انواع رطوبت زدایی

[P O U R I A]

رطوبت زدائی بروش تراکم اضافی
در این روش گاز تا زمانی که فشار جزئی بخار آب از فشار اشباع تجاوز کند متراکم می گردد . این فشار باید از فشار بهره برداری از گاز متراکم شده بیشتر باشد. بعد از خنک کردن گاز، آن را تا فشار بهره برداری منبسط کرده و در این صورت گاز با درصد رطوبت نسبی قابل قبول مورد استفاده قرار می گیرد. این روش بسیار ساده بوده و نیازی به تجهیزات اضافی نمی باشد ولی از آنجائی که تراکم اضافی موجب افزایش هزینه های بهر ه برداری می گردد، از آن فقط برای دبی کم موارد آزمایشگاهی استفاده می شود.
رطوبت زدائی به روش خنک کردن
در این روش از سیالاتی نظیر آب و یا هوا برای خنک کاری و کاهش رطوبت گاز بعد از فرآیند تراکم استفاده می شود. این روش برای مواردی که نقطه شبنم در حد دمای محیط مورد نظر باشد مناسب بوده ولی در غالب اوقات بلحاظ اینکه درصد بالائی از رطوبت موجود در گاز را بصورت مایع در می آورد ولی از نظر نقطه شبنم قادر به تأمین مشخصه های مورد نیاز در سیستم نمی باشد ، بعنوان یک مرحله مقدماتی در امر رطوبت زدائی مورد استفاده قرار می گیرد و از سایر روشهای رطوبت زدائی بعنوان روش نهائی جهت دستیابی به نقطه شبنم مورد نظر استفاده می شود.
رطوبت زدائی بکمک تبرید
در مواردی که نقطه شبنم موردنظر در خشک کردن گاز بین دمای محیط تا °C٢٠ باشد از خنک کن های تبریدی برای رطوبت زدائی از گاز استفاده می شود. بعلت یخ زدن رطوبت در طی این فرآیند، دست یابی به نقطه شبنم پائین تر میسر نمی باشد.
در این سیستم گاز مرطوب ( ١) وارد یک مبدل حرارتی ( ٢) شده و در تماس غیرمستقیم با گاز خشک شده ( ۵) که دمای آن حدود ۲ تا ۴ درجه سانتیگراد می باشد سرد می شود. بخشی از رطوبت موجود در گاز مرطوب در همین مرحله میعان شده و توسط تله رطوبت گیر( ۴) از گاز مورد خشک کردن جدا می شود. در ادامه فرآیند رطوبت زدائی گاز وارد تبخیرکننده ( ٣) گردیده و توسط مبرد خنک شده و دمای آن به حدود (٢ درجه سانتیگراد) کاهش داده می شود. در این مرحله مجددا بخشی از رطوبت موجود در گاز به مایع تبدیل شده و گاز خشک با نقطه شبنم حدود ٢ درجه سانتیگراد بعد از عبور از مبدل حرارتی که نقش Economizerرا ایفاء می کند به قسمت مصرف کننده ارسال می شود.
سیستم تبرید از یک کمپرسور(۶)، کندانسر (٨)، شیر انبساط (١٢)، تبخیرکننده (٣) و مبرد تشکیل شده است. تا قبل از پدیده تخریب لایه اوزون عمومًا از ١٢- R و یا ٢٢- R بعنوان مبرد در سیکل تبرید استفاده می شد ولی امروزه اکثر سازندگان این وسیله ترجیح م یدهند که از a134-R بعنوان مبرد در سیستم تبرید استفاده نمایند. بهر ه برداری آسان، عدم حساسیت به حضور روغن در گاز مورد خشک کردن (نظیر هوا) و… باعث شده که این سیستم برای دست یابی به نقطه شبنم بالای ٢ درجه سانتیگراد روش مناسبی باشد . این روش برای کمپرسورهای روانکاری شونده (بویژه از نوع دورانی) بسیار مناسب می باشد.

شکل رطوبت زدایی به روش سیستم تبرید
نشر از مبانی کمپرسورها شرکت ره آوران فنون پتروشیمی

 

[P O U R I A]

