0

فرایند و تجهیزات

آموزش واحد جداسازی و تامین هوای صنعتی (ASU: Air Separation Unit)

خرداد ۳۱, ۱۳۹۶ در ۷:۲۱ ب.ظ


تبلیغات شما-تصویر زیر تبلیغاتی است و مرتبط به سایت ایران پایپینگ نمی باشد.

چکیده:
یکی از بخش های واحدِ تاسیسات جانبی در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی، واحد هوا است که جهت تولید هوای خام فشرده، به منظور مصرف در دستگاه های مختلفِ مجتمع های پتروشیمی طراحی شده است. بخش عمده ای از این هوای فشرده به عنوان خوراکِ واحد نیتروژن و بخش دیگری از آن به قسمت خشک کنندة هوا یا همان Air dryer unit وارد شده و پس از رطوبت گیری به عنوانِ هوای خشک، در دستگاه های نیوماتیک ابزار دقیق، مورد استفاده قرار می گیرد. هدف از جداسازی هوا، تفکیک هوا به اجزا تشکیل دهندة آن، شاملِ اکسیژن، نیتروژن و آرگون می باشد.

یکی از بخش های واحدِ تاسیسات جانبی، واحد هوا است که جهت تولید هوای خام فشرده، به منظور مصرف در دستگاه های مختلفِ مجتمع های پتروشیمی طراحی شده است. بخش عمده ای از این هوای فشرده به عنوان خوراکِ واحد نیتروژن و بخش دیگری از آن به قسمت خشک کننده هوا یا همان Air dryer unit  وارد شده و پس از رطوبت گیری به عنوانِ هوای خشک، در دستگاه های نیوماتیک ابزار دقیق، مورد استفاده قرار می گیرد. هدف از جداسازی هوا، تفکیک هوا به اجزا تشکیل دهنده آن، شاملِ اکسیژن، نیتروژن و آرگون می باشد. نیتروژن به عنوان یک گاز بی اثر جهت نگهداری و تخلیه مایعات و همچنین تغییر فشار در راکتورها  مورد استفاده قرار می گیرد. یکی دیگر از مصارف نیتروژن داغ، خشک کردن مخازن مایعات، می باشد. اصولاً جداسازی هوا به دو روش سردساز و غیر سردساز صورت می پذیرد. در روش سردساز بیشترین هزینه ای که صرف می شود، هزینه الکتروموتور کمپرسورها است که حدود ۹۵ درصد هزینه را در واحد های جداسازی سردساز به خود اختصاص می دهد. در این فرایند قبل از جداسازی هوا به عوامل سازنده آن، طی یک عملیات فیلتراسیون، ذرات گرد و غبار و گازهای اضافی از هوا حذف میشوند. سپس هوا توسط یک کمپرسور به بخش سرد سازی اولیه و بخش کاهش رطوبت فرستاده می شود. در این بخش ها، دمای هوا در تبادل حرارتی با آب سرد کاهش پیدا کرده و پس از عبور از بستر های جاذب رطوبت، تا حد زیادی خشک می شود. در این مرحله هوای پاک و خشک خروجی از برج های جاذب رطوبت، وارد مبدل اصلی شده و دمای آن تا دمای نقطه جوش هوا که همان ۱۷۰- درجه سانتیگراد است کاهش می یابد. هوای مایع خروجی از این مبدل  جهت انجام عملیات تقطیر و جداسازی نیتروژن و اکسیژن از یکدیگر، وارد ستونهای تقطیر با فشار های متفاوت و شرایط طراحی متفاوت خواهد شد. در این برجها بر اساس اختلاف دمای جوش اکسیژن و نیتروژن این دو مایع از یکدیگر جدا شده و محصولات بخش هوا را تشکیل خواهند داد. بنابر این، واحد جداسازی هوا به روش سردساز شامل ۴ قسمت عمده خالص سازی هوا، فشرده سازی، سردسازی و جداسازی می باشد که هر یک از این مراحل را در بخش های بعد، بطور مفصل شرح خواهیم داد. دومین روش جداسازی هوا، استفاده از تکنولوژی غیر سرد ساز می باشد. در روش های غیر سردساز، محصولات گازی در دمای نزدیک به دمای محیط تولید می شوند. این روش برای تولید نیتروژن در دِبی های کم تا متوسط کاربرد داشته و درصد میزانِ خالص سازی در آن پایین تر از روش سرد ساز است. در عملیات جداسازی غیر سردساز از تجهیزاتی مانند غشاء و مواد جاذب استفاده می شود.

