شما اینجا هستید: صفحه اصلیبازرسی فنیدوره بازرسی مخازن ذخیرهمخازن ذخیره سازی و معرفی کامل آنها

مخازن ذخیره سازی و معرفی کامل آنها

مخازن

کلیات

یکی از مهمترین مسائل در زمینه صنایع استخراج و پالایش نفت و مشتقات آن ذخیره سازی این مواد پس از خالص سازی و آماده برای مصرف می باشد . موادی که خوراک بسیاری از پالایشگاه ها و پتروشیمی ها را تامین می کنند پس از تولید بلافاصله مورد استفاده قرار نمی گیرند. ذخیره درست و بی خطر این مواد یکی از مهمترین موارد صنایع نفت و پتروشیمی و پالایشگاه می باشد . در این مقاله بطور مختصر مخازن معرفی و با انواع آنها آشنا خواهید شد .

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 یا تانک های مناسب ذخیره نمایند.

از اصطلاح تانک برای ظروف ذخیره سازی بزرگ با کاربرد جابجا کردن, ذخیره سازی, اندازه گیری و حمل و نقل مایعات استفاده می گردد.

هدف اصلی مخازن شامل موارد زیر می شود :

·        ذخیره مواد اولیه و خوراک واحدها

·        ذخیره مواد واسطه تولید شده در فرآیند

·        ذخیره فرآورده ها

·        ذخیره مواد برای بارگیری و پخش

·        همسان نمودن کیفیت محصول

·        معیاری جهت اندازه گیری حجم خوراک و محصول تولید شده

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. اما می توان همه 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 اهمیت فراوانی دارد.

مهمترین پارامترهایی که در انتخاب نوع مخزن :

·        فراریت یا به عبارت دیگر فشار بخار

·        سمی بودن

·        میزان آتش گیری ماده مورد نظر

 می توان دسته بندی مخازن ذخیره سازی را که بر حسب فشار بخار سیال, صورت گرفته, به طور یکجا مشاهده کرد. 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 و ... از مخازن با سقف ثابت استفاده می گردد که تا حد زیادی نسبت به تاک های باز, ایمنی بیشتری دارند.

موادی چون نفت خام که فشار بخار آنها, کمی زیاد بوده و در حدود نزدیک به psi5/0 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.

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.

در مواردی که فشار بخار ماده مورد نظر در حدود psi50-5/0 باشد, از مخازن تحت فشار, مانند مخازن کروی یا استوانه ای افقی استفاده می گردد. البته, در این محدوده فشاری, مخازن استوانه ای افقی ترجیح داده می شوند اما, بر حسب شرایط عملیاتی گاهی از مخازن کروی نیز استفاده می گردد و در فشار بخار های بالاتر از psi باید حتماً از مخازن کروی استفاده گردد.

گازهای مایع که دارای نقطه جوش پایین و غالباً زیر صفر درجه سانتیگراد می باشند, در مخازن ویژه ای به نام مخازن سرد ذخیره می گردند. با توجه به پایین بودن دمای جوش این مواد, بیش تر آن ها در دمای عادی محیط به شکل گاز می باشند لذا, برای ذخیره کردن آن ها, دو راه وجود دارد:

·        در فشار بالا و دمای محیط

·        در دمای پایین و فشار حدود فشار اتمسفر

از دید اقتصادی و ایمنی, ذخیره سازی به شکل دوم مناسب تر می باشد. از جمله این مواد می توان به اتیلن, بوتادیئن, آمونیاک, پروپان, LPG, نیتروژن و ... اشاره نمود.  از دیگر انواع مخازن که کاربرهای کم تری دارند, نوع بیضوی می باشد.

معرفی مخازن و انواع آنها

اصطلاح عمومی مخزن را می توان از نظر ساختار به دو دسته کلی مخازن با اجزاء داخلی (مثل پوسته مبدل های حرارتی ، ظروف همزن دار ، برج تقطیر و ... ) و مخازن بدون اجزاء داخلی که تانک ها و درام ها می باشند ، محدود کرد . تفاوت تانک و درام در اندازه آنها می باشد که زمان اقامت یک جریان مداوم در درام از چند دقیقه تجاوز نمی کند ، در صورتیکه این زمان اقامت برای تانک ها به چندین ساعت می رسد . درام ها در خطوط فرآیند قبل یا بعد از دستگاه های فرآیندی استفاده می شوند که به عنوان مثال می توان به درام واقع در قبل ازکمپرسور ها اشاره کرد که قطرات مایع را از جریان گازی جدا می کنند. درام قبل از دیگ مانع از آن می شود که دستگاه در وضعیت خشک کار کند . درام پس از کمپرسور رفت و برگشتی ضربه آن را متعادل می کند . تانک ها مخازن بزرگتری هستند که می توان به تانک خوراک (Feed Tank) برج تقطیر ناپیوسته که ممکن است خوراک چندین روز را در خود نگهدارد و همینطور مخازن ذخیره اشاره کرد .

