گروه: 
گروه صنايع غذايي و تبديلي
مجری(های) طرح (داخل پژوهشکده): 
تاریخ شروع: 
1395
تاریخ خاتمه: 
1399
وضعیت: 
خاتمه یافته
محل تامین اعتبار: 
سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران
تقطیر بدون شک متداول­ترین فرایند جداسازی مورد استفاده در صنایع شیمیایی می­باشد. اگر چه تقطیر یک فرایند بالغ محسوب می­شود اما باید در نظر داشت که با مصرف زیاد انرژی همراه است. بر اساس گزارش­ها تقطیر به تنهایی 40 درصد انرژی مورد استفاده در صنایع شیمیایی را در دنیا مصرف می­کند. تقطیر حدود 95 درصد فرایندهای جداسازی مایع و گاز را در صنایع شیمیایی به خود اختصاص داده است. میزان مصرف انرژی برج­های تقطیر در دنیا 3 درصد مصرف انرژی دنیا تخمین زده می­شود. کاربرد آرایش­های پیچیده ستون تقطیر می­تواند منجر به صرفه­جویی اساسی در مصرف انرژی گردد. از این میان سیستم DWC برای جداسازی مخلوط­های سه یا چند جزئی یکی از جذاب­ترین روش­ها می­باشد. زیرا این روش می­تواند منجر به صرفه­جویی اساسی در هر دو مصرف انرژی و هزینه سرمایه گذاری گردد.
گزارش حاضر شامل فعالیت­های انجام گرفته در زمینه طراحی، شبیه سازی، ساخت و راه اندازی یک واحد تقطیر DWC به منظور ارتقاء راندمان انرژی می­باشد. این گزارش شامل هشت فصل است. فصل اول و دوم به ترتیب شامل مقدمه و کلیات مربوط به سیستم DWC می­باشد. فصل سوم به موضوع برج­های پرشده و قسمت­های مختلف و نکات مهم طراحی آن اختصاص داده شده است. فصل چهارم شامل پیشینه تحقیق می­باشد. در فصل پنجم مدلسازی برج­های تقطیر شرح داده شده است. فصل ششم به فعالیت­های مربوط به ساخت و راه اندازی سیستم DWC در این پروژه اختصاص یافته است. در فصل هفتم نتایج حاصل از این تحقیق ارائه شده است. در فصل هشتم نیز جمع‌بندي، نتيجه‌گيري و پیشنهادات ارائه شده است.
فعالیت­های صورت گرفته در این تحقیق به دو قسمت شبیه سازی و تجربی تقسیم شده است. خوراک مورد بررسی شامل سه جزء متانول، 2-پروپانول و نرمال بوتانول است. در قسمت شبیه سازی ابتدا شبیه سازی دو سیستم متداول شامل دو ستون و سه ستون تقطیر متداول به صورت shortcut و rigorous انجام گرفته است و شبیه سازی پارامترهای مختلف با استفاده از آنالیز حساسیت با هدف کاهش بار حرارتی ری بویلر و کندانسور صورت گرفته است. پارامترهای مورد بررسی به دو دسته پارامترهای ساختاری و پارامترهای فرایندی قابل تقسیم است. پارامترهای ساختاری شامل تعداد مراحل هر ستون، شماره مرحله ورود خوراک و شماره مرحله خروج محصول جانبی است. پارامترهای فرایندی شامل نسبت جریان برگشتی، نسبت تقسیم بخار و نسبت تقسیم مایع می­باشد. همچنین برای شرایط بهینه سایزینگ ستون­های تقطیر انجام گرفته است.
در شرایط بهینه برای حالت اول شامل دو ستون تقطیر، مشخصات ستون اول (تعداد مراحل: 31 مرحله، مرحله خوراک: 17، نسبت جریان برگشتی:  95/1) و مشخصات ستون دوم (تعداد مراحل: 13، مرحله خوراک: 7، نسبت جریان برگشتی: 67/0) می­باشد. برای حالت دوم شامل سه ستون تقطیر، مشخصات ستون اول (تعداد مراحل: 17، مرحله خوراک: 9، نسبت جریان برگشتی: 24/0)، مشخصات ستون دوم (تعداد مراحل: 34، مرحله خوراک: 20، نسبت جریان برگشتی: 76/1)، مشخصات ستون سوم (تعداد مراحل: 17، مرحله خوراک: 10، نسبت جریان برگشتی: 13/2) می­باشد. برای شبیه سازی سیستم DWC از مدل شامل چهار برج شامل دو Absorber، یک Rectifier و یک Stripper و دو تقسیم­کننده بخار و مایع استفاده شده است. در شرایط بهینه مشخصات Absorber1 (تعداد مراحل: 16، شماره مرحله خوراک: 8)، مشخصات Absorber2 (تعداد مراحل: 16، شماره مرحله محصول جانبی: 11)، مشخصات Rectifier (تعداد مراحل: 20، نسبت جریان برگشتی: 2)، مشخصات Stripper (تعداد مراحل: 6)، نسبت تقسیم مایع: 65/0و نسبت تقسیم بخار: 35/0 می­باشد. نتایج نشان می­دهد که سیستم DWC در مقایسه با سیستم متداول شامل دو ستون تقطیر دارای 95/19 درصد صرفه جویی برای بار حرارتی ری بویلر و 64/20 درصد صرفه جویی برای بار حرارتی کندانسور  می­باشد. همچنین در مقایسه با سیستم شامل سه ستون تقطیر دارای 37 درصد صرفه جویی بار حرارتی ری­بویلر و 97/37 درصد صرفه جویی بار حرارتی کندانسور می­باشد.
در قسمت تجربی یک سیستم DWC در مقیاس پایلوت در پژوهشکده فناوری­های شیمیایی ساخته، نصب و راه اندازی شده است. سیستم دارای چهار ستون شامل پیش تفکیک کننده، ستون محصول جانبی، ستون غنی­سازی  و ستون عاری­سازی، تانک خوراک (شامل سیستم گرمایش)، ری بویلر، پرکن شیشه­ای، کندانسور، سنسورهای درجه حرارت، پمپ­های پریستالتیک، استراکچر، لوله کشی و اتصالات لازم می­باشد. قطر قسمت­های مختلف ستون 5 و 6 سانتی متر و طول آن با ری­بویلر و متعلقات m 5 می­باشد. ستون از قسمت­های مختلف با طول cm 50 تشکیل شده است که بتوان در صورت لزوم طول قسمت­های مختلف آن را تغییر داد. پرکن شیشه­ای مورد استفاده از جنس پیرکس و در ابعاد mm 7-4 می­باشد. همچنین جنس بدنه ستون استنلس استیل 316 است. سیستم ابتدا با استفاده از آب راه­اندازی گردید و مشکلات اجرایی سیستم برطرف گردید و سپس با استفاده از خوراک سه جزئی متانول، 2-پروپانول و n- بوتانول  راه­اندازی گردید.
نوع کارفرما: 
سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران
 

©  تمامی حقوق متعلق به سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران می باشد.