فرایند بهینه سازی دما و فشار عملیاتی

عملیات فشرده سازی هوا توسط کمپرسورهای سانتریفیوژی، رفت و برگشتی و یا پیستونی و طی چند مرحله انجام می پذیرد. هوای خروجی پس از هر مرحله از عملیات کمپرس شدن، وارد یک کولر شده و دمای آن کاهش می یابد. آب مورد نیاز جهت خنک سازی کمپرسورها، از یک خط اصلی از بخش کولینگ واحد سرویس تامین می گردد. آب کولینگ پس از تبادل حرارتی در کمپرسورها و در برج آب مبرد، توسط یک خط برگشتی، جهت خنک سازی مجدد به برج خنک کننده واحد سرویس، برگشت داده می شود. برای تشریح دقیق عملیات فشرده سازی از شبیه سازی در نرم افزار HYSYS استفاده نموده و نقاط جوش اکسیژن، نیتروژن و هوا را در فشارهای مختلف بدست می آوریم. شما می توانید در بخش بعدی، با فایل Template این شبیه سازی کار کرده و تغییرات را اعمال نمایید. ابتدا از منوی Component ، هوا، اکسیژن و نیتروژن را انتخاب می کنیم. سپس وارد منوی Fluid Package شده و معادله حالت peng robinson را انتخاب کرده و وارد محیط شبیه سازی یا PFD می شویم. سه جریان را انتخاب می کنیم. جریان اول مربوط به اکسیژن خالص است. میزان دبی جریان، ۱۰۰ کیلو مول بر ساعت و فشار، ۱ اتمسفر و حالت ترمودیناکی را مایع در نظر می گیریم. در این حالت اکسیژن در نقطه جوش خود قرار دارد و کمترین افت فشار و یا افزایش دما سبب تغییر فاز سیال از حالت مایع به گاز می شود. میزان Mole Fraction را ۱ قرار می دهیم. در این حالت نرم افزار دمای Bobble Point را به ما می دهد. این عملیات را برای نیتروژن و هوا نیز تکرار می نماییم. جهت بررسی تاثیرات دما و فشار از منوی Tools گزینهData book را انتخاب و دکمه Insert را می زنیم و برای هر جریان، فشار و دما را به عنوان متغیر انتخاب می کنیم. حال پنجره را بسته و وارد منوی Case Study  شده و گزینه  Add را انتخاب می کنیم. فشار را به عنوان پارامتر مستقل و دما را به عنوان پارامتر غیر مستقل انتخاب می کنیم. بر روی گزینه view کلیک کرده و فشار مینیمم و ماکزیمم و میزان تغییر فشار در هر مرحله را مشخص می کنیم. جهت بدست آوردن نتایج روی گزینه Start و Result به ترتیب کلیک کرده و نمودار تغیرات فشار به دما، را بدست می آوریم. این کار را برای سه جریان دیگر نیز تکرار کرده و نمودارهای فشار-دما را با هم مقایسه می کنیم. مشاهده می شود که با افزایش فشار، نیاز به انرژی کمتری جهت سرد سازی بوده و در نتیجه هزینه مورد نیاز جهت رسیدن به دمای عملیات سرد سازی کاهش می یابد. با توجه به بهینه سازی انجام شده، شرایط بهینه عملیاتی، دمای منفی ۱۷۰ درجه سانتیگراد و فشار بین ۸ تا ۱۰  اتمسفر می باشد. به عنوان مثال در فشار ۸ اتمسفر نقطه جوشِ اکسیژن، نیتروژن و هوا به ترتیب منفی  ۲/۱۵۷درجه سانتیگراد، منفی ۵/۱۷۲ درجه سانتیگراد و منفی ۱۷۰ درجه سانتیگراد است. بنابر این با توجه به تفاوت دمای اکسیژن و نیتروژن، جداسازی به روش تقطیر امکان پذیر می باشد. لازم به ذکر است که جریان ورودی به برج به صورت دو فازی است. بنابراین در فشار ۸  اتمسفر دمای ورودی را چند درجه افزایش می دهیم و به حدود منفی ۱۶۷ درجه سانتیگراد می رسانیم.

فرایند حذف ناخالصی های فیزیکی


تبلیغات شما-تصویر زیر تبلیغاتی است و مرتبط به سایت ایران پایپینگ نمی باشد.
@OilAndGas

جهت جداسازی نیتروژن از هوا، لازم است که در ابتدا ناخالصی های فیزیکی و گازهای خورنده موجود در هوا حذف گردند. ورود ناخالصی های فیزیکی مانند گرد و غبار معلق در هوا به سیستم، سبب سایش در لوله ها و شکسته شدن پره کمپرسورها می شود. بنابراین ناخالصی های فیزیکی را به وسیله فیلتر حذف می کنند. جهت استفاده بهینه از این فیلتر ها استانداردهایی وجود دارد:

۱- هوای ورودی به فیلتر باید از ارتفاع حداقل ۲ متری از سطح زمین تامین شود.

۲- فضای کافی جهت ورود هوا به فیلتر وجود داشته باشد و از نصب آن در اطراف دیوارها و ساختمان های بلند جلوگیری شود.

۳- محل هوای ورودی، دور از بخارات و گازهای خروجی از سیستم  و عاری از گرد و غبار و رطوبت باشد.

