطير لازم است افزايش مي يابد و گذشته از آن به علت افزايش جريان مايع درداخل برج سطح مقطع برج افزايش مي يابد و همچنين براي بدست آوردن فرآورده هاي نسبتاً خالص تعداد سيني هاي مورد نياز نيز زياد مي شود. به عبارت ديگر، درچنين حالتي استفاده از تقطير معمولي بسيار مشكل است. درحالت ديگري كه منحني تعادل بخار- مايع يك مخلوط دو جزئي شامل نقطه آزئوتروپ باشد، بدست آوردن فرآورده هاي نسبتاً خالص توسط تقطير معمولي
غير ممكن است. تحت اين شرايط ممكن است جزء سومي را به نام عامل جدا كننده که خود بتواند يك نقطه آزئوتروپ با يكي از اجزاء مخلوط اوليه تشكيل دهد به طوريكه فراريت مخلوط آزئوتروپ حاصله نسبت به جزء ديگر بسيار زياد باشد تا بتواند به آساني از آن جدا گردد.

 تقطير استخراجي

تقطير استخراجي نيز از حالات ويژه تقطير چند جزئي است و از بسياري جهات شبيه تقطير آزئوتروپ است. از اين روش تقطير نيز در مواردي استفاده مي شود كه تفكيك اجزاء يك مخلوط دو جزئي با تقطير معمولي به آساني صورت نگيرد و يا به طور كلي غير ممكن باشد. در اين روش جسم سومي به نام حلال به مخلوط دو جزئي افزوده مي شود تا در نتيجه آن فراريت نسبي در مخلوط دو جزئي اوليه افزايش يابد و تفكيك اجزاء آن توسط تقطير عملي شود. از ويژگي هاي لازم براي حلال اين است كه فراريت آن نسبتاً كم باشد تا به اين ترتيب درحين عمل تقطير به ميزان
قابل توجهي تبخير نگردد.

 تقطير مولکولي

تقطير مولکولي در فشارهاي بسيار كم صورت مي گيرد. اينگونه تقطير براي تفكيك موادي كه درمقابل گرما حساسيت دارند در فشار مطلق در حدود mmHg 003/0 به كار مي رود.

در دستگاه هاي معمولي تقطير، يكنواخت بودن غلظت در فاز مايع، توسط غليان و همچنين تلاطم حاصله از حركت در هم مايع تضمين مي گردد. پديده هاي فوق در دستگاه هاي تقطير مولکولي موجود نمي باشد و به اين جهت فاز مايع به صورت لايه نازكي بر روي سطح جامدي حركت داده مي شود تا سطوح تبخير شده پيوسته توسط سطوح جديدي از مايع جايگزين شود و در عين حال مقدار موجودي مايع در دستگاه نيز نسبتاً كم باشد.