مخازن از نظر کاربرد به دو دسته مخازن ذخیره و تحت فشار تقسیم می شوند که هر کدام در موارد خاص فرآیندی مورد استفاده قرار می گیرند .

انواع مخازن ذخیره :

به طور کلی فرآورده های نفتی را از نظر انباشتن در مخزن ها می توان به سه دسته تقسیم کرد :

·        فرآورده هایی که فشار بخار آنها از 1.5 پوند بر اینچ مربع کمتر است ، معمولا" در مخزن های سقف ثابت نگهداری می شوند .

·        فرآورده هایی که فشار بخار آنها بیشتر از 1.5 پوند بر اینچ مربع است در مخزن های سقف شناور نگهداری می شوند .

·        فرآورده هایی که دارای فشار بخار زیادتر تا نزدیک 100 پوند بر اینچ مربع هستند ، در مخزن های کروی یا استوانه ای نگهداری می شوند .

در ادامه به معرفی هر یک از این مخزن های می پردازیم :

مخزن های سقف ثابت :

این نوع مخزن های استوانه ای ، قائم و با سقف ثابت مخروطی شکل بوده ، بر پایه مناسبترین اندازه قطر و بلندی برای تامین ظرفیت مورد نیاز استاندارد شده است و برای انباشتن فرآورده های گوناگون نفتی مورد استفاده قرار می گیرد.

عواملی که در گزینش قطر و بلندی مخزن موثرند :

فضای موجود برای نصب مخزن ، تحمل فشار ، خاک زیر مخزن ، فراریت فرآورده هایی که باید در مخزن انبار شود ، سرعت ته نشین شدن مواد نفتی مورد نظر و ناخالصی هایی که در مخزن انبار می گردد. مخزن هایی که برای انباشتن مایعات فرار ساخته می شود باید بدون منفذ (Gas Tight) بوده و تغییرات فشار میان 6 تا 20 سانتی متر آب را تحمل نماید تغییرات فشار به وسیله شیر اطمینان ویژه ای خنثی می گردد. دیگر تجهیزات این مخزن ها عبارتند از حوضچه و شیر زیر آب ، لوله های مارپیچ بخار ، پروانه همزن برای آمیختن فرآورده ها ، عمق سنج خودکار ، دماسنج و غیره .

دیسک شکست (Rupture Disk) قسمتی روی سقف تانک است که ضعیفتر از قسمت های دیگر ساخته می شود و در مواقعی که کنترل کننده ها خوب عمل نکنند و همینطور برای شیرهای اطمینان مشکل به وجود آمده باشد پاره شده و مانع از صدمه دیدن برج می شوند .

تصویر زیر یک مخزن سقف ثابت را نشان می دهد :

 

 

مخزن های سقف شناور :در این مخزن ها سقف شناور روی مایع شناور بوده با مایع به بالا و پایین حرکت می کند معمولا" 2 نوع از این مخزن ها بیش از انواع دیگر به کار رفته می شوند .

·        سقف های ماهیتابه ای شکل (Pan Type) :این سقف ها مسطح بوده و از فولاد ساخته می شوند و دارای پایه های عمودی هستند که به محیط سقف متصل می باشد . نقطه ضعف این سقف ها این است که به مجرد سوراخ شدن غرق می شوند

·        سقف های خزینه دار (Pontoon Type) :که در آن خزینه جعبه مانند و تو خالی پیرامون سقف نصب شده ، آن را شناور کرده است . برتری این نوع سقف در این است که با سوراخ شدن یک یا چند خزینه غرق نخواهد شد .

در لینک های زیر می توانید دو نوع مخزن شناور را ببینید :

·        مخزن با سقف شناور و بدون سقف ثابت

·        مخزن با سقف شناور و با سقف ثابت

 مخزن های کروی و استوانه ای :

مخزن های کروی یا استوانه ای برای مقاومت در برابر فشار های بالا به کار می رود و ممکن است فشار تا 100 پوند بر اینچ مربع یا بیشتر را تحمل کنند .