۴- فیلترِ هوا باید توانایی حذف ۹۹% اجزاء بزرگتر از۱۰ میکرو متر و یا ۹۸% اجزاء بزرگتر از ۳ میکرومتر را داشته باشد. این فیلتر های خشک دارای اجزایی هستند که اختلاف فشار ناشی از آلودگی را می سنجند و اگر این افت فشار به بیش از ۲۰۰۰ پاسکال برسد، جهت تمیز کردن فیلتر و دفع ذرات گرد و غبار از سرویس خارج خواهند شد.

فرایند سرد سازی اولیه و کاهش رطوبت

اصولاً میزان رطوبت موجود در هوا تحتِ تاثیر عوامل مختلفی مانند فشار، دما و فاصله از دریا قرار دارد. عمدتاً روشهای محاسباتی رطوبت نسبی و نقطه شبنم، دو روش متداول محاسبه میزان رطوبت در هوا می باشند. همانطور که در نمودار مشاهده می نمایید، فشار، تاثیر زیادی بر میزان رطوبت دارد. میزان رطوبت در دمای ثابت، با افزایشِ فشار، کاهش یافته و رطوبت نسبی افزایش می یابد. دما نیز مانند فشار بر توانایی هوا در جذب رطوبت تاثیر دارد، با افزایش دما رطوبت هوا نیز افزایش می یابد. دلیل عمده این امر را می توان، فاصله گرفتن مولکول های هوا از هم و ایجاد فضای لازم جهتِ قرار گرفتن مولکول های آب دانست. با کاهش دما، میزان رطوبت کاهش می یابد اما باید توجه داشت که میزان رطوبت نسبی ثابت خواهد ماند. بنابراین با افزایش فشار و کاهش دما می توان به میزان قابل توجهی، رطوبت را کاهش داد. واحد غربال گریِ مولکولی، شامل مخازن عمودیست که در آن سیال به صورت عمودی جریان دارد. درون این مخازن، از مواد جاذب رطوبت مانند آلومینیوم فعال، پر شده است. هدف اصلی این واحد حذفِ رطوبت، گاز دی اکسید کربن و هیدروکربن های موجود در هوا می باشد. در صورت عدم جداسازی این اجزاء طی فرایند سرد سازی، آب و دی اکسید کربن به صورت ذرات جامد در آمده و برای تجهیزات موجود در فرایند، مشکل آفرین خواهند بود. از طرفی وجود هیدروکربن ها به همراه جریان اکسیژن خالص در برج تقطیر سبب بروز انفجار می شود. این عملیات به صورت Batch انجام شده و پس از اتمام عملیات، بستر جاذب می بایست توسط نیتروژن گرم و خشک، احیا شده و سپس توسط یک جریان سرد، خنک شوند. در این عملیات ابتدا دمای هوا تا دمای در حدود ۲۰ درجه سانتیگراد کاهش می یابد. این کاهش دما در یک مبدل حرارتی پوسته و لوله انجام میشود. در این مبدل هوا از پوسته عبور کرده و در تبادل حرارتی با آب سرد درون لوله ها، گرمای خود را از دست خواهد داد. همانطور که قبلاً نیز گفته شد با کاهش دمای هوا به علت کاهش فاصله بین ملکول های هوا، مقداری از آب موجود در هوا کندانس می شود. بنابر این در انتهای این مبدل، یک صافی رطوبت گیر قرار داد شده که قطرات آب را در خود جمع کرده و آب جمع شده در این بخش از زیر آن Drain می شود. پس از این مرحله  هوای خنک شده از انتهای مبدل به زیر مخازن جازب رطوبت یا همان TSA فرستاده خواهد شد. در برج های TSA ناخالصی های هوا، جذب سطوح مواد جاذب شده و فرایند جذب ناخالصی ها تا حد اشباع شدن جاذب ادامه می یابد. در این برجها کلیه رطوبت های هوا و گازهای خورنده و مضر مجود در هوا جذب انواع مواد جاذب می شوند. هر کدام از این برج ها شامل سه نوع جاذب متفاوت می باشند که به صورت لایه های جداگانه در برج قرار گرفته اند. این لایه ها عبارتند از آلومینا، نوعی زئولیت و لایه ای به نام  ۵A. برای پیوسته بودن جریان فرایند در این عملیات، همواره یکی از دو برج در حال جذب ناخالصی ها بوده و برج دیگر در حال احیاء توسط نیتروژن می باشد. پس از اشباع شدن جاذب ها، جریان هوا قطع شده و فرایند احیاء برج، یا زدودن ناخالصی ها از سطح مواد جاذب آغاز می شود.

