نویسنده: احمد رضا حسنلو

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

بخش اول

 

مقدمه:

استابلایزر نوعي برج تقطير سيني دار است كه براي جداسازي مواد سبك(بوتان و سبكتر) از بنزين و در نتيجه كاهش فراريت و تثبيت بنزين بكار برده مي شود.بنابراين در استابيلايزرهاي بنزين،خوراك برج بنزين تثبيت نشده، محصول پايين برج بنزين تثبيت شده و محصول بالاي برج گاز مايع(شامل بوتان،پروپان و كمي گازهاي سبكتر ) مي باشد.واحدهاي كاهش گرانروي(visbreaker) از جمله واحدهايي هستند كه بنزين توليدي آنها در آخرين مرحله قبل از خروج از واحد،به برج استابيلايزر فرستاده مي شود.
در این واحد میعانات خروجی (هیدروکربورهای خروجی) از واحدهای GTU و Sump که ترش است ، نمزدایی و CMF (نفت) ( که این دو واحد شیرین هستند) و پس از طی مراحلی تثبیت شده و وارد مخازن هیدرو کربور می شود و از آنجا به واحد topping فرستاده می شود. کار اصلی این واحدحذف H₂S ، هیدروکربورهای سبک (C₇) و افت فشار هیدروکربور برای ذخیره در مخازن است.[1]

بدلیل نبودن منابع راجب برج stabilizer و با توجه به این مطلب که بیشتر از چند صفحه نمی توان راجب قست های برج سخن گفت در این تحقیق ما به بررسی واحدهای stabilization موجود در برخی پالایشگاه های کشور نظیر واحد تثبیت میعانات گازی و نفتی پالایشگاه خانگیران(شهید هاشمی نژاد) و واحد های غلظت شکن و تثبیت میعانات گازی شرکت مجتمع گاز پارس جنوبی “SPGC” و … می پردازیم.

 

واحد تثبیت مایعات نفتی (پالایشگاه خانگیران):

 

واحد تثبيت مايعات نفتي جهت تثبيت هيدروكربورهاي مايع همراه گاز طراحي شده است. اين واحد ضمن جدا نمودن هيدروكربورهاي سبك و هيدروژن سولفوره موجود از ساير هيدروكربورهاي مايع ، سوخت مناسب ديگهاي بخار را فراهم مي نمايد. واحد تثبيت مايعات نفتي در پالايشگاه شهيد هاشمي نژاد از دو دستگاه كاملاً مشابه تشكيل شده كه ظرفيت هر يك برابر 66 درصد كل هيدروكربورهاي مايع پالايشگاه مي باشد. مقدار جريان واحدهاي تثبيت كننده بر اساس جرياني معادل با 31/19 متر مكعب در ساعت طراحي شده كه مقدار 58/16 از اسلاگ گيرهاي مركز جمع آوري و 73/2 ار برجهاي خشك كننده تامين مي شود.

هيدروكربورهاي مايع همراه گاز چاهها از قسمت جمع آوري گاز وارد پالايشگاه مي شوند. اين هيدروكربورها را بايستي تا كنترل نقطه شبنم گاز خروجي پالايشگاه از گاز ترش ورودي جدا نمود. اولين جداسازي هيدروكربورهاي مايع در لجن گيري سيستم جمع آوري گاز مي باشد. ساير نقاطي كه هيدروكربورهاي مایع از گاز جدا شده و جهت عمليات به واحد تثبيت مايعات نفتي فرستاده ميشوند به شرح زير می باشند :

جدا كننده گاز ورودي                           INLET GAS SEPARATOR

فيلتر گاز ورودي                                        INLET GAS FILTER

جدا كننده گاز احيا               REGENERATION GAS SEPARATOR

صافي هاي گاز سرد و گرم      HEATING & COOLING GAS STAINE

فيلر گاز انتهايي                                  RESIDUED GAS FILTER

مايعات نفتي هر واحد تصفيه گاز به مخزن ذخيره مايعات نفتي و هيدروكربور (سمپ هيدروكربور) واحد مربوطه تخليه مي گردد. از اين مخزن مايعات مذكور به واحد STB پمپ ميشوند. واحد تثبيت كننده (STB) از دو قسمت مشابه تشكيل شده كه هر يك مستقل از ديگري كار مي كنند. بعد از تقسيم جريان بين دو واحد ذكر شده ، هيدروكربورهاي مايع جهت تفكيك اوليه وارد مخزن تبخير ناگهاني اوليه (FIRST  STAGE  STABILIZER  FIASH  DRUM ) مي شوند.

هيدروكربورهاي سبك و هيدروژن سولفوره موجود پس از جدا شدن تحت كنترل شير كنترل فشار به خط اصلي تخليه به مشعل فرستاده ميشود. آب همراه هيدروكربور نيز از مسير زير فلش درام به واحد آب ترش ارسال مي گردد.

ساير هيدروكربورها پس از اين مخزن به دو شاخه تقسيم مي شوند. شاخه كمتر از طريق FV-400 به قسمت فوقاني مخزن تبخير ناگهاني ثانويه بعنوان مايع برگشتي (جهت تفكيك و كنترل مناسب) فرستاده ميشود. شاخه بيشتر از مبدل حرارتي خوراك/ محصول گذشته تا با محصول فلش درام ثانويه تبادل حرارت نمايد. سپس در مبدل حرارتي توسط بخار فشار بالا (H.P) كاملا گرم مي گردد. پس از آن مايعات وارد فلش درام مرحله دوم مي شود. هيدروكربورهاي سبك و هيدروژن سولفوره موجود پس از جدا شدن در اين مخزن در برجك فلش درام با جريان كمتري كه به عنوان مايع برگشتي از قسمت فوقاني وارد مي شود تبادل حرارتي نموده و سپس از طريق شير كنترل فشار PV- 401 بطرف مشعل هدايت مي گردند. ساير مايعات به عنوان محصول ابتدا وارد مبدل حرارتي خوراك/ محصول و سپس كولر آبي شده تا پس از سرد شدن به مخازن ذخيره هيدروكربورهاي مايع (STABILIZER PRODUCT TACK) محصول تثبيت شده به عنوان سوخت ديگهاي بخار و خوراك واحد تقطير مايعات نفتي (TOPPING PLANT) مورد استفاده قرار گرفته و مازاد آن جهت فروش به بازار منتقل مي شود.

برای رفتن به بخش دوم کلیلک کنید

 

پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریتگروه مهندسی شیمی

بخش پایانی

 

محافظت مخزن ها از آتش و اطفاء حریق آن ها

از نظر ایمنی و پیشگیری از خطرات آتش سوزی, مخزن های سقف شناور بر مخزن های سقف ثابت, برتری بسیاری دارند زیرا, احتمال روی دادن آتش سوزی در این مخزن ها, کمتر و در صورت پیش آمدن این خطر, مهار کردن و مبارزه با آتش, به مراتب آسانتر است.

 

از آنجا که سرعت کار در مبارزه با آتش سوزی یک مخزن بزرگ نفتی اهمیتی بسیار دارد و اگر در دقایق نخستین, آتش سوزی مهار نشود, بیم آتش گرفتن مخزن خواهد بود, مخزن های نفتی باید با وسایل و تجهیزات ثابت مبارزه با آتش, مجهز شوند تا در موارد آتش سوزی بتوان در کمترین زمان از گسترش آتش جلوگیری و آن را خاموش کرد. از بهترین موادی که تا کنون برای خاموش کردن آتش در مخزن ها مورد استفاده قرار گرفته اند, یکی کف ضد حریق (Foam )و دیگر پودر خشک (Dry Powder) است. پودر خشک را با مخزن های متحرک آتش نشانی, به محل آتش گرفته آورده, به وسیله لوله های بلند پلاستیکی و با فشار روی مخزن می پاشند, ولی کف ضد حریق را به وسیله وسایل و تجهیزاتی که روز مخزن ها نصب شده, به درون مخزن تزریق می کنند.