این نوع مخزن ها جهت نگهداری بوتان و پروپان و گاز مایع و بنزین های سبک و به طور کلی مواد شیمیایی سبک کاربرد دارد.

 

مشخصات عمومی مخازن تحت فشار :

·        شکل اکثر مخازن تحت فشار استوانه ای یا کروی بوده که فرم استوانه ای آن با کلگی کروی یا بیضوی یا کاسه ای قابل ساخت و مونتاژ می باشد . و کلگی های کروی به دو حالت نورد گرم و سرد تولید می شوند .استاندارد ASME Boiler & Pressure Vessel Code برای مخازن ذخیره ای نیز استفاده می شود ، طبق استاندارد موجود بعد از مشخص بودن پارامتر های اصلی یاد شده ضخامت و مشخصات هندسی و جوشکاری و جنس مواد تعیین شده با امکانات کارگاهی نیز تهیه می شود .

·        اتصالات مختلفی که روی مخازن تعبیه می گردد ، از قبیل محل مورد نصب فشار سنج ، شیر تخلیه اضطراری ، ترمومتر ، سطح سنج ، و در صورتی که مخزن جهت کارهای پیچیده تر استفاده شود ، طبعا" نیاز اتصالات مربوط به آن نیز اضافه خواهد شد .

خصوصیات فنی مخازن تحت فشار :

·        طراحی و ساخت مخازن تحت فشار بر اساس پارامتر های مختلف فنی از قبیل فشار ، درجه حرارت ، نوع فولاد مصرفی حجم مورد مصرف ، امکانات کارگاهی ، تاثیر عوامل جوی از قبیل باد و برف و باران و زلزله ، عمر مفید مقاومت مصالح و مواد مصرفی در مقابل خوردگی الکتروشیمیایی و مکانیکی به شرح زیر طراحی می شود :

·        فشار مخزن با توجه به استاندارد (ASME Code) با ضخامت ، تنش مجاز مواد مصرفی ، امکانات جوشکاری ارتباط دارد .

·        درجه حرارت که عاملی در طراحی و ساخت بوده یکیدیگر از عوامل مهم در طراحی می باشند .

·        مواد مصرفی در مخازن تحت فشار و ذخیره ای معمولا" Carbon Steel از انواع مختلف بوده که انتخاب هر کدام از این فولاد ها با توجه به تنش مجاز درجه حرارت کاری و فرم پذیری فولاد و جوشکاری آن و ... انجام می گیرد .عامل حجم مخزن با در نظر گرفتن موقعیت محل نصب و با تغییراندازه و قطر و ارتفاع بر اساس استاندارد مربوطه و با حفظ تناسب اجزاء ، مطابق با نیاز طراحی و ساخته می شود .

·        پارامتر تاثیرات جوی به صورت بار اضافی در شرایط مختلف محاسبه می شود .

 

ایمنی در مخازن ذخیره :

از دیدگاه ایمنی مخزن ها باید دارای تجهیزات زیر باشند :

·        سقف شناور : برای کاهش میزان تبخیر مواد سبک و جلوگیری از آتش سوزی ، مخزن های فرآورده های سبک و فرار با سقف شناور ساخته می شوند . این نوع سقف ها از ورود هوا به مخزن و هم آمیزی با بخار های نفتی ممانعت می کند و از این راه انفجار و آتش سوزی که ممکن است از جرقه ساکن ایجاد شود جلوگیری می نماید .

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

·        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.

به طور کلی مخازن هر پالایشگاه را بنا به نوع کارشان به چهار دسته تقسیم می کنند:

·        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.

·        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.

·        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.

·        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. اگر فرآورده 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.

چون نصب مخزن ها در هر پالایشگاه, هزینه سرمایه ای بسیار خواهد برد, در طرح پالایشگاه کوشش می گردد تا شمار و ظرفیت مخزن ها به کمترین حد کاهش یابد برای مثال, شمار و ظرفیت مخزن های واسطه تا حد منظور می شود که بتوان تداوم عملیات و موازنه کار عادی دستگاه ها را حفظ کرد. همچنین با انجام عملیات آمیختگی فرآورده های گوناگون در لوله ها و در مرحله انتقال به مخازن, می توان شمار مخزن های واسطه و فرآورده ها را کاهش داد, به شرطی که میان تولید و انتقال فرآورده ها, موازنه برقرار باشد. این کار نیازمند یک برنامه ریزی دقیق روزانه, هفتگی و ماهانه است.

 

logo-samandehi