عملیات سرد سازی

پس از عبور هوا از کمپرسور، فشار و دمای آن افزایش می یابد. جهت کندانس نمودنِ هوا، دمای هوا باید توسط مبدل، به منفی ۱۷۰ درجه سانتیگراد رسانده شود به همین منظور از مبدل های shell and tube  و یا plate جهت انتقال حرارت، بدون تماس مستقیم دو سیال استفاده می شود. جریان سردساز شامل دو بخش عمده است که از قسمت tube مبدل  ها می گذرد. بخش اول شامل جریان خروجی از واحد TSA ، و بخش دوم جریان پایینِ برجِ جداساز، که غنی از اکسیژن است، می باشد.  در این عملیات هوا از قسمت Shell مبدل به جریان در آمده و پس از کاهش دما وارد برج جداساز می شود. بر اساس قواعد انتقال حرارت، میزان حرارتِ انتقال یافته در این مبدل ها تابع ضریب رسانایی و ضخامت لوله ها و یا صفحه ها خواهد بود. بنابر این به منظور افزایش راندمان انتقال حرارت، از عایق کاری مبدل ها با استفاده از عایقی به نام Perlit بهره گیری خواهد شد. مهمترین ویژگی متمایز کننده این عایق، افزایش بسیار زیاد حجم آن می باشد. Perlit پخته شده سفید رنگ و سبک است و به دلیل ضریب عبوردهی حرارتی بسیار پایین، از آن به عنوان عایق حرارت در بین جداره مبدل اصلی و مخازن نیتروژن و اکسیژنِ مایع استفاده می شود.

عملیات جداسازی نهایی

فرایند تقطیرِ هوا مشابه فرایند تقطیر در فرایند جداسازی الکل از آب است. در این فرایند ابتدا هوا  سرد شده و به نقطه جوش خود می رسد. از آنجایی که نیتروژن زودتر از آرگون و اکسیژن بجوش می آید، بخاری حاصل می شود که بخش عمده آن را نیتروژن تشکیل می دهد. اگر بخار حاصل شده را دوباره کندانس کرده و به جوش آوریم، در بخار جدید، میزان نیتروژن افزایش یافته و اگر این کار را چندین بار تکرار کنیم، بخاری با خلوص نزدیک به ۱۰۰درصد از نیتروژن حاصل می شود. این عملیات در صنعت، توسط برج تقطیر صورت می پذیرد.

اولین سیستم خالص سازی هوا به روش سردساز ، سیستم تک برج شرکت لینده آلمان است، که در سال ۱۹۰۲ ساخته شد. این روش از ساده ترین راه های جداسازی هوا است. محصول مطلوب در این جداسازی اکسیژن خالص بوده و در نتیجه نیتروژن تولیدی در این روش از خلوص بالایی بر خوردار نیست. برای دستیابی به خلوص بالاتری از نیتروژن، با طراحی دو برج پشت سر هم به جای یک برج، نیتروژن کندانس شده، پس از خروج از برج اول، جهت خالص سازی ثانویه به یک برج کم فشار فرستاده می شود. در این بخش به نحوه کارکرد این دو برج خواهیم پرداخت. در این فرایند ابتدا هوای خروجی از برجهای جاذب رطوبت در یک مبدل تا دمای ۱۸۰- درجه سانتیگراد سرد می شود. این دما دمای جوش هوا بوده و در این دما هوا بصورت مایع می باشد. در اولین مرحله از جدا سازی، هوای مایع از وسط به یک برج تقطیر سینی دار پر فشار وارد خواهد شد. پس از ورود مایع به این برج در اثر اختلاف فشار ایجاد شده، جریان هوا به دو فاز بخار و مایع تقسیم می شود. از آنجایی که دمای جوش نیتروژن در فشار محیط، حدود ۱۹۰ درجه سانتیگراد زیر صفر و دمای جوش اکسیژن، ۱۸۰ درجه سانتیگراد زیر صفر است، نیتروژن پیش از اکسیژن بخار شده و در نتیجه بخارات نیتروژن به سمت بالا و قطرات مایع اکسیژن به سمت پایین برج حرکت می نمایند. گاز نیتروژن در حین عبور به سمت بالای برج با نیتروژن مایع خالصی که از بالا به پایین در حرکت است تبادل جرمی نموده و از برج خارج می شود. سپس این گاز وارد یک مبدل شده و پس از کندانس شدن، از بالای برج به عنوان مایع ریفلاکس برگشت داده می شود. قسمتی از نیتروژن نیز که محتوی ناخالصی و گازهایی مانند آرگون که کندانس نشده اند، می باشد به محیط ونت خواهد شد. نیتروژن خالص نیز به عنوان محصول در فاز مایع از وسط برج خارج خواهد شد. از پایین این برج تقطیر، اکسیژن مایع در دمای ۱۹۰- درجه سانتیگراد خارج شده و به منظور بهنه سازی مصرف انرژی به عنوان سیال خنک کننده جریان هوای ورودی به برج، در مبدل اولیه استفاده می شود. جهت خالص سازی بیشتر، در ادامه این فرایند از یک برج تقطیر کم فشار استفاده شده است. در این برج کم فشار محصول نیتروژن خروجی از برج اول که در حالت ترمودینامیکی مایع وجود داشت، به بالای برج تقطیر دوم وارد خواهد شد. همچنین مایع اکسیژن خروجی از پایین برج که در مبدل در تبادل حرارتی با هوای ورودی به گاز تبدیل شده بود، به عنوان خوراک گازی از پایین، وارد برج دوم می شود. در این برج نیز بر اساس اختلاف جرمی، مرحله دوم خالص سازی صورت خواهد گرفت. در این برج مایعات جمع شده پایین برج در یک مبدل حرارتی تبخیر شده و دوباره به برج برگردانده خواهند شد. همچنین محصولات نیتروژن و اکسیژن خالص از بالا و وسط برج به عنوان محصولات نهایی واحد هوا خارج خواهند شد. در تکنولوژی های جدید به جای طراحی دو برج مجزا، از یک برج جداساز که شامل یک ستون پرفشار و یک ستون کم فشار بر روی هم می باشد استفاده شده است. اساس کار این برج همانند دو برج مجزا می باشد با این تفاوت که از کندانسور بالای برج اول، به عنوان بویلر پایین برج دوم استفاده شده است. به تعبیری دیگر در این مبدل سیال فرایندی در برج پایینی، همان سیال حرارتی در برج بالایی و سیال فرایندی در برج بالایی همان سیال حرارتی در برج پایینی می باشد. این روش استفاده از مبدل ها در صنایع نوین امروز که بهینه سازی مصرف انرژی یکی از پر اهمیت ترین مسائل مربوط به فرایند های تولید می باشد بسیار متداول بوده و استفاده از این روش می تواند تا حد زیادی از هزینه های تولید محصولات نهایی را کاهش دهد.