راه های تزریق کف به مخزن

تزریق کف از بالای مخزن Foam chamber: کف ضد آتش سوزی به وسیله تلمبه از مخزن متحرک به سیستم کف رسانی که به طور ثابت روی هر مخزن از نوع سقف ثابت نصب شده, منتقل گردیده, در بالای مخزن وارد جعبه پخش کف (Foam Drum) می گردد. این جعبه, روی سقف مخزن نصب شده و کف ضد آتش از این جعبه و از راه لوله مشبکی که روی محیط مخزن قرار گرفته بر سطح مایع در مخزن پاشیده شده, با پوشاندن سطح مایع و قطع رابطه هوا با نفت, سبب خاموش شدن آتش می گردد.

تزریق کف از زیر مخزن subsurface injection

برای پوشاندن سطح مواد نفتی در مخزن ها با کف, ممکن است کف را از زیر وارد مخزن کرد از آنجا که وزن مخصوص کف از مواد نفتی سبک تر است, کف تا سطح مایع بالا رفته, آن را می پوشاند و در ضمن با ایجاد تلاطم در سطح نفت و در نتیجه سرد کردن حرارت مایع نفتی که به طور مستقیم در تماس با آتش بوده است, عمل تبخیر مواد نفتی را کندتر کرده از این راه فرو نشاندن آتش را آسان تر می کند. از آنجا که هزینه های سرمایه ای نصب این وسایل از هزینه های سیستم تزریق از بالای مخزن, کم تر بوده و از نظر نتیجه کار نیز موثرتر است, این سیستم در پالایشگاه های جدید و نوبنیاد بیش تر متداول شده است.

 

روش اطفا حریق مخازن نفتی

1) در اولین فرصت اقدام به خنک کردن سطح جداره مخزن نمایید.
2) در صورت امکان محتویات داخل مخزن را تخلیه نمایید .
3) در صورت سرایت حریق به محوطه اطراف مخازن ، اقدام به اطفا حریق نمایید .
4) با استفاده از فوم به میزان کافی نسبت به اطفا حریق سوخت درون مخازن اقدام نمایید .

 

خنک کردن مخزن COOLING

تمامی مخازن حاوی مایعات قابل اشتعال دارای سیستم خنک کننده اسپری آب می باشند که بصورت رینگهای لوله آب که در فواصل مناسب نازلهای آب پاش بروی آن نصب شده است ، هستند. اگر مخزنی دچار حریق شده باشد باید میزان 10 لیتر در هر دقیقه برای هر متر مربع از سطح مخزن ، آب بصورت اسپری استفاده شود .
با توجه به جهت وزش باد، باید توسط مانیتور و نازلهای آب جداره مخزن در بالاترین قسمت و نزدیک به لبه فوقانی آن خنک شود تا در اثر حرارت ناشی از حریق ، لبه فوقانی جداره تغییر شکل ندهد و باعث جاری شدن محتویات درون مخزن به محوطه اطراف مخازن نگردد . هرگز آب بداخل مخزن وارد نشود . همچنین مخازن مجاور حریق نیز به نسبت فاصله از مرکز مخزن مورد حریق ، باید خنک شوند .

 

محاسبه میزان آب مورد نیاز برای خنک نمودن مخازن

برای مخزن مورد حریق میزان (10lit/min/m2) آب نیاز می باشد . مرکز هندسی سطح مقطع مخزن مورد حریق را مد نظر گرفته و کمیت T را بصورت ذیل محاسبه می کنیم .
T =R+30
Rشعاع مخزن مورد حریق
هر مخزنی که در محوطه دایره شکل به مرکز مخزن مورد حریق و به شعاعT قرار گرفته باشد بمیزان 3 لیتر در هر دقیقه برای هر متر مربع آب برای خنک شدن نیاز دارد . و در صورتیکه مخزن خارج از این محوطه دایره شکل باشد بمیزان 1 لیتر در دقیقه برای هر متر مربع آب برای خنک شدن کافی می باشد .
تخلیه مواد درون مخزن
همانگونه که قبلا گفته شد یکی از کارهای موثر جهت اطفا حریق کاهش سوخت یا گرسنگی آتش می باشد و با حذف ضلع سوخت از مثلث آتش می توان اطفا حریق را انجام داد . اطفا حریق یک مخزن بسیار پر هزینه و زمان بر می باشد و نیاز به وسایل و مواد قابل ملاحظه ای دارد. در صورت امکان از همان لحظات اولیه اطفا حریق باید اقدام به تخلیه مواد از درون مخزن و در شرایط حاد ، حتی مخازن همجوار ، نمود . البته واضح است حتی در صورت اطفا حریق ، مواد باقی مانده در مخزن ، بعلت تغییر خلوص و خصوصیات دیگر ، قابل استفاده نخواهد بود . از جهات دیگر زمان حریق و اثرات مخرب ادامه آن بر محیط زیست و ایمنی مناطق همجوار و کاهش اعتبار آن مجموعه را در نظر گرفت در این صورت هزینه های مستقیم اطفا حریق بسیار ناچیز شمرده می شود.

confined space ایمنی فضا های محصور

محيط هاي محصور مكانهايي هستند كه محل ورود آن به اندازه يك فرد مي باشد ونمي توان داخل آن توقف دائم وطولاني مدت داشت براي ورود به اين مكانها حتما اخذ مجوز مربوطه الزاميست.
خطرات بالقوه در فضاهای محصور
•كمبود اكسيژن كمتر از ۱۹.۵%
•گازهاي سمي يا آتش گير و گازهايي كه جايگزين اكسيژن شده اند
•وسايل متحرك وگردنده كه برق آنها قطع نشده باشد
•باقيمانده فراورده هاي قبلي گاز ،مايع وبخار
• لغزيدن ،افتادن يا سقوط به داخل فضاهاي محصور
•كمبود نور و روشنايي
•حرارت وگرما
•بوي نامطبوع
•برق گرفتگي

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

بخش ششم

برخی نکات ایمنی در مورد الکتریسیته ساکن

هنگام اندازه گیری مایعات در مخازن به وسیله نوار عمق یاب, مسئول اندازه گیری باید پیش از هر چیز, با تماس دست به نرده مخزن, بار الکتریکی را که احتمالاً با خود حمل می کند, به زمین تخلیه و سپس دریچه مخزن را باز کند. همچنین در مدتی که نوار عمق یاب, از درون لوله عمق یابی به پایین فرستاده می شود, باید نوار با جداره لوله در تماس باشد تا از ایجاد جرقه هنگام برخورد وزنه عمق یاب به سطح مایع, جلوگیری شود.
کارکنان باید از پوشیدن کفش های لاستیکی یا تخت لاستیکی که عایق الکتریسیته است, خودداری کنند زیرا, در این حالت بدن آن ها همیشه حامل بار الکتریسیته است و در لحظه برخورد دست یا بدن به یک جسم هادی, ایجاد جرقه می کند که ممکن است در محوطه های خطرناک, موجب انفجار و آتش سوزی شود. این خطر, به ویژه در هوای خشک یا هنگام رعد و برق, شدت می یابد.
هنگامی که لوله های لاستیکی برای بخار زدن یا شست و شوی مخازن برج ها و ظروف پالایش مورد استفاده قرار می گیرند, باید انتهای لوله در محل ورود آب یا بخار به مخزن, با بدنه مخزن به طور کامل مرتبط باشد تا از ایجاد اختلاف پتانسیل با مخزن جلوگیری شود.
هنگام پر کردن بشکه یا ظروف فلزی از مایعات نفتی, باید دقت شود که سر لوله حتماً با بدنه در تماس باشد. از ایستادن در نزدیکی نقاطی که بخار, از لوله یا ظرف, متصاعد می شود و در فضا ابر تشکیل می دهد, خودداری شود زیرا, ممکن است بار الکتریسیته در بدن, القا شده و به محض تماس دست یا بدن با هر شیئی که با زمین ارتباط دارد, جرقه ایجاد شود.
خطرهای الکتریسیته ساکن هنگام نقل و انتقال مواد نفتی
هنگام نقل و انتقال مواد نفتی دو عامل سبب بارور شدن مخزن با الکتریسیته ساکن می گردد, یکی پخش شدن مایعات به قطرات کوچک, دیگری اصطکاک مایعات هنگام جریان در خطوط لوله. پس از ورود مایع به مخزن و بارور شدن مخزن از دو راه بالا, حتی جرقه کوچکی در آمیزه بخارات نفتی و هوای موجود در بالای مخزن, سبب انفجار و آتش سوزی می شود.

