المجففات ووحدات التنقية

تعتمد وحدات التجفيف والتنقية على الامتزاز بين مائع (سائل أو غاز) ومادة صلبة مسامية (المناخل الجزيئية أو الألومينا أو السيليكا جل). وتختلف خصائص الامتزاز من مادة مازّة إلى أخرى تبعًا لطبيعتها، كما يتفاوت امتزاز الجزيئات المختلفة بحسب نوعها.

وعملية الامتزاز هذه قابلة للعكس تمامًا، إذ تمدّ مرحلة التجديد النظام بالطاقة اللازمة لنزع الملوثات الممتزّة، فيصبح برج الامتزاز جاهزًا لدورة تشغيل جديدة. وتناسب هذه الوحدات مصافي النفط ومصانع البتروكيماويات، وتعالج سوائل وغازات مثل البروبان، والبيوتان، وغاز LPG، والتولوين، والبنزين، والهكسان، والبيوتين، والبروبيلين، والإيثيلين، والهكسين، والغازات المتخلّفة (Off-gas)، والنيتروجين، والهيدروجين، والغاز الطبيعي، وغيرها.

وأبرز الملوثات التي تزيلها هذه التقنية: H2O، والمركبات المؤكسجة، والمركابتانات، وNH3، وCO، وCO2، وCOS، وH2S، وCS2، وSO2، والميثانول. أما الملوثات الأخرى، مثل O2 وH2 وغيرها، فتتطلب عاملًا حفّازًا خاصًا لإزالتها من الموائع. وقائمة الملوثات التي يمكن احتجازها بالجمع بين المواد المازّة والعوامل الحفّازة طويلة، ويجب تقييمها لكل حالة على حدة. ويتيح لنا نهجنا في التصميم حسب الطلب، منذ المرحلة الأولى من المشروع، أن نقدّم للعميل أفضل حل للعملية فنيًا وتجاريًا، مع التركيز على الأداء المطلوب. وتأتي وحدات التجفيف والتنقية في الغالب مجمّعة على قاعدة واحدة، وتعمل آليًا أو يدويًا حسب المتطلبات.

وغالبًا ما تتكوّن حزم المجففات من برجين (أحدهما في طور الامتزاز والآخر في طور التجديد) لضمان استمرار التشغيل، ومن دائرة تجديد تعمل بالنيتروجين الجاف في حلقة شبه مغلقة.

ويعتمد تحديد مقاس كل وحدة على ظروف العملية التصميمية (معدل التدفق، والضغط، ودرجة الحرارة، وتركيب المائع)، وعلى المدة المطلوبة لدورتي التشغيل والتجديد.

التشغيل

خلال التشغيل العادي، يتدفق الغاز أو السائل داخل البرج، وتمتزّ المادة المازّة جزيئات الملوثات الموجودة في المائع المراد معالجته. وقد يكون التدفق من الأسفل إلى الأعلى أو العكس، وتتشبّع طبقة الامتزاز تدريجيًا، فتتناقص قدرتها على الامتزاز بمرور الوقت حتى تبلغ التشبع الكامل. وعند الوصول إلى هذا الحد التشغيلي، يلزم الشروع في تجديد النظام.

التجديد

تعمل هذه الوحدات بضغط مرتفع خلال مرحلة التشغيل، في حين تجري مرحلة التجديد بالنيتروجين عند ضغط منخفض. ونظرًا لاختلاف ظروف العملية بين المرحلتين، تلزم مرحلة لخفض الضغط قبل بدء التجديد مباشرة.

ولتجديد الطبقة داخل البرج، يجب تسخين النظام بأكمله، بما فيه البرج والمواد المازّة، إلى درجة الحرارة المناسبة لتحرير جزيئات الملوثات من المادة المازّة. ثم يجري تبريد الغاز المحمّل بالملوثات الخارج من البرج، وفصل الماء منه وتصريفه.

ويجري خفض معدل تدفق النيتروجين المشبّع بالرطوبة بالتنفيس، مع تعويضه بإضافة نيتروجين جاف لخفض محتوى الغاز من الماء واستعادة معدل التدفق الصحيح. ثم يدفع منفاخ النيتروجين البارد عبر سخان مخصص لمواصلة تجديد الطبقة.

وعند اكتمال التجديد، يجري تبريد النظام بأكمله (البرج والطبقة) بالنيتروجين غير المسخّن لاستعادة درجة حرارة التشغيل الصحيحة. والمرحلة الأخيرة هي إعادة ضغط البرج، إذ يجري رفع ضغط النظام حتى يبلغ قيمة التشغيل. وبذلك يصبح البرج جاهزًا للعودة إلى الامتزاز.