فرایند جدا سازی با استفاده از غشا

جداسازی به وسیله غشاء، یک روش فیزیکی بدست آوردن نیتروژن و اکسیژن خالص از هوا بر پایه ویژگی های خاص مولکول ها مانند اندازه و میزان نفوذپذیری می باشد. این سیستم، شامل یک لوله توخالیست، که از صدها رشته غشاء نازک پر شده است. دیواره غشاء بصورتیست که مولکول های اکسیژن را سریعتر از مولکول های نیتروژن از خود عبور داده و در نتیجه جریانِ غنی شده از نیتروژن، از انتهای لوله به مخازن نیتروژن و جریانِ غنی از اکسیژن، به مخازن اکسیژن هدایت می شود. در این عملیات ابتدا هوای محیط توسط یک کمپرسور روتاری با فشار و دبی معین به فرایند جداسازی اکسیژن و نیتروژن تزریق می شود. از آنجایی که هوای ورودی در بهترین شرایط حاوی حداقل PPM 3 آلودگی و هیدروکربن می باشد، بنابراین ابتدا هوا به دو پیش فیلتر جهت زدودن ذرات مایع آزاد موجود در هوا و آلودگی های درشت وارد خواهد شد. قطر ذرات موجود در این فیلترها به ترتیب ۱ میکرون و ۰۱/۰ میکرون بوده و تا میزان ۹/۹۹ درصد از آلودگی های موجود در هوا را فیلتر می نمایند. هوای خروجی از این پیش فیلتر ها اشباع از رطوبت و هیدروکربن ها می باشد. بنابراین جهت تبخیر کلیه ذرات معلق موجود در هوا، این جریان در هیترهای برقی گرم می شود. جریان خروجی از هیترها جهت زدودن هیدروکربن های موجود در هوا به فیلترهای کربن اکتیو فرستاده خواهند شد. در این فیلترها هیدروکربن ها جذب ذرات کربن اکتیو شده و هوای خروجی به منظور تضمین کیفیت نهایی وارد یک فیلتر با قطر ذرات ۰۱/۰ میکرون خواهد شد. در این مرحله هوا کیفیت لازم جهت ورود به لوله های غشاء را دارا می باشد. مرحله اول غشاء مرحله رطوبت زدایی از هوا خواهد بود. در این غشاء ذرات بخار آب از هوا جدا شده و خروجی این مرحله هوای کاملاً خشک می باشد. سپس هوای خشک جهت جداسازی نیتروژن و اکسیژن وارد مرحله دوم غشاء خواهد شد. در این مرحله بر اساس اختلاف اندازه ملکولهای اکسیژن و نیتروژن و اندازه قطر سوراخ های غشاء، ملکولها اکسیژن و نیتروژن از یکدیگر جدا خواهند شد. بنابر این محصولات یک واحد هوا به روش غشاءی شامل هوای خشک جهت مصرف در تجهزات ابزار دقیق، اکسیژن و نیتروژن خواهد بود.

