طراحی تقطير نوشته هنری كيستر

پیش گفتار مترجم کتاب طراحی تقطير نوشته هنری كيستر

برج‌هاي تقطير يكي از مهم‌ترين تجهيزات عملياتي در پالايشگاه‌ها و واحدهاي پتروشيميايي محسوب مي‌گردند. خوشبختانه در حال حاضر برخی از صنعتگران داخلي امكان توليد سيني‌ها و آكنه‌هاي برج‌هاي تقطير را در داخل كشور فراهم ساخته‌اند، اما با وجود اين‌كه سال‌ها و دهه‌ها از توسعه دانش طراحي و ساخت اين تجهيزات مي‌گذرد، هنوز آن‌گونه كه شايسته قدمت طولاني صنعت نفت در كشورمان است، در اين خصوص نتوانسته‌ايم به دانش كافي دست یابیم، و اعتماد بالايي بين طراح و سازنده داخلي با كارفرما و مصرف‌كننده وجود ندارد. شايد يكي از علل اين عقب‌ماندگي، كمبود منابع اطلاعاتي و در كنار آن آموزش نامناسب مهندسان جوان باشد.

كتابي كه ترجمه آن در دستان شما است، يكي از ارزشمندترين و غني‌ترين كتاب‌هايي است كه تاكنون در زمينه تقطير به چاپ رسيده است. تنها عيب كتاب زبان اصلی، متن ثقيل و دشوار آن است كه استفاده از مطالب آن را در مواقع نياز دشوار و گاه به‌خاطر كمبود وقت، غير ممكن مي‌سازد. البته اين اشكال به هيچ وجه از ارزش‌هاي غير قابل انكار كتاب نمي‌كاهد، بلكه تنها سبب محروم شدن خواننده از مطالب بسيار مفيد و آموزنده آن مي‌شود.

اين موضوع باعث شد تا بر آن شويم قدم در راهي دشوار نهيم و با تحمل سختي چندين ساله، به لطف خداوند متعال، كتاب طراحي تقطير را ترجمه نماييم. در ترجمه اين كتاب سعي شده است تا تمامي شكل‌ها و جدول‌ها به‌ صورتي مطلوب و با حفظ قالب اصلي، بازسازي و به فارسي ترجمه گردد. علاوه ‌بر اين، عبارت اصلي بيشتر كلمات كليدي و تخصصي به‌صورت پاورقي ارائه گرديده است تا خوانند‌گان فني، دچار مشكل نشوند.

فهرست مطالب کتاب طراحی تقطير نوشته هنری كيستر

فصل اول: مقدمه‌ای بر تقطیر

• 1-1- پیشینه تقطیر
• 1-1-1- تقطیر چیست؟
• 1-1-2- چرا از تقطیر استفاده كنیم؟
• 1-2- تعادل بخار-مایع (VLE)
• 1-2-1- مقدار – K و فراریت نسبی
• 1-2-2- سیستم‌های ایده‌آل و غیر ایده‌آل
• 1-2-3- تأثیر دما، فشار، و تركیب‌درصد بر مقادیر – K و فراریت
• 1-2-4- نمودارهای فازی
• 1-2-5- محاسبه نقاط حباب و نقاط شبنم
• 1-2-6- آزئوتروپ‌ها

فصل دوم: مفاهیم جزء كلیدی

• 2-1- مراحل تئوری
• 2-1-1- مراحل ایده‌آل و غیر ایده‌آل
• 2-1-2- عاری‌سازی، غنی‌سازی، و جداسازی جزء به جزء
• 2-1-3- موازنه‌های جرم و انرژی
• 2-2- نمودارهای x – y
• 2-2-1- نمودارهای مك‌كیب – تیلی: مبانی
• 2-2-2- جریان مولی رو به بالای ثابت و فرضیات دیگر
• 2-2-3- نمودارهای مك‌كیب – تیلی: معادلات خطوط
• 2-2-4- نمودارهای مك‌كیب – تیلی: ساختار
• 2-2-5- مرحله خوراك بهینه و ایجاد گره
• 2-2-6- نسبت جریان برگشتی حداقل
• 2-2-7- عاری‌سازی حداقل
• 2-2-8- جریان برگشتی كامل و تعداد مراحل حداقل
• 2-2-9- كاهش هزینه برای بازده مراحل
• 2-2-10- بسط به برج‌های پیچیده
• 2-3- مفاهیم جزء كلیدی در تقطیر چندجزئی
• 2-3-1- اجزاء كلیدی و غیركلیدی
• 2-3-2- منحنی‌های تركیب‌درصد و دمای برج
• 2-3-3- نمودارهای هنگستبك: مبانی
• 2-3-4- نمودارهای هنگستبك: ساختار
• 2-3-5- جریان برگشتی حداقل به‌وسیله نمودار هنگستبك
• 2-3-6- نمودارهای نسبت اجزاء كلیدی و تقطیر كاهشی
• 2-3-7- بهترین محل خوراك
• 2-3-8- توزیع اجزاء غیركلیدی (نمودارهای d/b)
• 2-4- تحلیل نتایج شبیه‌سازی رایانه‌ای با روش‌های ترسیمی
• 2-4-1- استفاده از نمودارهای x – y (مك‌كیب – تیلی و هنگستبك)
• 2-4-2- استفاده از نسبت اجزاء كلیدی و نمودارهای d/b