پخش شدن مایعات به قطرات کوچک

این حالت وقتی پدید می آید که مایع از بالای مخزن وارد و به سوی پایین ریزش کند. در هنگام ریزش, بر سطح مایع قطرات ریز پدید می آید. همچنین در مخزن هایی که دارای نازل های هم آمیزی هستند, اگر پیش از بالا آمدن سطح مایع به حد کافی, جریان مایع در نازل برقرار گردد, فوران جت سبب شکسته شدن سطح مایع و تولید قطرات و در نتیجه بارور شدن مخزن با الکتریسیته ساکن می گردد. به این سبب نباید مخزن ها را از بالا پر کرد. به همین منظور نازل های هم آمیزی باید بار کرد که سطح مایع در مخزن کمی بالاتر از نازل باشد.
اصطکاک مایعات هنگام جریان در خطوط لوله
وقتی الکتریسیته ساکن تولید می شود که هیدروکربورها با نا خالصی هایی چون مقدار کمی اسید, آب و مواد معدنی همراه باشند.
الکتریسیته ساکن وقتی خنثی می شود که جریان مواد نفتی بدون بار الکتریکی یا دارای دو بار بسیار کم وارد مخزن شود, یا به همان نسبتی که بار الکتریکی تولید می شود, به تدریج از بدنه مخزن به وسیله سیم به زمین تخلیه شود.

دمای احتراق : حداقل دمايي كه نياز است تا يك ماده سوختني شعله ور شده يا به سوختن ادامه دهد بدون وابستگي به گرماي خارجي .

نقطه اشتعال : پايين ترين درجه حرارتي است كه در آن يك مايع فشار بخار كافي دارد تا شكل يك مخلوط قابل اشتعال با هوا نزديك سطح مايع ايجاد كند .

حدود اشتعال پذیری : محدوده اي از غلظت ماده سوختني در مخلوط هوا كه ايجاد شعله مي كند و منجر به انفجار مي شود . گازهاي قابل اشتعال ميتوانند در لحظه نشت يا خارج شدن از سيلندر گاز خطرات خاص را ايجاد كنند و باعث ايجاد اتمسفرهاي قابل انفجار در آزمايشگاه شوند .

حد نصاب قابلیت انفجار بخارات نفتی در مخزن ها

حد نصاب قابلیت انفجار بخارات نفتی در مخزن ها, میان 2 تا 15 درصد وزنی غلظت هیدروکربور در آمیزه هوا و بخارات موجود در مخزن است و این شرایط, معمولاً هنگامی که مخزن خالی یا در حال خالی شدن است به وجود می آید. به همین سبب لازم است که این مخزن ها در آغاز با سرعتی کم پر شوند تا از تراکم الکتریسیته ساکن و جرقه زدن جلوگیری گردد.

مقایسه خطرات ااکتریسیته ساکن مخازن انواع هیدروکربور

مخزن های نفت خام و بنزین سبک و نیز مخزن های نفت گاز و فرآورده های سنگین از این نقطه نظر ایمن تر هستند, در گروه نخست درصد غلظت هیدروکربور در آمیزه بخارات, بیش تر از بیش ترین حد غلظت قابل انفجار بوده و در گروه دوم از کمترین حد, کم تر است. بر عکس مخزن های نفتی سنگین و نفت سفید از این نظر خطرناکترند زیرا, هنگامی که مخزن خالی است, درصد هیدروکربور در فضای بخار در حد نصاب قابل انفجار می باشد. بسیار خطرناک خواهد بود. به طور خلاصه می توان گفت که انفجار به دو سبب صورت می گیرد: یکی در صورتی که الکتریسیته ساکن تولید شود و دیگر هنگامی که در مخزن, آمیزه بخارات قابل انفجار موجود باشد.

رعایت نکات ایمنی هنگامی که احتمال بخارات قابل انفجار در مخزن موجود است

مخزن ها نباید از بالا پر شوند, از دمیدن هوا در خطوط لوله به سوی مخزن خودداری گردد.
تلمبه کردن مواد نفتی به مخزن در آغاز, با سرعتی کم انجام شود, تا هنگامی که این مخزن ها حال پر شدن هستند, نباید موجودی آن ها به وسیله نوار یا میله های فلزی اندازه گیری شود زیرا, احتمال دارد که شخص حامل نوار عمق سنج, با خود بار الکتریسیته داشته باشد و با تماس نوار به دیواره مخزن, جرقه ساکن تولید گردد.

برای رفتن به بخش هفتم (پایانی) کلیلک کنید

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

بخش پنجم

بازرسی مخازن

دلایل اصلی بازرسی مخازن را می توان به شرح ذیل عنوان نمود.
1- بازرسی و معلوم کردن وضعیت فیزیکی مخزن
2- میزان، نوع و علت های فساد و تخریب دستگاه که بایستی به طور دقیق بعد از هر بازرسی معین گردد.
دلایل بازرسی و اهداف مهم
1- ایمنی کار
2- تداوم کار
3- قابل اطمینان بودن
ایمنی ورود و کار در داخل مخازن
بهترین راه برای پیشگیری از حوادث ورود یا کار در داخل مخازن تنظیم فرمهای بازرسی(چک لیست) می باشد.

1- آیا مخزن کلا از محتویات آن خالی شده است؟
2- آیا مخزن به وسیله آب(یا مواد مناسب دیگر) شستشو شده است؟
3- آیا گازها یا بخارات داخل مخزن به وسیله هوا، بخار آب، گاز خنثی(متناسب با شرایط) کلا از مخزن خارج شده اند.
4- آیا فضای داخل مخزن کاملاتهویه شده است؟
5- آیا گاز سنجی به عمل آمده و مقدار گاز در حد مجاز تشخیص داده شده است؟
6- آیا غلظت اکسیژن در فضای داخلی مخزن اندازگیری شده در حد مجاز است؟
7- آیا اتصالات ورودی و خروجی مخزن کاملا مسدود شده اند.؟
8- آیا دریچه ورود از لحاظ اندازه با افراد وارد شونده به مخزن تطابق دارد؟
9- آیا وسایل لازم که می بایست همراه شخص وارد مخزن شود آماده و آزمایش شده اند؟

محدودیت ها و مسائل ایمنی مربوطه قبل از بازرسی

1- ایزوله کردن واحد یا دستگاه، با اتصالات مناسب درجه حرارت و فشار کار که از ورود گاز، بخار، مایعات و یا هرگونه سیال دیگر به داخل مخزن ممانعت کند.
2- داخل مخزن بایستی تخلیه و تمیز گردد و بوسیله دستگاه گاز سنج کنترل شود که عاری از مواد قابل انفجار و اشتعال گردد.
3- نور کافی و پلکان ورود به داخل مخازن پیش بینی شود.
4- قبل از ورود به داخل مخزن ابزار آلات بازرسی مورد تایید قرار گیرد.
5- از لوازم حفاظت فردی مناسب مانند، کلاه ایمنی، دستکش، لباس کار و سایر لوازم مناسب استفاده گردد.
6- در بازرسی از برج های بلند می بایستی به تمامی افرادی که در ارتباط با آن برج کار می کنند اطلاع داده شود که بازرسین فنی در داخل برج مشغول به کار هستند.
7- تعداد افراد بازرس داخل برج های بلند بایستی بیش از دو نفر بوده و یک نفر بیرون از برجها کنار دریچه ورودی گمارده شود.