فرایند تولید هوای ابزار دقیق

هوای سرویس در هواگیری و یا فشارگیری تجهیزات و هوای ابزار دقیق در سیستم های کنترلی مورد استفاده قرار می گیرد. بخار کندانس شده از این هوا، خاصیت خورندگی داشته و علاوه بر ایجاد خوردگی در فلزات روغن کاری تجهیزات نیوماتیکی را نیز از بین می برد. جهت جلوگیری از این خسارات، می بایست هوای سرویس و هوای ابزار دقیق بصورت کاملاً خشک تولید شوند. در واحد تولید هوای ابزار دقیق سه کمپرسور سانتریفیوژ قرار دارد که همواره یکی از آنها بصورت رزرو عمل می کند. این کمپرسورها هوا را تا ۲/۹ بار گِیج متراکم نموده و هوای خروجی از کمپرسور به منظور جداسازی قطرات آب و یا روغنی که ممکن است به همراه آن وجود داشته باشد به دو برج air receiver  فرستاده می شود. در این برج ها عمل تصفیه توسط تبخیر ناگهانی یا Flash صورت گرفته و هوای خارج شده از بالای این دو برج به دو قسمتِ هوای سرویس و هوای ابزار دقیق تقسیم می شود. هوای سرویس مستقیماً و از طریق خطوط لوله به محل مصرف فرستاده خواهد شد. به منظور جلوگیری از آسیب رسیدن به تجهیزات ابزار دقیق و کنترلی، هوای ابزار دقیق باید کاملاً عاری از هرگونه ذرات ناخالصی و رطوبت باشد. به این منظور عملیات خشک کردن یا drying صورت می گیرد. در این فرایند جریان هوا پس از عبور از پیش فیلترهای بخش drying ازdryer   های حاوی بستر های جاذبِ رطوبت از نوع آلومینا عبور داده شده و هوای خشک مجدداً در فیلترهای هوای ابزاردقیق، فیلتر و سپس به قسمت مصرف کننده، فرستاده می شود. به علت اهمیت هوای ابزار دقیق در کنترل بخش های فرایندی و به منظور مواجهه با مسائل پیش بینی نشده در بخش هوای ابزاردقیق، یک کمپرسور رفت و برگشتی یا پیستونی با نام کمپرسورِ اضطراریِ هوای ابزاردقیق قرار دارد. کمپرسور اضطراری یک کمپرسور چند مرحله ای است و می تواند هوا را تا ۴۶ بارِ گیج در سه مخزن، ذخیره سازی نماید. در شرایط نرمال، در مواقعی که فشارِ مخزن کاهش یابد کمپرسور به طور خودکار روشن شده و زمانی که فشار مخزن به ۴۶ بار گیج برسد، از مدار خارج می شود. هوای ابزار دقیق نیز از طریق خطوط لوله به محل های مصرف در مجتمع های پتروشیمی فرستاده می شود.

منبع: نرم افزار اموزشی شرکت صنایع پتروشیمی


بزرگترین واحد جداسازی هوا جهت تولید نیتروژن برای ازدیاد برداشت از چاه نفت (EOR) در مکزیک


شرح واحد ۱۲۳ پالایشگاههای پارس جنوبی- Instrument  &  Service  Air (توليدهواي ابزار دقيق و هواي سرويس)

هدف از طراحي واحد توليد هوا ، فراهم كردن هواي مورد نياز سيستم هاي ابزار دقيق و نيز هواي سرويس براي كليه قسمتهاي پالايشگاه و همچنين تأمين هواي مورد نياز واحد نيتروژن مي باشد. هواي فشرده توسط سه عدد كمپرسور سه مرحله اي كه شدت جريان هر يك  m3/hr ۶۹۰۰  است توليد مي شود كه در حالت نرمال دو كمپرسور در سرويس و كمپرسور سوم درحالت آماده به سرويس قراردارد.

هواي محيط قبل از ورود به مرحلة اول از فيلترهاي اوليه گذشته و تميز مي شود، سپس در مرحلة اول اين هوا تا فشار Barg 2/1 فشرده مي شود. از آنجا كه فشرده شدن هوا باعث بالارفتن دما مي شود و همچنين به خاطر جدا كردن رطوبت هوا، هواي خروجي از مرحلة اول با عبور از كولرهاي هوائي خنك شده و سپس رطوبت  آن كه به صورت مايع درآمده و در مخزن رطوبت گيرجدا مي شود، پس از آن هوا وارد مرحله دوم كمپرسور شده و تا فشار Barg 2/3 فشرده شده و مجدداً همانند مرحلة اول از كولرهاي هوائي و مخزن رطوبت گير عبور كرده وارد مرحلة سوم مي شود. هواي خروجي از مرحله سوم كه فشاري در حدود ۹Bargو دمائي در حدود ۵۵ درجه سانتيگراد دارد به سمت واحد نيتروژن وخشك كن ها هدايت مي شود.

واحد توليد هوا قادر به توليد دو نوع هوا متناسب با مصرف كننده ها مي باشد:
۱.هواي مرطوب(۰C  ۵۵ ( P = 9 Barg , T = خروجي از مرحلة سوم براي مصرف واحد نيتروژن.
۲.هواي خشك(۰C   ۶۵ ( P = 8 Barg , T =  خروجي از خشك كن ها براي تأمين هواي ابزار دقيق و هواي سرويس.

سه عدد خشك كن (Dryer) كه شدت جريان هر كدام ۳۵۵۰ است وظيفه توليد هواي خشك و تميز را بعهده دارند. هواي خروجي از كمپرسورها ابتدا  وارد فيلترهاي اوليه قسمت خشك كن ها شده پس از آن وارد بسته هاي خشك كن (Absorber.Vessel) مي شود به ازاء هر Dryer دو بستر خشك كن وجود دارد كه هميشه يك بسته در حالت سرويس و ديگري در حالت احيا (Regeneration)قرار دارد.