رطوبت زدائی به روش جذب فیزیکی
هنگامی که مقداری نمک طعام در ظرفی سرباز و در محیطی مرطوب نگهداری می شود. بعد از مدتی مرطوب شده و این نشاندهنده قابلیت جذب رطوبت توسط نمک طعام می باشد. امروزه برای رطوبت گیری از گازها و دست یابی به نقطه شبنم بسیار پائین(کمتر ازC١٠٠ -) از مواد شیمیایی جاذ ب الرطوبه نظیر سیلیکاژل (SIO2)، بوکسیت (شکل طبیعی Al2O3) آلومینا فعال شده (Al2O3فعال شده) و الک مولکولی (Molecular Sieves) با فرمول شیمیایی (AlO2، Sio2Na) شماره ۴A استفاده می شود.
ترکیبات فوق دارای ساختمانی متخلخل و با سطح آزاد زیاد بوده (حدود ۵۰۰ تا ۸۰۰ متر مربع در گرم) و قادر ند رطوبت موجود در گاز را بصورت فیزیکی جذب نمایند. کیفیت جذب رطوبت به درجه حرارت بستگی داشته و با افزایش درجه حرارت کاهش می یابد.
در شروع بهره برداری میزان رطوبت موجود برروی ماده جاذب الرطوبه بسیار ناچیز بوده و به همین دلیل فشار جزئی آن کم می باشد. با عبور گاز مرطوب از ر وی بستر پرشده و بعلت اختلاف فشار جزئی بین رطوبت موجود در گاز مرطوب و بستر خشک شده، عمل انتقال جرم و جذب رطوبت از گاز مرطوب به ماده جاذب الرطوبه صورت می پذیرد. بدیهی است استمرار این فرآیند منجربه کاهش فشار جزئی بخار آب در گاز مرطوب و افزایش آن در روی بستر پرشده گردیده و لذا عمل رطوبت گیری تا زمانی که دو فشار جزئی به تعادل برسند ادامه داشته و بعد از آن متوقف می شود. عمل جذب فیزیکی بسیار سریع بوده و زمانی بین ۵/۰ تا ۱/۰ ثانیه برای آن کافی می باشد.
از آنجائی که هر واحد وزن ماده جاذب الرطوبه قابلیت جذب مقدار مشخصی از رطوبت را داشته و بعد از آن به حالت اشباع می رسد، لذا فرآیند اشباع شدن ماده در مسیر جریان گاز صورت می گیرد.
هنگامی که کلیه ماده مورد استفاده در بستر از رطوبت اشباع گردی ، عملا رطوبت زدائی متوقف شده و لازم است که ماده جاذب الرطوبه احیاء گردد طراحی این سیستم غالبا بصورت دوقلو(Duplex) بوده بنحوی که یکی از ست ن ها در مرحله بهره برداری و دیگر در مرحله احیاء و آماده سازی می باشد سیستم های رطوبت گیر فیزیکی بر اساس نحوه احیاءکردن ماده
رطوبت گیر در طرحهای مختلفی ساخته می شوند که عمده ترین آنها عبارتند از:
الف) احیا ءکردن با گاز خشک
همانطوری که قبلا گفته شد ، عمل جذب رطوبت توسط ماده رطوبت گیر در اثر وجود اختلاف فشار جزئی بخار آب در گاز مرطوب و ماده رطوبت گیر می باشد. هنگامی که ماده رطوبت گیر بسمت اشباع شدن میل می کند، فشار جزئی بخار آب در آن افزایش یافته و بدیهی است که اگر جریانی از گاز خشک از روی بستر عبور داده شود، عمل انتقال جرم در جهت عکس حالت رطوبت گیری (احیا ءشدن) صورت می گیرد. براساس این نظریه در سیستم های رطوبت گیر فیزیکی با ظرفیت کم ، جریانی از گاز خشک به میزان ۱۰ تا ۲۰ درصد دبی بهره برداری و در جهت عکس بدرون بستر فرستاده شده و در طی عبور از روی بستر، رطوبت جذب شده از ماده رطوبت گیر جدا شده و توسط جریان گاز احیاء کننده به بیرون منتقل شده و اگر گاز مورد- استفاده کم ارزش باشد (نظیر هوا)، به اتمسفر تخلیه می شود.
این نوع رطوبت گیرها اصطلاحا بدون حرارت (Heat Less) نامیده می شوند. چرا که برخلاف سایر روشها از حرارت برای احیاء ماده رطوبت گیر استفاده نمی شود.
عمل احیاء در این روش به طراحی سیستم بستگی دارد ولی در هرحال بصورت نوبتی(Batch) می باشد. مثلا سیستم بهره برداری از این نوع خشک کن ها طوری طراحی می شود که هریک از ستونها بمدت ٢ تا ٣ دقیقه در معرض جریان گاز خشک قرار گرفته و رطوبت آن توسط گازخشک از بستر جداشده و ماده جاذب الرطوبه احیاء شود. بدیهی است که در طی احیاء بستر شماره یک، بستر شماره (٢) در حال خشک کردن گاز مرطوب بوده و این عمل بطور دوره ای جابجا می شود. این روش برای شرایطی که فشار گاز متراکم شده کمتر از ۴ بار باشد مناسب نخواهد بود.