 

انواع بازرسی ها

1- بازرسی بیرونی
2- بازرسی داخلی
1- 1 اکثر بازرسی ها ی بیرونی می تواند در حین کار واحد انجام گیرد و نیازی به توقف واحد نمی باشد. انواع بازرسی بیرونی به شرح ذیل است.
بازرسی پلکان، نردبان محل عبور و مرور افراد
پایه ها و فونداسیون
نازل ها
سایر دستگاههای روی مخازن
بازرسی رنگ و عایق کاری
خوردگی و معایب بیرونی
2 این نوع بازرسی شامل بازدید کلیه نقاط داخل مخزن از جمله سینی ها، دیوارهای کف، درین ها و… می گردد.

خطرهای الکتریسیته ساکن و نکات ایمنی مربوط به آن

جرقه ناشی از الکتریسیته ساکن به آسانی می تواند در پالایشگاه ها و واحدهای نفت و گاز, انفجار و آتش سوزی ایجاد کند. تقریباً کلیه فرآورده های نفتی مانند بنزین, نفت سفید, سوخت جت, نفت کوره و فرآورده های مشابه در مراحل مختلف پالایش و هنگام جریان یافتن در تلمبه ها, لوله و مخازن, با الکتریسیته ساکن بارور می شوند. مقدار بار الکتریکی آن ها بر حسب نوع محصول, متفاوت است.
به طور کلی در فرآورده هایی که خاصیت هادی بودن بیش تری دارند, مقدار بیش تری الکتریسیته مقاومت بیشتری نشان دهد (فرآورده های تصفیه شده و خالص) معمولاً شدت تولید بار الکتریسیته, به مراتب کم تر است ولی, از آن جا که بار الکتریسیته آن ها به علت مقاوم بودن مایع, به کندی تخلیه می شود, اختلاف پتانسیل بیشتری در آن ها به وجود می آید.
هنگامی که فرآورده های نفتی به مخازن تلمبه می شوند, دو نوع خطر الکتریسیته ساکن به وجود می آید: یکی جرقه هایی که ممکن است در سطح مایع در مخزن تولید شوند و بسیار خطرناک هستند و دیگر آن که در صورت عایق بودن زمین, بار الکتریسیته در مخزن متراکم شود. در حالت دوم, خطر تراکم بار الکتریکی در جداره مخزن با نصب سیم ارت از بین می رود.
مرتبط بودن مخزن با زمین, به هیچ وجه نمی تواند از خطر اول؛ یعنی, جهش جرقه در سطح مایع, جلوگیری کند بنابراین, تنها راه جلوگیری از انفجار در مخازن, استفاده از سقف شناور و قطع ارتباط هوا با سطح مایعات است. در ضمن مزیت دیگر این گونه مخازن, این است که تشکیل بخارات نفتی به علت تبخیر تا حدود زیادی کاهش می یابد.
برای این که احتمال تولید جرقه در سطح مایع به حداقل برسد, باید از پر کردن مخازن با سرعت زیاد و ریختن مایع از بالا که ایجاد تلاطم در سطح مایع می کند, خودداری شود. بار الکتریسیته ای که به هنگام پر شدن مخزن تولید می شود, پس از ساکن شدن مایع مخزن در مدت چند ثانیه تا حدود دو ساعت تخلیه می شود و پس از آن, خطر تولید جرقه از بین می رود.

برای رفتن به بخش ششم کلیلک کنید

پردیس فناوری کیشطرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریتگروه مهندسی شیمی

بخش چهارم

ظرفیت حصار ها

اگر یک مخزن در حصار جا گرفته باشد ظرفیت حصار باید برابر صد در صد ظرفیت مخزن باشد, اگر در دو حصار جا گرفته باشد, ظرفیت حصار باید برابر 80 درصد مجموع ظرفیت مخزن ها باشد. اگر سه مخزن یا بیش تر در حصار جا گرفته باشد, ظرفیت حصار باید برابر با 60 درصد مجموع ظرفیت مخزن های موجود در حصار باشد.

رنگ مخزن

مخزن های محصولات سبک و میان تقطیر به رنگ سفید, رنگ آمیزی می شوند تا کمترین گرما را از محیط و انرژی تابشی آفتاب جذب کرده, دمای محتوای مخزن ها در کمترین حد ممکن نگه داشته شود, تا مقدار تبخیر و هدر رفتن مواد سبک نفتی هر چه کمتر شده, شرایط خطرناکی در بالای مخزن پدید نیاید.

خطرات مرتب بر مخازن

1- ترکیدگی مخازن که منجر به صدمات شدید مالی و جانی می گردد. چنانچه مخزن حاوی مایعات یا گازهای قابل اشتعال باشد، موجب آتش سوزی نیز خواهد شد.
2- نشت محتویات مخزن به خارج، در صورتی که مواد شیمیایی و خطرناک از مخازن یا اتصالات آن به خارج نشت کند صدمات انسانی به بار آورده و چنانچه مواد قابل اشتعال باشند میتواند باعث آتش سوزی و انفجار گردد.
3- خطرات کار بر روی مخزن، همچون سقوط،گاز گرفتگی،تماس با مواد شیمیایی
4- خطرات ورودی کار در مخزن، چون گاز زدگی، مسمومیت، تماس با مواد شیمیایی، حریق و اتفاقاتی نظیر لغزیدن، سقوط اجسام و برخورد با متعلقات داخلی مخازن
علل مهم حوادث در مخازن تحت فشار
نقض در طراحی سیستم
اشکالاتی که در طراحی مخزن ممکن است وجود داشته باشد ماننند در نظر گرفتن روند خوردگی در اثر فعل و انفعالات شیمیایی ماده فرآیندی(سیال ذخیره شده یا جاری در مخزن) یا آلیاژ مخزن، عدم دقت کافی در محل جوش اتصالات به مخزن و عدم پیش بینی اتصال به زمین و یا برق گیر(در موارد لازم) از جمله ایرادات طراحی قابل ذکر می باشند.

نقص در ساخت و نصب

اشکالاتی که در حین ساخت و نصب مخزن ممکن است پدید آمده باشد، مانند نقص در عملیات ، جوشکاری و غیره

عدم رعایت اصول ایمنی در راه اندازی

رعایت نکردن ضوابط راه اندازی از قبیل عدم انجام بازرسی های اولیه، عدم تمیز کاری و شستشو مخزن قبل از راه اندازی و… سبب بروز حادثه در مرحله راه اندازی بوده است.
بهره برداری نادرست از شرایط کاری
مواردی مانند استفاده از مخازن در شرایط کاری (فشار، دما و …) خارج از حدود پیش بینی شده در طراحی، می تواند باعث بروز حوادث شود.

خطاهای انسانی

از جمله موارد خطاهای انسانی مانند باز و بسته کردن اشتباهی شیرها، عدم کنترل سطح مایع یا فشار در سیستم های غیر خودکار، بی توجهی به علائم بروز نقض در مخزن و ندید گرفتن نشتهای جزئی را میتوان ذکر نمود.
عدم شناخت خواص مایع یا گاز ذخیره شده، علائم حاکی بر بروز شرایط غیر عادی در مخزن، چگونگی استفاده از وسایل محافظت فردی در موقع نشت خوردگی و سایش

خوردگی و سایش

اصولاخوردگی به دو دسته تقسیم می شود

1 خوردگی ناشی از فعل و انفعالات شیمیایی (درسطوح داخلی مخزن)
2- خوردگی تنشی منجر به ترک . در این خوردگی علاوه بر خوردگی سطح مخزن، در سطح بیرونی مخازن نیز با توجه به شرایط جوی حاکم در محل و همچنین عدم تجدید رنگ آمیزی، ترمیم نکردن عایق(در مورد مخازن زیر زمین)
احتمال بروز خوردگی وجود دارد که به تدریج سبب نازک شدن بدنه در آن قسمت می گردد.

عمل نکردن یا مسدود شدن وسایل ایمنی مخازن تحت فشار

SAFETY VALVESشیرهای اطمینان یا سوپاپ اطمینان
– SAFETY RELIEF VALVE شیرهای ایمنی تخلیه
– BLOW DOWN PIPESلوله های تخلیه
عمل نکردن یا از مدار خارج بودن ابزار کنترلی این ابزار به منظور کنترل فشار، دما، سطح مایع و مقدار جریان ورودی یا خروجی مخزن بکار می رود.

استفاده نابجا از مخزن

منظور استفاده نابجا از مخزن، کاربرد مخزن در شرایطی است که در طراحی مخزن دیده نشده است.

نداشتن برنامه بازرسی مخازن

بسیاری از حوادث که در مخازن تحت فشار روی می دهند در صورت انجام بازرسی به موقع و شناسایی نقاط ضعیف پدید آمده در مخزن، قابل پیشگیری است.

نداشتن برنامه تعمیراتی پیشگیرانه

بر اساس برنامه زمان بندی معینی میتوان نسبت به تعمیرات جزئی متوسط و اساسی اقدام نموده و قبل از اینکه ایرادات سیستم به صورت ناگهانی بروز نموده و سبب توقف اجباری تولید و یا خسارت جانی گردد نسبت به یافتن و رفع عیب سیستم گردد.

خطر الکترسیته ساکن در مخزن

خطر های الکتریسیته ساکن را که به هنگام نقل و انتقال مواد نفتی آتش زا دو عامل سبب بارور شدن مخزن با الکتریسیته ساکن می گردد . یکی پخش شدن مایعات به قطرات کوچک و دیگری اصطکاک مایعات هنگام جریان در خطوط لوله ، پس از ورود مایع به مخزن و بارور شدن مخزن از دو راه بالا ، حتی جرقه کوچکی در آمیزه بخارات نفتی و هوای موجود در بالای مخزن ، سبب انفجار و آتش سوزی می شود . دیواره همه مخزن ها باید به وسیله سیم به زمین متصل شود . )Earthing Wire) کار این سیم هدایت بار الکتریسیته ساکن از مخزن به زمین و جلوگیری از تراکم الکتریسیته در بدنه مخزن می باشد .

برای رفتن به بخش پنجم کلیلک کنید

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

بخش سوم

مخازن سرد

مخازن سرد جهت نگهداری گازهای مایع و موادی با نقطه جوش پایین و غالبا زیر صفر درجه سانتیگراد مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به پایین بودن دمای جوش این مواد، غالب آنها در دمای عادی محیط به شكل گاز می‌باشند، لذا باید این دسته از مواد را در دمای پایین نگهداری نمود.
اقتصادی ترین و ایمن ترین دما برای نگهداری این گازها، كمی پایین تر از دمای جوش آنها و در حالت مایع میباشد. به عنوان مثال گاز بوتان در صفر درجه سانتیگراد، بوتادین در 4- ، آمونیاك در 33- ، پروپان در42- ، اتیلن در 103- ، آرگون در 186- ، نیتروژن در 196- ، هیدروژن در 253- و … درجه سانتیگراد نگهداری می‌گردند.
برای مایع نگهداشتن این گازها می توان آنها را در فشارهای بالا و دمای محیط نیز نگهداری نمود ولی دلایل متعددی باعث شده‌اند كه ذخیره سازی در دمای پایین و فشار اتمسفریك بر ذخیره سازی در فشار بالا و دمای محیط مزیت داشته باشد، از جمله این دلایل می توان به موارد ذیل اشاره نمود:
•وجود فشار پایین تر از دید ایمنی بسیار مناسب تر می‌باشد.
•هرچه فشار مخزن افزایش یابد، ناچارا باید ظرفیت ذخیره سازی را برای ایمنی و هزینه‌های ساخت كاهش داد. لذا كاركردن در فشار پایین تر سبب می شود تا ظرفیت بیشتری برای ذخیره سازی با هزینه مناسب تر استفاده نمود.
• مخازن دارای فشار زیاد از نقطه نظر ایمنی نیاز به محافظهای زیاد و غالبا دور بودن از سایر تجهیزات و واحد های فرایندی دارند، لذا كار كردن در فشار پایین تر سبب استفاده بهینه تری از زمین می‌گردد.
•عملیات بهره برداری در فشار كم راحت تر و سازگار با سیستم حمل و نقل می باشد.

تقسیم بندی منابع از نظر کاربری

1- مخزن های نفت خام

انواع گوناگون نفت خام سبک یا سنگین را می توان به طور جدا یا آمیخته, در این مخزن ها ذخیره کرد. مخزن های امروزی نفت خام, سقفی شناور داشته, بیشتر به لوله های مارپیچ بخار, برای گرم کردن نفت خام در فصل زمستان, پروانه های همزن, عمق سنج و … مجهزند.

2- مخزن های واسطه

این مخزن ها, برای دریافت فرآورده های نیم نهایی از یک واحد پالایش, و دادن آن ها به واحدهای دیگر برای انجام گرفتن فرآیندهای دیگر پالایش یا دریافت ترکیبات گوناگون فرآورده های پیش از آمیختگی و انتقال آن ها به مخزن های فرآورده های نهایی به کار برده می شوند.

3- مخزن های فرآورده ها

فرآورده های گوناگون نفتی بنا به مشخصات مورد نظر در این مخزن ها تهیه و به شبکه پخش انتقال داده می شوند.

4- مخزن های بارگیری و پخش

برخی از فرآورده های سبک و سنگین, مانند گاز مایع, روغن موتور, قیر و … که بردن آن ها به جاهای دوردست از راه خطوط لوله, دشوار یا نشدنی است, در مخزن های بارگیری انبار شده, سپس به نفت کش ها یا مخزن دارهای راه آهن منتقل و به محل مصرف فرستاده می گردد.
کار بارگیری معمولاً به وسیله تلمبه انجام می گیرد.اگرفرآورده های نفتی روان باشد و فاصله مخزن تا جای بارگیری زیاد نباشد, با ایجاد اختلاف سطح میان مخزن نقطه بارگیری, مایع با نیروی جاذبه به وسیله نقلیه منتقل می شود. مخزن هایی که در این سرویس هستند, مخزن های بارگیری و پخش خوانده می شوند.

شیوه قرار گرفتن مخازن در حصار ها

از نظر ایمنی و پیشگیری از خطر سرایت آتش از مخزن ها به واحدهای پالایش و برعکس, در طرح هر پالایشگاه, مخزن های نفت خام و فرآورده های نیمه نهایی و نهایی, دور از محوطه کارخانه ها قرار داده می شوند.
قرارگاه مخزن ها, از گرد آمدن چندین حصار خاکی یا آجری تشکیل می گردد که در هر حصار ممکن است یک یا چند مخزن قرار گرفته باشد.
حصار های خاکی یا آجری, به صورت دایره یا چهار پهلو, با مساحت کافی و ظرفیت متعادل ساخته شده و طرح و ساختمان آن ها برابر استاندارد است
شمار مخزن ها در یک حصار مشترک
مخزن هایی که ظرفیت آن ها بیش از 6000 متر مکعب است, در گروه های چهارتایی با ظرفیت کل 60000 متر مکعب (بیشترین حد) می توانند در یک حصار قرار گیرند, مخزن هایی که ظرفیت آن ها از 6000 کمتر است, در گروه های دوازده تایی با ظرفیت کل 35000 متر مکعب (بیشترین حدی که می توانند در یک حصار قرار گیرند).

فواصل مخزن ها در یک حصار

برای نفت خام و فرآورده های سبک, فاصله میان مخزن ها برابر نصف قطر مخزن و برای فرآورده های سنگین, یک سوم قطر مخزن منظور می شود.

فواصل مخزن ها در حصار های گوناگون

برای نفت خام و فرآورده های سبک, فاصله دو مخزن برابر با قطر یک مخزن است, برای فرآورده های سنگین فاصله دو مخزن برابر دو سوم قطر یک مخزن در نظر گرفته می شود.

برای رفتن به بخش چهارم کلیلک کنید

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

بخش دوم

مخازن با سقف شناور

در این مخزن ها, سقف روی مایع شناور بوده و با مایع به بالا و پایین حرکت می کند. معمولاً دو نوع از این مخزن ها بیش از انواع دیگر به کار گرفته می شوند:
1- سقف های ماهی تابه شکل (pan type )این سطح ها, مسطح بوده, از فولاد ساخته می شوند و دارای پایه های عمودی هستند که به محیط سقف متصل می باشند. نقطه ضعف این سقف ها, این است که به محض سوراخ شدن, غرق می شوند.
2- سقف های خزینه دار (postoon type) که در آن خزینه های جعبه مانند و توخالی, پیرامون سقف نصب شده, آن را شناور کرده است.
برتری این نوع سقف ها, در این است که با سوراخ شدن یک یا چند خزینه, سقف غرق نخواهد شد.

External Floating Roof

مخازن سقف شناوری كه سقف ثابت ندارند و سقف شناور با فضای باز در ارتباط است.
موادی چون نفت خام که فشار بخار آنها, کمی زیاد بوده و در حدود نزدیک به psi0/5 می باشد, در مخازن خاصی که مجهز به سقف شناور می باشند, ذخیره می گردند. این نوع از سقف شناور ها, فاقد سقف ثابت بوده و اصطلاح External Floating Roof گفته می شوند. گفتنی است که این مخازن, برای موادی که سمی نبوده یا آتش گیری کمی دارند, مناسب می باشند.

Internal Floating Roof

مخازن سقف شناوری كه علاوه بر سقف شناور به یك سقف ثابت نیز مجهز هستند.
اگر فشار بخار ماده ای در همین محدوده بوده ولی, ماده مذکور سمی یا آتش گیر باشد, از نوع خاصی از مخازن با سقف شناور که دارای یک سقف نیز می باشند, استفاده می گردد.
این نوع مخازن در اصطلاح, Internal Floating Roof گفته می شوند.

مزیت های سقف ثابت روی سقف شناور

1-محافظت سقف شناور و سیستم های آب بندی از عوامل جوی مانند باران، برف و باد
2-جلوگیری كامل از نشت مواد سمی و آتش گیر
3-امكان اعمال فشار مثبت روی سقف شناور به كمك گاز ازت به منظور جلوگیری از نوسان و كج شدن سقف شناور

سقف شناور روی سطح مایع قرار گرفته و زمانی كه ارتفاع سطح مایع در مخزن به هر دلیلی مثل پر كردن و خالی كردن مخزن و یا شرایط عملیاتی تغییر می كند، سقف شناور نیز بالا و پایین می رود. قرار گرفتن سقف شناور بر روی سطح مایع سبب می‌گردد كه فشار بر روی سطح مایع زیاد گردد و این افزایش فشار از میزان فراریت ماده ذخیره شده می‌كاهد چراكه بالاتر بودن فشار فضای روی سیال نسبت به فشار بخار مایع باعث جلوگیری از تبخیر ماده می شود.

مخازن كروی و استوانه‌ای

در صورتیكه فشار بخار ماده مورد نظر در حدود بین 0/5 تا psig50 باشد از مخازن كروی و استوانه‌ای افقی استفاده می‌گردد. البته در این محدوده فشاری مخازن استوانه‌ای افقی ترجیح داده می شوند ولی بر حسب شرایط عملیاتی خصوصاً چنانچه به حجم زیادی برای ذخیره سازی نیاز باشد، از مخازن كروی استفاده میگردد.
در صورتیكه فشار بخار ماده مورد ذخیره سازی بالاتر از psig50 باشد، باید حتماً از مخازن كروی استفاده نمود. با توجه به ساختار فیزیكی و هندسی این مخازن كه بصورت متقارن می‌باشند تحمل فشار در آنها از سایر مخازن بیشتر بوده از اینرو عموماً از آنها برای ذخیره سازی مواد در حجم های نسبتا بالا و فشار زیاد استفاده می‌گردد. معمولاً ظرفیت آنها در محدوده 1000 تا 25000 بشكه و فشارآنها از محدوده Psig 10 تا psig 200 می‌باشد. این مخازن دارای جداره كروی شكل بوده و دیواره آنها با استفاده از صفحات خمیده ساخته شده است. معمولاً این صفحات در محل، جوش داده و نصب می‌گردند.

مزایا

1-در ظرفیت های مساوی، سطح مخزن كروی 88% سطح مخازن استوانه ای می‌باشد كه علاوه بر مسائل اقتصادی باعث كاهش انتقال حرارت می‌گردد.
2-در صورت بروز نشتی در مخازن با فشار بالا و بروز پدیده فلاش، امكان یخ‌زدگی وجود خواهد داشت. در مخازن كروی كه نیاز به زیرسازی و فونداسیون كمتری نسبت به مخازن استوانه ای می‌باشد، خطر یخ ز‌دگی خاك به علت عدم تماس وجود ندارد .
از این مخازن بطور وسیعی در ذخیره سازی موادی چون كلر مایع، آمونیاك بی آب ، دی اكسید گوگرد، اكسید اتیلن، دی اكسید كربن، وینیل كلراید مونومر، برش‌های سبك نفتی(Light end) و …. در صنایعی چون كاغذسازی، واحدهای تولید سود سوزآور، سفید كننده ها، واحدهای تصفیه آب و فاضلاب، صنایع پالایش نفت و پتروشیمی، تولید كودهای شیمیایی، تولید PVC و …. استفاده می‌گردد.

برای رفتن به بخش سوم کلیلک کنید

 

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

بخش اول

مقدمه

واحدهای نفت و گاز برای نگهداری نفت خام و گاز و نیز انبار کردن فرآورده های نفتی گوناگون, نیاز به تعداد بسیاری مخزن دارند. تعداد این مخازن به عواملی چند, چون دوری و نزدیکی واحد به منابع تامین کننده نفت خام, تعداد و ظرفیت واحدهای پالایش, تنوع فرآورده های تولیدی و سرانجام چگونگی انتقال و پخش فرآورده ها بستگی دارد.
در صنایع شیمیایی, مواد ارزشمند مانند بنزین یا گاز مایع, طی فرآیندهای مختلفی از مواد شیمیایی خام, مانند نفت خام جدا می شوند یا از آنها به وجود می آیند.
چند راه برای انتقال مواد خام از منابع تامین کننده به واحد فرآیندی وجود دارد که بر حسب مورد و شرایط, از یکی از آنها مانند خطوط انتقال یا تانکر استفاده می گردد.
همچنین محصولات تولیدی نیز به روش های مختلف به بازار داخلی یا خارجی عرضه می شوند.
به دلایل زیادی از جمله یکسان کردن کیفیت محصول, اندازه گیری حجم محصول جهت فروش, امکان بارگیری و انتقال به تانکر یا کشتی در حداقل زمان ممکن و … سبب می شود تا مواد محصول را بعد از تولید, در مخازن مناسب ذخیره نمایند.

موارد استفاده مخازن

1- ذخیره مواد اولیه و خوراک واحدها
2- ذخیره مواد واسطه تولید شده در فرآیند
3- ذخیره فرآورده ها
4- ذخیره مواد برای بارگیری و پخش
5- همسان نمودن کیفیت محصول
6- معیاری جهت اندازه گیری حجم خوراک و محصول تولید شده

انواع مخازن

تقسیم بندی جامع و یکسانی برای مخازن ذخیره وجود ندارد. طبقه بندی مخازن, می تواند از دیدگاه های متفاوتی مانند شکل هندسی, نوع سیال یا بر حسب فشار بخار ماده ذخیره شده در آن باشد.

 

تقسیم بندی مخازن

مخازن را به دو دسته کلی مخازن روباز و در بسته تقسیم بندی نمود.

گازها, سیالات آتش گیر, مواد شیمیایی خطرناک مانند اسید ها یا بازها و سیالاتی که از خود گازهای سمی منتشر می کنند, باید در مخازن در بسته نگهداری و ذخیره شوند.
از مخازن در بسته, می توان به مخازن با سقف ثابت, مخازن سقف شناور, مخازن کروی, استوانه ای و مخازن سرد اشاره نمود.
از آنجا که مواد مختلف, دارای خواص شیمیایی و فیزیکی مختلفی هستند, شرایط و نحوه مناسب ذخیره سازی آن ها از یکدیگر متفاوت است. به همین جهت انتخاب نوع مناسب مخزن اهمیت فراوانی دارد.

 

مهمترین پارامترها در انتخاب نوع مخزن

فراریت یا به عبارت دیگر فشار بخار
سمی بودن
میزان آتش گیری ماده مورد نظر

 

 

دسته بندی مخازن ذخیره سازی بر حسب فشار بخار سیال

مخازن با سقف ثابت :
این نوع مخزن, استوانه ای قائم یا سقف ثابت مخروطی شکل بوده, بر پایه مناسب ترین اندازه قطر و بلندی برای تامین ظرفیت مورد نیاز, استاندارد شده است و برای انباشتن فرآورده های گوناگون نفتی مورد استفاده قرار می گیرد.
در صورتی که فشار بخار ماده مورد نظر زیاد نباشد ولی, ماده مورد نظر, سمی یا آتش گیر باشد, مانند ترکیبات سنگین نفتی, اکریل آمید, دی اتیل پیرو کربنات, دی ایزوپیل فلوئوروفسفات

برای رفتن به بخش دوم کلیلک کنید

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

بخش پایانی

دبی سنج های جرمی Mass Meters

اين نوع دبي سنج ها دبي جرمي را بر خلاف دبي سنج هاي حجمي ، مستقيما و بدون واسطه اندازه مي گيرند .
بسياري از چنين دبي سنج ها، دبي جرمي را از طريق رابطه  QM = QV * ρ  بدست مي آورند در اين معادله QM دبي جرمي و QV دبي حجمي و ρ دانسيته سيال است.
اين چنين دبي سنج ها از تركيب دو وسيله كه يكي سرعت سيال و ديگري دانسيته را اندازه مي گيرد تشكيل شده اند. وروردي ها در يك ريز پردازنده همراه با يك سري اطلاعات اضافي تركيب شده و خروجي به عنوان دبي جرمي گزارش مي شود. با اين حال دستگاه هاي معرفي شده در ذيل مستقيما و بدون انجام محاسبات بين حجم و دانسيته اين كار را انجام مي دهند.
دماسنج
کوریولیس سنج

دما سنج Thermal Meter

اساس كار اين وسيله بدين صورت است كه جريان سيال، انرژي گرمايي خود را به المنت حساس به گرما مي دهد و سپس با اندازه گيري گرماي منتقل شده به المنت جرم سيال عبور كرده محاسبه مي شود. مقدار گرماي جابجا شده به سرعت سيال ، ظرفيت گرمايي و هدايت گرمايي سيال بستگي دارد و لذا اين دبي سنج مستقل از دانسيته، فشار و ويسكوزيته سيال مي باشد.
اين دبي سنج عمدتا براي اندازه گيري جريان گاز هاي تميز با ظرفيت گرمايي معين به كار مي رود و كاربرد گسترده آن در صنايع پالايش و صنايع شيميايي مي باشد و از محدود فناوري هايي است كه مي توان براي اندازه گيري جريان هوا در لوله هاي بزرگ استفاده كرد. از مشخصه هاي آن ،نداشتن هيچ گونه قطع متحرك و دقت بالاي آنها در اندازه گيري جريان هوا مي باشد .

كوريوليس سنج Coriolis Meter

شكل ( بدون هيچ گونه مانع ) به عنوان سنسور جريان ، تشكيل شده است و تعيين دبي در آن بر اساس قانون دوم نيوتن مي باشد. لوله سنسور توسط نيروي الكترومغناطيسي سيم پيچي كه در مركز انحناي لوله قرار گرفته به حركت درآورده و در فركانس طبيعي اش ارتعاش مي كند.
سيال به داخل لوله سنسور جريان مي يابد و مجبور به گرفتن حركت عمودي لوله ارتعاش مي شود . وقتي لوله نصفي از سيكل ارتعاش خود را به سمت بالا طي مي كند ، سيال جريان يافته در لوله، با كشاندن لوله به سمت پايين در برابر حركت اجباري به سمت بالاي آن مقاومت نشان مي دهد.
سيال جاري خارج از سنسور يك حركت رو به بالا ناشي از حركت لوله دارد و به محض جريان يافتن به دور انحناي لوله مقاومتي در برابر حركت عمودي لوله نشان نمي دهد . اين اختلاف نيرو ها مسبب پيچش لوله مي شود، وقتي كه لوله در نيمه دوم ارتعاشي خود به سمت پايين حركت مي كند در جهت مخالف پيچيده مي شود. اين پديده پيچش اثر Coriolis ناميده مي شود.
با توجه به قانون دوم حركت نيوتن ، مقدار چرخش لوله سنسور مستقيما به مقدار دبي جرمي سيال جاري در لوله وابسته است . گيرنده هاي سرعت الكترومغناطيس در هر طرف لوله ، سرعت ارتعاش لوله را اندازه مي گيرند. دبي جرمي توسط اختلاف زماني سيگنال هاي گيرنده سرعت مشخص مي شود .

دبی سنج های جابجايی مثبت Positive Displacement Meters

اساس كار اين نوع دبي سنج ها ، محاسبه دبي جريان حجمي جريان با محصور كردن مقداري از سيال در يك مخزن و سپس تخليه سيال به خروجي مي باشد .حجم كل مايع عبوري از اين وسيله در يك پريود زماني از حجم سيال نمونه گيري شده و تعداد نمونه گيري ها بدست مي آيد .
دبي سيال مستقيما توسط يك ماشين محاسبه گر گزارش داده مي شود. هر مخزن متحرك با سيال توسط آب بند هاي باريكي از مخزن بعدي جذا شده است . نيروي مورد نياز دبي سنج هاي جابجايي مثبت از انرژي جريان بدست مي آيد .
اين نوع دبي سنج ها به دليل داشتن قطعات متحرك زياد براي پساب ها مناسب نمي باشند. 
پیستون نوسانگستر
دیسک لرزان
دنده تخم مرغی
مولتی پیستون
روت

پيستون نوسانگر Oscillating Piston

مايع وارد يك مخزن به دقت ماشين كاري شده اي كه شامل يك پيستون نوسانگر است مي شود؛ موقعيت پيستون به گونه اي است كه مخزن را به چندين قسمت تقسيم مي كند . فشار سيال باعث نوسان پيستون و چرخش آن حول توپي مركزي مي شود .لقي كم بين پيستون و مخزن با به حداقل رساندن لغزش مايع باعث اندازه گيري دقيق و تكرار پذير در هر سيكل حجمي مي شود . ماكزيمم ويسكوزيته مجاز 4000 سانتي پوز است.

ديسک لرزان Nutating Disk

مايع وارد يك مخزن به دقت ماشين كاري شده اي كه شامل يك ديسك لرزان است ، مي شود. فشار سيال ، ديسك را به كمك يك دندانه غلتكي به لرزش در مي آورد و ديسك شروع به چرخش مي كند .حركت ديسك توسط حركت دنده به يك ماشين محاسبه گر دبي انتقال مي يابد. لقي كم بين ديسك و مخزن با به حد اقل رساندن نشتي ، باعث اندازه گيري دقيق و تكرار پذير در هر سيكل حجمي مي شود.

دنده تخم مرغی Oval Gear

از دو روتور تخم مرغي شكل يكسان كه توسط دو شكاف كوچك پيرامون دنده ايجاد شده ؛ تشكيل شده است . دنده هاي تخم مرغي حجم كل مايع عبوري از مخزن اين سيله را طي هر عمل گردش جارو مي كند ؛ دبي توسط اندازه گيري سرعت چرخش محاسبه مي شود.
لقي كم بين دنده ها نشتي را به حداقل مي رساند . در مقايسه با دبي سنج  Nutating Disk كاليبراسيون آن با ويسكوزيته تغيير نمي كند . از معايب اين وسيله تاثير گذاري نوسان بر عمل سنجش دبي مي باشد. اين دبي سنج براي اندازه گيري دبي حلال ها و مايعات كم غلظت به كار مي رود. 

مولتي پيستون Multi Piston

اين نوع دبي سنج ها به صورت تك پيستوني و چند پيستوني وجود دارند و به طور گسترده در توزيع سوخت و اندازه گيري هيدرو كربن هاي سبك استفاده مي شوند . نحوه قرار گرفتن پيستون ها به گونه اي است به هنگام پر شدن سيلندر ها از ورودي ، سيلندر مقابل در حال تخليه به خروجي است و در نتيجه سيال با حداقل نشتي جريان مي يابد. طراحي مذكور به ضربان و لرزش سيال حساس است و لذا براي دبي هاي بيشتر از 100 l/min مناسب نمي باشد.

روت Root

دبي سنج Roots در بسياري از موارد مشابه دبي سنج  Oval Gears است. پره هاي گوشتي  (Load Impellers) در خلاف جهت يكديگر در مخزن دبي سنج گردش مي كنند . دنده هاي بادامي شكل ، كل مايع عبوري از مخزن را در هر عمل گردش جارو مي كنند  . دبي جريان توسط اندازه گيري سرعت گردش پره ها اندازه گرفته مي شود .
ضريب كاليبراسيون اين دبي سنج ها در مقايسه با دبي سنج Nutating Disk با ويسكوزيته تغيير نمي كند . ماكزيمم ويسكوزيته مجاز 5000 سانتي پوز است.

منابع
انجمن نواندیشان www.noandishan.com
مجله مهندسي مكانيک
www.petronet.ir

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

بخش پنجم

دبی سنج سرعتی Velocity Meters

مبناي محاسبه دبي در اين نوع دبي سنج ها بر اساس سنجش سرعت سيال و سپس توليد سيگنالي متناسب با سرعت سيال است. معادله QV = A * V نشان مي دهد كه سيگنال توليدي دبي حجمي جريان ، خطي است. سرعت سنج ها معمولاً نسبت به هدمتر ها كمتر به پروفايل سرعت حساس هستند. بعضي از آنها فاقد موانع هستند و به دليل خروجي خط نسبت به هدمترها كمتر به پروفايل سرعت حساس هستند. بعضي از آنها فاقد موانع هستند و به دليل خروجي خطي نسبت به جريان، بر عكس دستگاه هاي مبتني بر اختلاف فشار هيچ گونه رابطه جذري ندارند .
توربین متر
جریان سطح مغناطیسی
گردابه سنج
اولتراسونیک سنج

 

توربين متر Turbine Meter

يك دبي سنج توربيني از يك روتور چند تيغه كه توسط ياتاقاني نگه داشته شده است تشكيل شده است و در مقطع لوله عمود بر جريان قرار گرفته است سيال روتور را متناسب با سرعت سيال مي راند و متعاقب آن دبي حجمي جريان بدست مي آيد.
يك سيم  پيچ ( Coil ) بيرون دستگاه اندازه گيري ، هنگامي كه تيغه خطوط مغناطيسي سيم پيچ را قطع مي كند ولتاژ متناوبي توليد مي كند ؛ هر پالس ولتاژ توليدي بيانگر حجم مايع عبوري مي باشد.
اين دبي سنج به دليل آن كه روتور آن معمولاً از فولاد ضد زنگ ساخته شده با بسياري از سيالات سازگار است. با اين حال لازم است ياتاقان آن كه روتور را براي گردش در سرعت هاي بالا نگه مي دارد تميزكاري شود.
دبي سنج هاي توربيني عمدتاً در خطوط لوله هايي كمتر از 5/0 اينچ تا 12 اينچ به كار مي روند و سرعت پاسخ آنها بالا بوده و دقت خوبي دارند.
از مشخصه هاي ديگر اين دبي سنج، تكرار پذيري ، قابليت محدوديت پذيري عالي و دقت بالاي آنها مي باشد و معمولاً براي اندازه گيري مايعات و گازهاي تميز به كار مي روند و براي سيالات ويسكوز و چرخشي مناسب نمي باشند.

 

جريان سنج الكترومغناطيسی Electromagnetic Flowmeter

اساس كار سيستم دبي سنج هاي مغناطيسي مبتني بر قانون القاي مغناطيسي فارادي است كه بيانگر آن است كه هرگاه رسانايي در يك ميدان مغناطيسي حركت كند در آن ولتاژ جريان القاء مي شود.
Faraday’s Law : E = KBDV

مقدار ولتاژ القايي، مستقيماً متناسب با سرعت رسانا ، V ، پهناي رسانا ، D ، و قدرت ميدان مغتاطيسي ، B ، مي باشد. هنگامي كه مايع رسانا از ميدان مغناطيسي با سرعت V عبور مي كند الكترود ها ولتاژ القايي را دريافت مي كنند . پهناي رسانا به فاصله بين الكترود ها بستگي دارد (بدنه ايزوله از اتصال كوتاه با ديواره جلوگيري مي كند ) ، تنها متغير اين وسيله سرعت مايع رسانا است و به دليل آن كه قدرت ميدان مغناطيسي و فواصل الكترود ها ثابت نگه داشته شده است ولتاژ خروجي ، E  ، مستقيماً با سرعت متناسب است.

 

گردابه سنج Vortex Meter

اساس كار دبي سنج هاي  Vortex مبتني بر پديده Vortex Shedding موسوم به اثر وان كارمن مي باشد . درون آن يك مانع ( Bluff Body ) است و به هنگام عبور سيال از آن سيال شكافته شده و گردابه هاي (Eddies) كوچكي توليد مي شود كه در امتداد و پشت مانع جمع مي شوند اين گردابه ها باعث نوسان فشار مي شوند و سپس توسط سنسور اندازه گرفته مي شود. فركانس توليد گردابه به طور مستقيم با سرعت سيال متناسب است.

 

اولتراسونيک سنج Ultrasonic Meters

اين دبي سنج ها جهت تعيين دبي سيال از امواج صوتي استفاده مي كنند . پالس هاي مبدل پيزوالكتريك از سيال متحرك با سرعت صوت عبور كرده و سپس سرعت سيال با روش هايي مختلف اندازه گيري مي شود .

برای رفتن به بخش ششم (پایانی) کلیلک کنید