نظام تقطير
استخلاص وتقطير
معدات أنظمة التقطير التجزيئي — كراسة المواصفات التفصيلية للمنتج
1. نظرة عامة على المنتج
معدات أنظمة التقطير التجزيئي هي وحدة تقطير متكاملة تحقق فصلاً عالي النقاء استناداً إلى اختلاف التطايرية (أو التطايرية النسبية) بين المكونات عند الدرجة نفسها من الحرارة. يتكامل النظام من برج التقطير وإعادة الغليان والمكثف ونظام الارتداد ووحدة التحكم والمعدات المساعدة، ويُصنع الهيكل الرئيسي من الفولاذ المقاوم للصدأ أو الفولاذ الكربوني المقاوم للتآكل، ويناسب تنقية المذيبات العضوية وفصل المنتجات الكيميائية واسترجاع المذيبات وعمليات تنقية الكيمياء الدقيقة. وتتميز المعدات بدقة فصل عالية ومرونة تشغيلية كبيرة واستهلاك طاقة منخفض واستقرار في التشغيل المستمر ودرجة عالية من الأتمتة الذكية.
2. مبدأ العمل
يدخل سائل التغذية، بعد تسخينه مسبقاً إلى الدرجة المحددة، إلى صينية أو مقطع معبّأ معين داخل برج التقطير. يوفر مُعِيد الغليان في قاع البرج بخاراً صاعداً، بينما يُكثّف مكثف القمة البخار إلى سائل، يُسحب جزء منه كمنتج القمة ويعود الباقي إلى القمة كارتداد (راجع). يتلامس البخار الصاعد وسائل الارتداد النازل تلامسات متعددة على سطح الصواني أو الحشوات محققاً انتقال الكتلة والحرارة. تتركز المكونات سهلة التطاير تدريجياً في قمة البرج، وتتركز المكونات ثقيلة التطاير في القاع، فيُحصل على منتجات مطابقة لتركيزات مطلوبة في القمة والقاع معاً.
3. أنواع التصميم
برج التقطير الدوري (الدفعي): برج متعدد الاستخدامات، يناسب فصل دفعات صغيرة وتنوع المنتجات.
برج التقطير المستمر: التغذية والتفريغ مستمران، كفاءة عالية واستهلاك طاقة منخفض، يناسب الإنتاج واسع النطاق.
البرج ذو الصواني: مزوّد بصواني مثقبة أو صمامية أو قبَعية، يناسب الأنظمة ذات السيولة الكبيرة أو المحتوية على مواد صلبة أو المعرّضة للترسّب.
البرج المعبّأ (بالحشوات): مزوّد بحشوات منظمة أو سائبة، هبوط ضغط منخفض واحتفاظ أقل بالسائل، يناسب فصل المواد الحساسة حرارياً أو ذات عدد أطباق نظرية مرتفع.
برج التقطير بالاستخلاص: يُدخل مذيب استخلاصي لتغيير التطايرية النسبية، ويُستخدم لفصل الخلائط متقاربة الغليان أو الأزيوتروبية.
برج التقطير التفاعلي: يدمج التفاعل الكيميائي مع التقطير في جهاز واحد لرفع نسبة التحويل والانتقائية.
نظام التقطير بمضخة الحرارة: يستعيد الحرارة الكامنة لأبخرة قمة البرج بمضخة حرارة لإعادة غليان القاع، ما يخفض استهلاك الطاقة بشكل كبير.