از آنجائی که فرآیند جذب رطوبت حرارت زا می باشد، حرارت تولید شده به امر جداسازی رطوبت در زمان احیاء کمک می کند. سادگی سیستم، ارزان بودن، مصرف کم ماده رطوبت گیر، سهولت بهره برداری، یکنواختی شرایط بهره برداری، عدم نیاز به حرارت جهت احیاء، عدم نیاز به توقف سیستم جهت احیاء و … جزء محاسن این روش می باشد. در عوض هدر رفتن حدود ۱۰ تا ۲۰ درصد از گاز متراکم شده مثلا (هوا) جهت احیاء بزرگترین عیب این روش می باشد و به همین خاطر از آن در سیستم های با ظرفیت کم استفاده م یشود.
ب) احیاء کردن با گاز داغ
در این روش احیاء کردن ماده رطوبت گیر با استفاده از گاز داغ صورت می گیرد. درجه حرارت مورد نیاز برای احیاء ماده رطوبت گیر به مشخصه های فیزیکی و شیمیایی آن بستگی دارد . در بالابودن درجه حرارت گاز مورد استفاده برای احیاء باعث می شود تا فشار جزئی بخار آب در آن از فشار جزئی بخار آب جذب شده برروی ماده رطوبت گیر کمتر بوده و همین امر انتقال جرم رطوبت از روی بستر بداخل جریان گاز احیاء کننده را میسر می سازد. از آنجائی که فشار جزئی گاز احیاءکننده خروجی از بستر پرشده هنوز در حدکافی پائین می باشد، در صورت نیاز (بستگی به قیمت گاز دارد) می توان آن را سرد نموده و رطوبت جذب شده توسط آن را در تله رطوبت گیر جدا نمود و بعد از گرم کردن، مجددا بعنوان گاز احیاءکننده مورد استفاده قرار داد. البته این امر برای گازهای ارزان (نظیر هوا) صادق نبوده و بعد از احیاءکردن بستر پر شده به بیرون تخلیه می شود.
١- مواد رطوبت گیر فیزیکی نسبت به روغن حساس بوده و سریعا خاصیت رطوبت زدائی خود را از دست می دهند. به همین خاطر باید دقت شود که گاز مرطوب که جهت رطوبت زدائی از درون بستر عبور داده می شوند فاقد روغن باشد.
٢- هرچند که این مواد برای جذب رطوبت بکارگرفته می شوند ولی رطوبتی که با آن در تماس قرار می گیرد باید بصورت بخار باشد . تماس ماده رطوبت گیر با آب باعث فاسدشدن آن می شود لذا تحت هرشرایطی باید از تماس آب (بصورت مایع) با آن خودداری شود.
٣- نقطه شبنم قابل دست یابی ضمن آنکه به ویژگیهای ماده رطوب ت گیر بستگی دارد، تابعی از دمای احیاءکردن نیز می باشد. هرچه گاز مورد استفاده برای احیاء بستر اشباع شده داغتر باشد، نقطه شبنم گاز خشک شده کاهش می یابد. البته این امر موجب کاهش عمرمفید ماده رطوبت گیر خواهد شد. بنابراین بهتر است که عمل احیاء در دمای توصیه شده توسط شرکت سازنده صورت پذیرد.
۴- مواد رطوبت گیر قادرند بین ٢٠ تا ٣٠ درصد وزن خود را رطوبت جذب کنند.
۵- تغییرات فشار در زمان تغییر شرایط بهره برداری در بستر پرشده باید به آرامی صورت پذیرد. عدم رعایت این توصیه باعث تخریب مکانیکی ماده رطوبت گیر می شود.
۶- بالا بودن سرعت جریان گاز از درون بستر باعث سایش ذرات رطوبت گیر بهم شده و موجب کاهش عمرمفید آن خواهد شد . بکارگیری از فیلتر مناسب در قبل و بعد از رط وبت گیر ضروری می باشد.
٧- دمای گاز مورد استفاده برای احیاء بستر باید حدود ۵۵-٢۵ درجه سانتیگراد از دمای نهائی مورد انتظار برای احیاء بستر بیشتر باشد.
رطوبت گیری به روش جذب شیمیایی
ماده مورد استفاده در این روش با رطوبت موجود در گاز مورد خشک کردن وا کنش شیمیایی انجام می دهد. برای رطوبت گیری از هوا می توان از ترکیبات جامد نظیر آهک خشک و یا منیزیم پرکلراید که بصورت جامد می باشند و یا از ترکیبات مایعی شکل نظیر لیتیوم کلراید و کلسیم کلراید استفاده کرد.

نمونه ای از سیستم رطوبت گیر به روش احیا با گاز خشک

رطوبت گیری به روش جذب فیزیکی بر حسب نوع احیا آن