فصل سوم: طراحی فرآیندی، بهینه‌سازی، و محاسبات میان‌بر برج

• 3-1- طراحی فرآیند و بهینه‌سازی
• 3-1-1- مشخصه جداسازی: ملزومات و انتخاب‌ها
• 3-1-2- بهینه‌سازی بازیابی محصول (بهینه‌سازی موازنه مواد)
• 3-1-3- بهینه‌سازی جداسازی (بهینه‌سازی موازنه انرژی)
• 3-1-4- كاربرد بهینه‌سازی بازیابی و جداسازی
• 3-1-5- تعیین فشار برج
• 3-1-6- بهینه‌سازی نسبت جریان برگشتی
• 3-1-7- بهینه‌سازی محل ورود خوراك به كمك رایانه
• 3-1-8- جریان برگشتی حداقل به كمك رایانه
• 3-1-9- تعداد مراحل حداقل به كمك رایانه
• 3-1-10- دستورالعمل طراحی فرآیند
• 3-2- جریان برگشتی و تعداد مراحل: روش‌های میان‌بر
• 3-2-1- تعداد مراحل حداقل
• 3-2-2- جریان برگشتی حداقل
• 3-2-3- جریان برگشتی حداقل برای سیستم‌های دارای اجزاء غیركلیدی توزیع شده
• 3-2-4- بسط معادلات جریان برگشتی حداقل
• 3-2-5- روابط جریان برگشتی – تعداد مراحل
• 3-2-6- محل مرحله خوراك
• 3-2-7- تحلیل برج‌های موجود: روش اسمیت – برینكلی
• 3-2-8- نمودار تحلیلی x – y: معادله اسموكر
• 3-2-9- معادله جعفری، داگلاس و مكاوی: طراحی و كنترل

فصل چهارم: محاسبات تقطیر دقیق

• 4-1- مفاهیم اساسی
• 4-1-1- مدل‌های مرحله و برج
• 4-1-2- معادلات پایه (MESH) تقطیر دقیق
• 4-2- روش‌های محاسباتی دقیق
• 4-2-1- اساس دسته‌بندی روش‌ها
• 4-2-2- روش‌های پیش از ظهور رایانه
• 4-2-3- راهكار حل با استفاده از یك روش دقیق
• 4-2-4- روش ماتریس سه قطری برای موازنه‌های مواد
• 4-2-5- روش ماتریس سه قطری برای موازنه‌های مواد
• 4-2-6- روش‌های عددی: روش نیوتون-رافسون
• 4-2-7- روش مجموع شدت‌ها
• 4-2-8- روش‌های نیوتون N2
• 4-2-9- روش‌های عمومی نیوتون
• 4-2-10- روش‌های داخل – خارج
• 4-2-11- روش‌های تخفیف
• 4-2-12- روش‌های مداومت – هم‌گون‌سازی (هوموتوپی)
• 4-2-13- روش‌های غیرتعادلی یا مبتنی بر شدت
• 4-3- چگونه به‌كار بریم و از كدام استفاده كنیم؟
• 4-3-1- نكات قابل توجه در انتخاب مشخصه‌های جداسازی
• 4-3-2- مشكلات هنگام تعیین ورودی‌های شبیه‌سازی
• 4-3-3- برگشت به چرخه حل از خطاها و تحلیل نتایج
• 4-3-4- از كدام روش استفاده كنیم؟
• 4-3-5- در انتخاب یك بسته یا یك روش به دنبال چه باشیم؟

فصل پنجم: تقطیر ناپیوسته

• 5-1- سیستم‌های موجود
• 5-1-1- تقطیر ساده
• 5-1-2- نسبت جریان برگشتی ثابت
• 5-1-3- نسبت جریان برگشتی متغیر
• 5-1-4- زمان و جریان بخار برگشتی مورد نیاز
• 5-2- طراحی جدید – یك مطالعه موردی
• 5-3- نكته‌های خاص برای خوانندگان

فصل ششم: طراحی و عملیات سینی

• 6-1- انواع سینی‌های متداول
• 6-1-1- تشریح انواع سینی‌های متداول
• 6-1-2- مقایسه انواع سینی‌های متداول
• 6-2- محدودیت‌های ظرفیت سینی
• 6-2-1- مدل هیدرولیكی كلاسیك
• 6-2-2- نمودار پایداری سینی
• 6-2-3- تعاریف مساحت سینی، بار بخار، و بار مایع
• 6-2-4- طریقه‌های وقوع طغیان در سینی
• 6-2-5- عوامل مؤثر بر طغیان
• 6-2-6- طغیان ماندگی (جت)
• 6-2-7- طغیان موجودی ناودانی
• 6-2-8- هوادار شدن ناودانی
• 6-2-9- طغیان گرفتگی ناودانی
• 6-2-10- ضرایب تعیین اندازه مجدد (“سیستم”)
• 6-2-11- ماندگی
• 6-2-12- ریزش سینی غربالی
• 6-2-13- ریزش سینی دریچه‌ای
• 6-2-14- بارش
• 6-3- پارامترهای هیدرولیكی سینی
• 6-3-1- افت فشار
• 6-3-2- افت فشار خشك
• 6-3-3- افت فشار از طریق مایع هوادار شده
• 6-3-4- تلفات فشاری زیر دیواره ناودانی
• 6-3-5- ارتفاع مایع صاف و چگالی كف
• 6-3-6- قابلیت كاهش ظرفیت
• 6-4- رژیم‌های جریانی بر روی سینی
• 6-4-1- رژیم‌های جریانی متداول
• 6-4-2- رژیم‌های جریانی محتمل موجود بر سینی‌های صنعتی
• 6-4-3- شرایط انتقالی بین رژیم‌های جریانی
• 6-4-4- کاربرد رژیم پاششی برای طراحی و عملیات
• 6-4-5- کاربرد رژیم امولسیون برای طراحی و عملیات
• 6-5- تعیین اندازه سینی
• 6-5-1- موارد قابل توجه كلی
• 6-5-2- مثال تعیین اندازه و مراحل ابتدایی
• 6-5-3- تعیین اولیه قطر برج
• 6-5-4- نقشه اولیه سینی
• 6-5-5- حدس و خطای نخست
• 6-5-6- حدس و خطای دوم
• 6-5-7- بررسی‌های هیدرولیكی، حدس و خطای دوم
• 6-5-8- حدس و خطای سوم
• 6-5-9- بررسی قابلیت كاهش ظرفیت (بر پایه حدس و خطای سوم)
• 6-5-10- توصیه‌های نتیجه‌گیری شده درباره فلسفه طراحی
• 6-5-11- خلاصه طراحی برج
• 6-5-12- خلاصه عملكرد هیدرولیكی

فصل هفتم: بازده سینی

• 7-1- مبانی بازده سینی
• 7-1-1- تعاریف
• 7-1-2- مبانی بازده نقطه‌ای
• 7-1-3- مبانی بازده سینی
• 7-2- پیش‌بینی بازده سینی
• 7-2-1- روش‌های پیش‌بینی تئوری
• 7-2-2- روش‌های پیش‌بینی تجربی
• 7-2-3- پیش‌بینی به‌وسیله درون‌یابی داده‌ها
• 7-2-4- مثال محاسبه بازده سینی
• 7-3- تغییر مقیاس بازده سینی
• 7-3-1- تأثیر خطاها در تعادل بخار-مایع (VLE) بر بازده
• 7-3-2- الگوهای جریان مایع و توزیع نامناسب بر روی سینی‌های بزرگ
• 7-3-3- تأثیر توزیع نامناسب در سینی بر بازده
• 7-3-4- عوامل دیگر مؤثر بر بازده سینی
• 7-3-5- بازده سینی در جداسازی‌های چندجزئی
• 7-3-6- افزایش مقیاس بازده: ضرایب فرآیند
• 7-3-7- افزایش مقیاس بازده: ضرایب تجهیزات

فصل هشتم: طراحی و عملیات آكنه

• 8-1- انواع آكنه
• 8-1-1- كلاس‌بندی
• 8-1-2- مقاصد از استفاده از آكنه
• 8-1-3- انواع آكنه‌های نامنظم
• 8-1-4- مقایسه آكنه‌های نامنظم از نسل‌های مختلف
• 8-1-5- جنس آكنه‌ – آكنه‌های نامنظم
• 8-1-6- سیر تكامل آكنه‌های ساخت‌یافته
• 8-1-7- انواع آكنه‌های ساخت‌یافته توری – مفتولی
• 8-1-8- جنبه‌های هندسی آكنه‌های ساخت‌یافته موج‌دار
• 8-1-9- انواع آكنه‌های ساخت‌یافته موج‌دار
• 8-1-10- آكنه‌های ساخت‌یافته در مقابل آكنه‌های نامنظم
• 8-1-11- موارد قابل توجه برای انتخاب آكنه‌های ساخت‌یافته
• 8-1-12- انواع شبكه‌ها
• 8-1-13- شبكه‌ها در مقابل آكنه‌های دیگر
• 8-2- هیدرولیك آكنه
• 8-2-1- رژیم جریانی افت فشار
• 8-2-2- رژیم‌های جریانی بازده
• 8-2-3- نقطه طغیان: مفهوم و گلوگاه‌ها
• 8-2-4- ظرفیت عملیاتی حداكثر (MOC): مفهوم و مشكلات
• 8-2-5- افت فشار: محدودیت‌ها و مشكلات ذاتی
• 8-2-6- پیش‌بینی نقطه طغیان
• 8-2-7- پیش‌بینی حداكثر ظرفیت عملیاتی (MOC)
• 8-2-8- پیش‌بینی افت فشار با رابطه
• 8-2-9- پیش‌بینی افت فشار به‌وسیله درون‌یابی
• 8-2-10- ضرایب آكنه
• 8-2-11- نقطه بار
• 8-2-12- معیارهای تعیین اندازه برج
• 8-2-13- افت فشار متوسط
• 8-2-14- انباشتگی مایع
• 8-2-15- شدت ترشدگی حداقل
• 8-2-16- زیر نقطه ترشدگی واقع شدن
• 8-2-17- شدت بخار حداقل
• 8-3- مقایسه سینی‌ها و آكنه‌ها
• 8-3-1- عوامل مطلوبیت برج‌های آكنده
• 8-3-2- عوامل مطلوبیت برج‌های سینی‌دار

فصل نهم: بازده و تغییر مقیاس آكنه

• 9-1- بازده آكنه
• 9-1-1- مفهوم واحد انتقال
• 9-1-2- مفهوم HETP
• 9-1-3- عوامل مؤثر بر HETP
• 9-1-4- تخمین‌های HETP – مدل‌های انتقال جرم
• 9-1-5- تخمین HETP – روش سرانگشتی
• 9-1-6- پیش‌بینی HETP – درون‌یابی داده‌ها
• 9-2- توزیع نامناسب و اثرات آن بر بازده آكنه
• 9-2-1- تأثیر توزیع نامناسب بر HETP: یك بررسی اجمالی
• 9-2-2- تأثیر توزیع نامناسب بر نسبت L/V موضعی
• 9-2-3- تأثیر اختلاط جانبی
• 9-2-4- اثر غیریكنواختی مایع
• 9-2-5- مدل ناحیه – مرحله
• 9-2-6- پیش‌بینی تجربی اثرات توزیع نامناسب
• 9-2-7- تأثیر توزیع نامناسب بخار بر بازده آكنه
• 9-2-8- مفاهیم توزیع نامناسب در كار طراحی آكنه
• 9-3- تغییر مقیاس برج آكنده
• 9-3-1- موارد قابل توجه قطر
• 9-3-2- ارتفاع، بار مایع، تركنندگی و نكات قابل توجه دیگر
• 9-3-3- تغییر مقیاس برج آكنده: خلاصه و پیشنهادات
• 9-4- تعیین اندازه برج آكنده
• 9-4-1- راهكار
• 9-4-2- مثال طراحی برج
• 9-4-3- مثال تعیین اندازه برج: حدس و خطای نخست
• 9-4-4- مثال تعیین اندازه برج: حدس و خطای دوم
• 9-4-5- مثال تعیین اندازه برج: ارزیابی طراحی
• 9-4-6- مثال طراحی برج: خلاصه طراحی و كارایی
• 9-4-7- پیشنهادات نتیجه‌گیری شده درباره فلسفه طراحی
• 9-4-8- مثال طراحی برج: تعمق بر روی اصلاحات سازندگان برای طراحی اولیه
• 9-4-9- مثال طراحی برج: سینی‌دار یا آكنده

فصل دهم: اطلس نمودارهای درون‌یابی GPDC افت فشار و ظرفیت آكنه

• 10-1- راهنمایی‌های كاربردی برای استفاده از نمودارهای درون‌یابی GPDC
• 10-2- یك راهنمایی برای نمودارهای درون‌یابی GPDC
• 10-3- تقدیر و تشكر

فصل یازدهم: اطلاعات بازده آكنه

• 11-1- آكنه‌های نامنظم
• 11-1-1- دستورالعمل درون‌یابی
• 11-1-2- علایم توصیه‌های جدول 11-1
• 11-2- آكنه‌های ساخت‌یافته
• 11-2-1- نقاط داده بازده
• 11-2-2- دستورالعمل درون‌یابی
• 11-2-3- علایم توصیه‌های جدول 11-2