4. المواصفات الفنية التفصيلية
4.1 المواصفات الشائعة للمعدات الرئيسية
نطاق قدرة المعالجة: من 50 kg/h إلى 50000 kg/h؛ نطاق قطر البرج: DN200 ~ DN3000 mm؛ ارتفاع جسم البرج: 8.0 m ~ 55.0 m (حسب عدد الأطباق النظرية ومتطلبات الفصل)؛ ضغط التشغيل: 0.01 MPa (مطلق) ~ 3.0 MPa؛ عدد الأطباق النظرية: 5 ~ 120؛ نسبة الارتداد: 0.5 ~ 20
4.2 جدول مطابقة قدرة المعالجة مع معايير المعدات
الجدول
| الموديل | قدرة المعالجة (kg/h) | قطر البرج DN (mm) | ارتفاع جسم البرج (m) | الأطباق النظرية | قدرة التسخين (kW) | مساحة التكثيف (㎡) | الأبعاد طول × عرض × ارتفاع (m) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| JR-200 | 200 | 250 | 10.0 | 20 | 30 | 10 | 2.0×1.2×11.5 |
| JR-500 | 500 | 400 | 12.0 | 25 | 60 | 20 | 2.5×1.8×14.0 |
| JR-1000 | 1000 | 600 | 15.0 | 30 | 120 | 40 | 3.2×2.2×17.0 |
| JR-2000 | 2000 | 800 | 18.0 | 35 | 240 | 80 | 3.8×2.8×20.5 |
| JR-5000 | 5000 | 1200 | 25.0 | 40 | 600 | 180 | 5.0×3.5×28.0 |
| JR-10000 | 10000 | 1600 | 32.0 | 45 | 1200 | 350 | 7.0×4.5×35.0 |
ملاحظة: تُحتسب قدرة المعالجة على أساس تدفق التغذية، ويمكن تعديل التصميم والمعايير وفق خصائص المادة ومتطلبات الفصل.
4.3 ظروف التصميم
الجدول
| بند المعيار | نطاق القيم | ملاحظات |
|---|---|---|
| ضغط التصميم | -0.1 MPa ~ 3.0 MPa | يغطي التقطير الفراغي والجوي والمضغوط |
| درجة حرارة التصميم | -10°C ~ 350°C | تُحدد وفق درجة الحرارة المسموح بها للمواد |
| ضغط التشغيل | جوي / فراغي (≥0.01 MPa مطلق) / مضغوط | يُختار وفق متطلبات العملية |
| هبوط الضغط في البرج | ≤ 5 kPa (برج معبّأ) / ≤ 20 kPa (برج ذو صواني) | أساس التصميم |
| نسبة الارتداد | 0.5 ~ 20 | قابلة للضبط أثناء التشغيل |
| نقاء منتج القمة | وفق متطلبات العملية، حتى 99.9% | توازن متعدد المراحل |
4.4 معايير المكونات الأساسية
الجدول
| المكوّن | المواصفة / المادة | المعيار |
|---|---|---|
| جسم برج التقطير | حشوات منظمة / صواني، SUS304/SUS316L | قطر البرج DN200~3000، فلنشات مقاطع أو لحام كلي |
| إعادة الغليان | أنبوبي غلافي / غشائي هابط، SUS316L | حمل حراري 30~3000 kW |
| مكثف القمة | أنبوبي غلافي / لوحي حلزوني، SUS316L | مساحة تكثيف 5~500 ㎡ |
| خزان الارتداد | عمودي / أفقي، SUS304/SUS316L | سعة 20~5000 L |
| نظام التفريغ الفراغي | مضخة حلقة سائلة + مجموعة مضخات روتس | فراغ أقصى ≤0.01 MPa |
| سخّان التغذية المسبق | أنبوبي غلافي / لوحي، SUS316L | تسخين مسبق إلى نقطة الغليان أو الدرجة المحددة |
| نظام التحكم | PLC/HMI، قياس آني للحرارة والضغط والتدفق | ضبط تلقائي لنسبة الارتداد وقدرة التسخين |
5. اختيار المواد (مقارنة بالمعايير الدولية)
الجدول
| الجزء | الصين GB | ASTM/AISI | DIN EN | الخصائص |
|---|---|---|---|---|
| جسم البرج / الأجزاء الداخلية | S30408 (304) | 304 / S30400 | 1.4301 | مقاومة عامة للتآكل، يناسب المذيبات العضوية والماء والحمضيات/القلويات الضعيفة |
| جسم البرج / الأجزاء الداخلية | S31603 (316L) | 316L / S31603 | 1.4404 | يحتوي الموليبدينوم، مقاومة لأخاديد التآكل الكلورية، يناسب الأنظمة الكلورية والكيماويات عالية النقاء |
| أنابيب المبادلات الحرارية | S31603 (316L) | 316L | 1.4404 | تبادل حراري فعال ومقاومة للتآكل |
| الحشوات (المنظمة) | S31603 (316L) | 316L | 1.4404 | مساحة سطح نوعية عالية وهبوط ضغط منخفض |
| الحشوات (السائبة) | S31603 / سيراميك / جرافيت | 316L / Ceramic / Graphite | 1.4404 / — | تُختار حسب قابلية الوسط للتآكل |
| حشيات الإحكام | PTFE / جرافيت مرن | PTFE / Graphite | — | تتحمل الحرارة والضغط وتوافق كيميائي جيد |
| غلاف العزل | فولاذ مجلفن / SUS304 | Galv. Steel / 304 | DX51D / 1.4301 | حماية وعزل حراري |
6. مجالات التطبيق النموذجية
البتروكيماويات: فصل الأروماتيات والألكانات، تنقية زيوت المذيبات، فصل مكوّنات البنزين.
الكيمياء الدقيقة: تنقية واسترجاع المذيبات العضوية كالكحولات والكيتونات والإسترات والإيثرات.
الصناعة الدوائية: تنقية وسطاء الأدوية، استرجاع المذيبات، وحدات الفصل في إنتاج المواد الفعالة (API).
الأغذية والعطور: تقطير الكحول الغذائي، تنقية العطور الطبيعية، فصل منتجات كيمياء الزيوت.
الهندسة البيئية: الاسترداد القيّم للمذيبات العضوية من النفايات السائلة الصناعية وتقليلها.
كيماويات الإلكترونيات: تنقية الكواشف فائقة النقاء والمذيبات بدرجة إلكترونية.
7. معايير التصميم والشهادات (اعتراف دولي)
الجدول
| المعيار / الشهادة | الوصف |
|---|---|
| GB/T 150 / GB/T 151 | قواعد التصميم الصينية للأوعية المضغوطة |
| ASME VIII Div.1 | الكود الأمريكي للأوعية المضغوطة (ختم U اختياري) |
| PED 2014/68/EU | توجيه الاتحاد الأوروبي لمعدات الضغط (علامة CE) |
| ATEX / IECEx | شهادة مقاومة الانفجار (اختياري) |
| GMP | قواعد ممارسات التصنيع الجيدة (تصميم صحي/نظافي) |
| FDA 21 CFR | مطابقة المواد الملامسة للأغذية (اختياري) |
| ISO 9001:2015 | نظام إدارة الجودة |
8. خيارات التخصيص
تخصيص عملية الفصل: تقطير أزيوتروبي، تقطير بالاستخلاص، تقطير تفاعلي، تقطير بمضخة حرارة وغيرها.
اختيار الأجزاء الداخلية: حشوات معدنية منظمة، حشوات سائبة، صواني صمامية، صواني مثقبة، صواني قبَعية.
طرق التسخين: بخار، زيت حراري، تسخين كهربائي، ماء ساخن عالي الحرارة والضغط.
إعداد درجة الفراغ: تفريغ بسيط، تقطير عالي الفراغ، توافق مع مضخات روتس والانتشار وغيرها.
مستوى الأتمتة: تحكم PLC مؤتمت بالكامل، نظام تحكم موزع DCS، تحليل تركيبي آني، مراقبة عن بُعد وإدارة بيانات.
التصميم الإنشائي: وحدة متحركة على قاعدة (سكيد)، إطار متعدد الطوابق، تقسيم نظيف عابر للجدار.
المعالجة السطحية: التخليل والتمرير، تلميع ميكانيكي، تلميع مرآوي صحي (Ra ≤ 0.4 μm).
معايير الوصلات: فلنشات HG/T 20592، ASME B16.5، EN 1092، JIS B2220، أو مشابك تثبيت صحية سريعة.
متطلبات مواد خاصة: فولاذ مزدوج (دوبلكس)، تيتانيوم، هاستيلوي، مونيل وغيرها.
9. المعطيات المطلوبة للطلب
تركيبة التغذية ونسب المكونات (مكونات الخليط)
معدل التغذية (kg/h أو t/d)
حالة التغذية (الحرارة، الضغط، الطور)
نقاء أو مواصفات منتج القمة ومنتج القاع المطلوبة
متطلبات معدل الاسترجاع أو المردود
ظروف المرافق في الموقع (ضغط البخار، حرارة ماء التبريد، القدرة الكهربائية وغيرها)
متطلبات مقاومة الانفجار والسلامة
الشهادات أو المعايير المستهدفة (ASME/PED/GB/GMP وغيرها)
قيود المساحة وبيئة التركيب