برج‌های سینی‌دار
در برج‌های سینی‌دار، عمل جداسازی روی سینی‌ها انجام می‌شود. تعداد، اندازه و نوع چیدمان سینی‌های به‌کار رفته در هر برج نیز به میزان فراریت اجزای سازنده محلول و موادی که قرار است جداسازی شوند، بستگی دارد.
برج‌های سینی‌دار در انواع مختلفی در صنعت وجود دارند:
- برج‌های سینی‌دار دریچه‌ای
- برج‌های سینی‌دار کلاهکی
- برج‌های سینی‌دار غربالی
- برج‌های سینی‌دار فورانی
برج‌های پرشده
نوع دیگری از برج‌های تقطیر مورد استفاده در صنعت، برج‌های پرشده یا همان Packed Towers هستند. در این برج‌ها، به‌جای سینی تقطیر از قسمت‌هایی به نام پرکن، استفاده می‌شود که علاوه بر تقطیر، برای جذب نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این برج‌ها برخلاف برج‌های سینی‌دار، بخار از پایین برج و مایع از بالا به آن وارد می‌شود. این برج‌ها ارتفاع کمتری نسبت به برج‌های سینی‌دار داشته و هرچه افت فشار در آن‌ها بیشتر باشد، میزان بازدهی و جداسازی نیز بیشتر می‌شود. در این برج‌ها، مایعات تمایل به تر کردن سطح پرکننده دارند و با عبور بخار از روی این سطوح مرطوب، عملیات انتقال جرم صورت می‌گیرد.
سیستم جوش آور (Reboiler)
وظیفه تأمین گرمای برج و حرارت دادن به محلول بر عهده سیستم جوش آور است. این سیستم در انتهای برج و در کنار آن تعبیه می‌شود. معمولاً در برج‌های سینی‌دار، سیستم جوش آور به‌عنوان یک سینی در برج و یک مرحله‌ی تعادلی در تقطیر محسوب می‌شوند.
سیستم چگالنده (Condenser)
چگالنده (کندانسور) معمولاً بخارهای حاصل از عملیات حرارت‌دهی را سرد کرده و به مایع تبدیل می‌کند. این فرآیند که میعان و یا چگالش نام دارد توسط سیستم چگالنده (کندانسور) موجود در برج‌های تقطیر انجام می‌شود. در این فرآیند، چنانچه تمام بخار بالای برج به مایع تبدیل شود و سپس بخشی از آن به مخزن ذخیره محصول و بخشی دیگر به برج بر گردد، عملیات میعان به‌صورت کامل انجام گرفته است. اما اگر بخشی از بخارهای بالای برج به مایع تبدیل شده و بخشی دیگر به‌صورت همان بخار از کندانسور خارج شود، عملیات میعان به‌صورت جزئی انجام‌شده است. به این کندانسور، کندانسور جزئی می‌گویند.
فرآیند کار در برج تقطیر
عملیات تقطیر، یکی از انرژی‌برترین فرآیندهای جداسازی است. یک برج تقطیر صنعتی در یک پلانت شیمیایی، حدود 40 درصد انرژی مصرفی را به خود اختصاص می‌دهد. برج‌های تقطیر و تعداد سینی‌های موجود در آن‌ها متناسب با نوع محلول و میزان فراریت اجزای سازنده آن طراحی می‌شود. بنابراین، قطر این برج‌ها در صنایع شیمیایی و پالایشگاه‌ها از 65 سانتی‌متر تا 6 متر بوده و ارتفاعی در حدود 6 تا 60 متر و بیشتر خواهند داشت.
برج‌های تقطیر صنعتی معمولاً به‌صورت پیوسته کار می‌کنند. نحوه کار یک برج تقطیر بدین‌صورت است که ابتدا خوراک (Feed) که ممکن است مایع، گاز و یا مخلوطی از مایع و گاز باشد، از محل مشخصی وارد برج می‌شود. محل ورودی خوراک به حالت فیزیکی آن بستگی دارد. پس از آن، حرارت لازم برای انجام عمل تقطیر و جداسازی توسط ریبویلر تأمین شده و به خوراک ورودی گرما می‌دهد. بخار حاصله از برج بالا رفته و طی این حرکت با مایعی که از بالای برج به سمت پایین حرکت می‌کند، تماس پیدا می‌کنند. تماس مایع با بخار روی سینی تقطیر باعث بالا رفتن دمای مایع شده و درنهایت دمای مایع به دمای حباب می‌رسد. وقتی مایع به دمای حباب خود رسید، اولین ذرات بخار می‌شود. این بخار غنی از ماده فرار (ماده با نقطه جوش کمتر) است. از طرف دیگر بخاری که بالا می‌رود، سرد شده و ماده‌ای که دمای جوش بالاتری دارد، تحت فرآیند میعان به مایع تبدیل شده و به سمت پایین برج حرکت می‌کند.
مهم‌ترین نکته در یک برج تقطیر ایجاد سطح تماس مناسب بین فاز مایع و بخار است. این بدین‌صورت است که هرچه سطح تماس افزایش یابد، عملیات تفکیک و جداسازی با راندمان بالاتری انجام می‌شود. معمولاً در برج‌های جداسازی صنعتی برای افزایش سطح تماس بین دو فاز مایع و بخار از سینی‌های کلاهکی یا بشقاب‌های کلاهکی استفاده می‌شود. همواره سبک‌ترین محصولات با پایین‌ترین نقطه جوش از بالای ستون و سنگین‌ترین محصولات با بالاترین نقطه جوش از پایین برج خارج می‌شوند. در برج‌های تقطیر صنعتی، جهت بالا بردن راندمان و جداسازی بهتر محصولات، از مایع برگشتی یا همان ریفلاکس (Reflux) استفاده می‌کنند. در حقیقت بخشی از بخاری که کندانس شده و به مایع تبدیل می‌شود، مجدداً به برج بازگردانده می‌شود تا عملیات انتقال جرم و جداسازی بیشتری انجام شود. در داخل برج، مایع برگشتی (Reflux) از بالای ستون رو به پایین حرکت کرده و بخارهایی که به سمت بالا حرکت می‌کنند را خنک کرده و کندانس می‌کند. درنتیجه، این