اساس كار خشك كن جذب رطوبت توسط Dessicantدر فشار بالا و احياء بسته با دفع رطوبت در فشار پائين به اتمسفر مي باشد. زمان احياء و در سرويس قرار گرفتن   خشك كن ها بدين ورت است كه هر بسته  به مدت ۵ دقيقه در سرويس قرار مي گيرد و در اين حالت بستر دوم در شرايط احياء وتخليه به اتمسفر و فشارگيري قرار دارد، پس از ۵ دقيقه شرايط بسترها برعكس شده و اين عمل تا زمانيكه خشك كن در سرويس قرار گيرد، ادامه مي يابد. برنامه تعويض بسته ها نيز توسط PLC كنترل و انجام  مي پذيرد ، هواي خشك خروجي از بسترها وارد فيلتر ثانويه شده و پس از آن به مخزن هاي ذخيره هوا هدايت مي شود ظرفيت مخازن ذخيره طوري در نظر گرفته شده است كه در صورت بروز مشكل درواحد بتواند به مدت ۱۵ دقيقه فقط هواي ابزار دقيق پالايشگاه را تأمين كند. خروجي از مخازن ذخيره به دو شاخه هواي ابزار دقيق و هواي سرويس تقسيم مي شود و در شرايط از كار افتادن كمپرسورها شير سمت هواي سرويس بسته شده و هواي موجود در مخازن صرفاً جهت تأمين هواي ابزار دقيق مصرف مي شود.


شرح واحد ۱۲۴ پالایشگاههای پارس جنوبی- (توليد نيتروژن) Nitrogen  Unit

هدف از طراحي واحد توليد نيتروژن  تأمين نيتروژن مورد نياز كليه واحدهاي پالايشگاه مي باشد. واحد توليد نيتروژن با شدت جريان m3/h ۱۶۰۰  نيتروژن گازي و m3/h ۳۰۰  نيتروژن مايع كار مي كند. در ابتداي واحد فيلترهائي جهت جداكردن ذرات موجود در هواي مرطوب ارسالي در نظر گرفته شده اند ، سپس سيستم خنك كننده كه يك سيكل بسته با سرماسازي گاز فرئون است،  قراردارد كه دماي هوا از  ۵۵ درجه سانتيگراد به  ۱۰ درجه سانتيگراد كاهش مي دهد. اين عمل باعث بالارفتن بازدهي درجذب رطوبت توسط جذب كننده ها مي شود. پس از اين مرحله وارد جداكننده و قسمت خالص سازي مي شود كه خود شامل دو جذب كننده  رطوبت  و  CO2  و همچنين Heater مي باشد.
جذب كننده ها حاوي دو نوع جاذب آلومينيوم فعال در پائين و غربال مولكولي در قسمت بالا مي باشد. مقدار CO2 و رطوبت در هواي  خروجي از اين مرحله بايد كمتر از ppm  ۱ باشد زيرا در غير اين صورت احتمال يخ زدگي وجود دارد.
پس از مرحله خالص سازي هوا به سمت Cold.Box هدايت مي شود. دراين قسمت هوا ابتدا از مبدل حرارتي عبور كرده و ضمن تبادل حرارت با محصولات خروجي دمايش به۰C 155- درجه سانتيگراد ميرسد و در حاليكه بخشي از آن مايع شده است به پائين برج تقطير وارد مي شود. در برج تقطير بخشي از نيتروژن گازي به سمت بالاي برج حركت مي كند و در تبادل جرم با نيتروژن مايع برگشتي به صورت خالص از واحد خارج و پس از عبور از Cold.Box و مبدل حرارتي الكتريكي به سمت مصرف كننده ها فرستاده مي شود. مايع پائين برج تقطير كه داراي ۳۲% اكسيژن است طي يك كاهش فشار از Barg 8 بهBarg4  مجدداً به قسمت بالاي برج تقطير (Vaporizer) وارد مي شود و دماي قسمت بالاي برج را به۱۷۲- درجه سانتي گراد كاهش مي دهد تا بخشي از نيتروژن گازي به مايع تبديل شده ، كه اين نيتروژن مايع هم تأمين كننده مايع برگشتي برج خواهد بود و هم مي تواند به صورت محصول به مخازن ذخيره فرستاده شود.
مايع غني از اكسيژن كه باعث كاهش دماي قسمت بالاي برج تا  ۱۷۲-درجه سانتيگراد  شده از بالاي برج خارج و ضمن عبور از توربين سرماساز كه با سرعت ۳۴۰۰۰ دور بر دقيقه مي چرخد به عنوان عامل اصلي ايجاد سرما با دماي  ۱۷۴- درجه سانتيگراد از مبدل حرارتي خنك كننده (Cold Box) عبور نموده و سپس بعنوان عامل احياء بسترهاي جذب CO2 و رطوبت هوا به قسمت خالص سازي هدايت مي شود. نيتروژني كه به خط اصلي جهت مصرف وارد مي شود ، داراي فشار Barg 7/7 و دماي  ۵۷ درجه سانتيگراد مي باشد.
نيتروژن توليدي اين واحد با فشار Barg 7/7 و دماي  ۵۷ درجه سانتي گراد به مصارف زير مي رسد:
  • تخليه و Purgeكردن سيستمها و تجهيزات در هنگام راه اندازي واحدها
  • بعنوان گاز پوششي (Blanketting.Gas) درمخازن ذخيره مواد شيميايي و Sump درام ها جهت جلوگيري از تركيب اين مواد با هوا
  • بعنوان Buffer Gas براي Sealing كمپرسورهاي واحد۱۰۵ و واحد ۱۰۶
  • Purge كردن آناليزرها و ديگر تجهيزات ابزار دقيق
  • جاروب كردن (Sweeping)دودكش مشعلها به عنوان پشتيبان در هنگام بروز مشكل در سيستم Fuel.Gas به منظور جلوگيري از برگشت آتش به سمت خط مشعل و تجهيزات
  • بعنوان Inert Gas جهت خنثي سازي تجهيزات قبل از تعميرات فوري واحدها

دریافت فایلهای آموزشی

۱- ويژگيها و كاربرد هواي فشرده در صنعت و سيستم هاي ابزار دقيق- شرکت هوایار

۲- سیستم هوای فشرده در صنعت- عباس رحیمی

۳- اکسیژن و احتراق- ۳۶ صفحه- PDF- شرکت گاز خراسان

۴- شرح واحدهای فرایندی و پشتیبانی پالایشگاههای نفت و گاز

۵- مجموعه جامع آموزشی ابزار دقیق نفت و گاز

۶- آموزش جامع صنایع و فرایندهای پتروشیمی و مجتمع های پتروشیمی ایران

۷- آموزش جامع کمپرسور و هوای فشرده

۸- شرح فرایند کارخانه تولید اکسیژن- شرکت لینده

۹- شرخ فرایند جداسازی هوا به روش کرایژونیک- شرکت لینده

۱۰- شرح فرایند Modular air separation plants-شرکت لینده

۱۱- شرح فرایند واحد جداسازی هوا به نیتروژن، اکسیژن و آرگون- انگلیسی

۱۲- فایل جامع مقایسه فرایندهای جداسازی هوا به همراه معرفی کارخانجات مهم تولید هوای صنعتی در جهان- شرکت لینده

۱۳- Compressors and Compressed Air Systems- یک فایل آموزشی جامع درباره کمپرسورها و سیستمهای هوای فشرده

۱۴- راهنمای هوای فشرده- ۱۷۱ صفحه- اطلس کوپکو- نشر این کتاب به صورت pdf ممنوع است اما شما کاربر گرامی می توانید نسخه کامل آن را به صورت انلاین در گوگل بوک مطالعه نمایید. لینک مطالعه آنلاین کتاب

۱۵- دانلود کتب انگلیسی


تبلیغات شما-تصویر زیر تبلیغاتی است و مرتبط به سایت ایران پایپینگ نمی باشد.

مطالب مرتبط زیر را نیز مطالعه نمایید:


راهنمای دانلود یا خرید از وبسایت ایران پایپینگ:

  • آموزشهای رایگان: در هر نوشته وبسایت، فایلها به صورت شماره بندی شده ارائه شده است. کافی ست روی عنوان هر شماره کلیک نمایید تا دانلود مستقیم آن شروع گردد.
  • آموزشهای غیررایگان: دارای یک دکمه خرید هستند. روی آن کلیک کنید تا محصول مورد نظر به سبد خرید شما افزوده شود. میتوانید محصولات دیگر را نیز به سبد خرید خود بیفزایید.
  • پس از افزودن هر محصول به سبد خرید، دکمه خرید به دکمه پرداخت عوض می شود. روی دکمه پرداخت کلیک نمایید تا به صفحه پرداخت منتقل شوید.
  • در صفحه سبد خرید، نام و نام خانوادگی و آدرس صحیح ایمیل و در صورت تمایل شماره تلگرام خود را وارد نمایید.
  • پس از پرداخت، و برای تکمیل فرایند خرید، گزینه تکمیل فرایند خرید را کلیک کنید. توجه نمایید که پنجره آخر را نبندید تا به طور اتوماتیک به صفحه رسید منتقل شوید که نام و لینک دانلود فایلهای خریداری شده در آن موجود است. این صفحه را از دست ندهید.
  • یک نسخه از رسید و لینکهای دانلود برای آدرس ایمیل شما ارسال خواهد شد.
  • در صورت بروز هر گونه مشکل، آن را با ایمیل info@IranPiping.ir و یا اکانت OilAndGasAdm@ در تلگرام در میان بگذارید.

@OilAndGas

ما به نظرات پیشنهادی، انتقادی و حمایتی شما نیاز داریم، چند کلمه برایمان بنویسید: