انواع تجهیزات پالایشگاهی

صنعت نفت و گاز به عنوان یکی از بزرگترین و حیاتی ترین حوزه های اقتصادی جهان، از واحدهای مختلفی تشکیل شده که هر کدام نیازمند تجهیزات پیچیده و حساسی هستند. بر همین اساس، در پالایشگاه ها از انواع تجهیزات پیشرفته و کاربردی برای فرآوری نفت خام و تولید محصولات نهایی استفاده می کنند. فرآیندهای مختلف فرآوری نفت خام اعم از جداسازی، سرمایش، گرمایش و تصفیه به عملکرد صحیح و کارآمد انواع تجهیزات پالایشگاهی متکی اند.

پالایش نفت، عملیاتی ضروری برای تبدیل نفت خام به اقلام قابل فروش نظیر روان کننده ها، سوخت و نفت سفید است که در واحدهای مختلف پالایشگاه از جمله واحد تقطیر، کراکینگ، پالایش محصول و با استفاده از دستگاه های پیچیده، صورت می گیرد. بنابراین، پالایشگاه نفت و گاز یک کارخانه صنعتی است که مجموعه وسیعی از ماشین آلات را شامل می شود و نقش اساسی در تامین مواد اولیه مورد نیاز صنایع تولیدی، حمل و نقل، جاده سازی و … بر عهده دارد.

کیفیت و نوع تجهیزات لازم برای پالایش نفت، به طرز چشمگیری در افزایش عمر مفید صنعت و کیفیت محصول نهایی تاثیر می گذارند و به همین دلیل باید به درستی انتخاب گردند. از این رو، پالایشگاه ها به سرمایه هنگفتی برای تهیه و تدارک تجهیزات لازم نیاز دارند تا بتوانند فرآیندهای تولید فرآورده های نفتی را به بهترین شکل انجام دهند. به طور کلی، تجهیزات پالایشگاهی به دو دسته اصلی تجهیزات سنگین و سبک تقسیم می شوند و شامل مبدل های حرارتی، اتصالات، توربین ها، الکتروموتور، مخازن ذخیره سازی و … هستند.

بررسی انواع مبدل حرارتی

مبدل های حرارتی، تجهیزاتی هستند که در واحدهای کراکینگ و هنگام جداسازی آب و نفت یافت می شوند. این دستگاه ها برای جابجایی حرارت میان دو یا چند سیال کاربرد دارند و بسته به موقعیت آنها روی سطح زمین، عملکردهای سرمایش و گرمایش را انجام می دهند. مبدل ها می توانند گرمای تولید شده از یک فرآیند صنعتی را حذف و از افزایش بی رویه دما جلوگیری کنند. از جمله کاربردهای مبدل های حرارتی در پالایشگاه ها می توانیم به خنک کردن محصولات داغ، گرم کردن مواد و بازیابی گرما از جریان های فرآیندی اشاره کنیم.

مبدل های حرارتی پالایشگاه ها نقش حیاتی در بهره وری انرژی و کنترل هزینه های عملیاتی دارند و ضمن صرفه جویی در مصرف انرژی، انتقال حرارت را با راندمان بالا انجام می دهند. البته، این دستگاه ها نیازمند تعمیر و نگهداری منظم هستند و هزینه نصب اولیه آنها نیز خیلی بالا است. با این حال، استفاده از مبدل های حرارتی برای اطمینان از بهره وری بهینه در فرآیندهای صنعتی اهمیت زیادی دارد. انواع مختلفی از این تجهیزات برای کاربردهای متعددی در دسترس هستند که رایج ترین آنها به شرح زیر است:

• مبدل حرارتی پوسته و لوله (Shell and Tube): این دستگاه مجموعه ای از لوله ها است که در یک پوسته بیرونی تحت فشار محصور شده اند.
• مبدل های حرارتی دو لوله ای (Double Pipe Exchanger): این مبدل متشکل از دو لوله هم مرکز است که لوله کوچکتر در لوله بزرگتر قرار می گیرد. سیالات گرم و خنکی که در این لوله ها در گردش اند، در جهات مخالف هدایت می شوند و کارایی دستگاه را بهبود می بخشند.
• مبدل های حرارتی صفحه ای (Plate Heat Exchanger): این دستگاه شامل چندین صفحه نازک است که با قرارگیری صفحات در کنار هم، کانال هایی برای جریان سیال ایجاد شده و تبادل گرما صورت می گیرد.

لوله و اتصالات (پایپینگ) قطعاتی مهم برای مدیریت مواد در پالایشگاه

یک پالایشگاه مواد مختلفی را مدیریت می کند و این مواد از طریق یک سری لوله در سراسر تاسیسات به جریان در می آیند. این لوله ها باید در برابر مواد شیمیایی و خوردگی مقاوم باشند، بارها و تنش ها را تحمل کنند و با حداقل تعمیر و نگهداری، سال ها دوام بیاورند.

یکی از جنبه های مهم طراحی لوله کشی ها در پالایشگاه ها، پیروی از استانداردها و آیین نامه ها است. لوله کشی مهندسی شده و برنامه ریزی دقیق برای مسیریابی لوله ها، نه تنها نقش مهمی در ساخت موفق و ایمن تاسیسات دارد بلکه تفاوت چشمگیری در مدیریت هزینه های تجهیزات پالایشگاهی نیز ایجاد می کند. برخی از کدهای طراحی لوله کشی که بیشترین کاربرد را در پالایشگاه ها دارند، عبارتند از:

• کد ۳ (لوله کشی فرآیند): این کد مربوط به لوله کشی کارخانه های شیمیایی و پالایشگاه نفت است که برای تمام سیالات از جمله فرآورده های نفتی، مواد شیمیایی خام، گاز، بخار، هوا، مایعات برودتی و مبردها استفاده دارد. این آیین نامه، الزامات مربوط به مواد و اجزاء طراحی، ساخت و مونتاژ، نصب، بررسی، بازرسی و آزمایش لوله کشی را تعیین می کند.
• کد ۴ (سیستم های حمل و نقل خط لوله برای مایعات): این کد الزاماتی را جهت طراحی، انتخاب متریال، ساخت، مونتاژ، بازرسی و آزمایش لوله هایی که مایعات را انتقال می دهند، مشخص می کند. این آیین نامه برای انواع مایعات اعم از نفت خام، بنزین طبیعی، مایعات گاز طبیعی، دی اکسید کربن و فرآورده های نفتی مایع کاربرد دارد.
• کد ۸S (سیستم مدیریت یکپارچه خطوط لوله گاز): برای سیستم های لوله کشی ساحلی که از جنس آهن هستند و انتقال گاز را انجام می دهند، از این استاندارد استفاده می شود. این آیین نامه، اطلاعات لازم را برای توسعه و اجرای یک برنامه مدیریتی یکپارچه و موثر، به اپراتور می دهد.

افزایش بهره وری انرژی پالایشگاه با استفاده از توربین ها

یکی دیگر از اجزاء ضروری در فهرست تجهیزات پالایشگاهی توربین ها هستند. پالایشگاه ها برای کار با پمپ ها، کمپرسورها و سایر ماشین آلات خود به مقدار قابل توجهی برق نیاز دارند. نیروی لازم برای حرکت و عملکرد تجهیزات در سراسر پالایشگاه توسط توربین ها تولید می شود. به لطف عملکرد کارآمد توربین ها در تولید برق، وابستگی پالایشگاه ها به منابع انرژی خارجی کاهش یافته و بازده کلی انرژی کارخانه بهبود می یابد.

توربین های پالایشگاهی شامل سه دسته توربین های هیدرولیک، توربین های بخار و توربین های گازی هستند که هر کدام به شیوه ای متفاوت انرژی مورد نیاز پالایشگاه را تامین می کنند. توربین های هیدرولیک، با بهره برداری از انرژی آب راه اندازی می شوند. در حالیکه، توربین های گازی با سوزاندن گازهای سوختی نظیر گاز طبیعی یا نفت، کار می کنند.

توربین های بخار، با بهره گیری از انرژی بخار پرفشار، انرژی مکانیکی چرخشی ارائه می دهند. بعد، انرژی مکانیکی تولید شده در توربین بوسیله ژنراتور به الکتریسیته مبدل می گردد. این توربین ها جهت تامین نیروی تجهیزات دوار نظیر فن ها، دمنده ها و پمپ های پالایشگاه به کار می روند. تجهیزات دوار برای انتقال سیالات، حفظ فشار و تسهیل حرکت گازها و مایعات در سراسر پالایشگاه حیاتی اند و با استفاده از انرژی دورانی توربین ها، عملکرد روان و مطمئن فرآیندهای پالایشگاه را تضمین می کنند.

یکی دیگر از کاربردهای توربین های بخار در عملیات پالایش، راندن کمپرسورها است. فشرده سازی، یک مرحله حیاتی در فرآیند پالایش محسوب می شود که به افزایش فشار گازها کمک کرده و جداسازی آنها را به طرز چشمگیری تسهیل می کند. توربین های بخار، انرژی کمپرسورها را به خوبی تامین کرده و نیروی لازم جهت فشرده سازی گازهای هیدروژن، پروپیلن و اتیلن را فراهم می آورند و نقش اساسی در تولید محصولات تصفیه شده و باکیفیت دارند.

معرفی الکتروموتور و چند راهکار کارآمد برای بهبود عملکرد آن

موتورهای الکتریکی نقش کلیدی در صنعت نفت و گاز دارند. این تجهیزات پالایشگاهی با هدایت کمپرسورها، انتقال و پردازش گاز را امکانپذیر می کنند. همچنین، جهت انتقال موثر نفت و گاز، پمپ های گاز را به حرکت در می آورند. بنابراین، موتورهای الکتریکی عملکرد بدون عیب، بهره وری و ایمنی پالایشگاه ها را تضمین می کنند.

به طور کلی، ۸۰ درصد از مصرف برق پالایشگاه ها مربوط به موتورهای الکتریکی است. به همین دلیل، برای بهینه سازی راندمان موتور و صرفه جویی در مصرف باید از یک رویکرد سیستمی استفاده کنید. این رویکرد، کل سیستم شامل موتور، کوپلینگ، بار محرکه، کنترل های موتور و همچنین فرآیندهای مهندسی و نگهداری را در نظر می گیرد. بدین ترتیب، می توان سیستم را با هدف کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری، مصرف انرژی و بهبود قابلیت اطمینان پیکربندی کرد. برخی راهکارها جهت افزایش کارایی الکتروموتورهای پالایشگاهی عبارتند از:

• استفاده از موتورهای با راندمان بالاتر

این موتورها از لحاظ طراحی، متریال و تلرانس نسبت به موتورهای معمولی بهتر هستند، لرزش کمتری دارند و باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شوند. با این حال، هنگام تعویض تجهیزات پالایشگاهی باید توجه کنید که موتورهای با راندمان بالا، به جریان راه اندازی بالاتری نیاز دارند و سبب افت بیشتر ولتاژ راه اندازی می شوند.

• جایگزین کردن الکتروموتورهای بزرگ

با بهره گیری از موتورهای بزرگتر هم می توانید مصرف انرژی پالایشگاه را کاهش دهید. البته، موتورهای بیش از حد بزرگ، سبب افزایش تلفات انرژی می شوند که برای جلوگیری از آن بهتر است، سیستم را به صورت مدولار طراحی کنید.

• کوپلینگ کارآمد

در برخی از سیستم ها از چرخ دنده ها برای تبدیل دور موتور به سرعت مورد نیاز استفاده می کنند. البته، بعضی انواع چرخ دنده ها (نظیر مدل های حلزونی) می توانند بسیار ناکارآمد باشند و باید از تلفات ناشی از دنده ها جلوگیری شود.

۲ نمونه از رایج ترین انواع مخازن ذخیره سازی مواد

مخازن در پالایشگاه های نفت و پتروشیمی برای نگهداری مواد خام، محصولات واسطه ای و کالاهای نهایی کاربردی اند. این تجهیزات در مدیریت موجودی، تضمین عرضه ثابت و ذخیره ایمن محصولات نقش اساسی دارند. از این رو، مدیریت و انتخاب صحیح مخزن ذخیره سازی جهت بازدهی عملیاتی، ایمنی و حفاظت از محیط زیست الزامی است. از جمله انواع مخازن ذخیره سازی که در پالایشگاه ها استفاده می شوند، شامل:

• مخزن سقف شناور

سقف این مخازن به گونه ای طراحی شده که با سطح سیال در تماس است و همراه با آن، حرکت می کند. این سقف بوسیله غلتک به طرفین مخزن متصل می شود و برای جلوگیری از نشت بخارات فرآیند به محیط، آب بندی قابل اطمینانی بین سقف متحرک و دیواره مخزن وجود دارد.

از آنجایی که در بالای مایع مستقیماً هیچ بخاری جمع نمی شود، هنگام پر شدن مخزن نیازی به هواگیری نیست و هنگام تخلیه هم الزامی برای استفاده از گاز بی اثر وجود ندارد. در نتیجه این طراحی کارآمد، اتلاف بخار به حداقل می رسد و خطر انفجار کاهش می یابد.

• مخزن سقف ثابت

این مخازن در پالایشگاه ها برای ذخیره مایعات پایدار و غیرفرار به کار می روند و دارای یک پوسته استوانه ای فولادی با سقف غیرمتحرک گنبدی یا مخروطی شکل هستند. یک شیر تنفسی در این مخزن نصب می شود که به آن اجازه می دهد عملکرد خود را تحت فشار کم یا خلاء حفظ کند. همچنین، این مخازن دارای حلقه ای از نازل ها هستند که در صورت وقوع آتش سوزی، عمل می کنند.

برخلاف مخازن سقف متحرک، هنگام پر شدن و تخلیه مایع در این مخزن، هوا می تواند جابجا شود. بر همین اساس، مخازن سقف ثابت کنترل کمتری بر انتشار گازهای گلخانه ای دارند و تخمین مجموع بخار منتشر شده از مخازن در طول سال، برای پالایشگاه ها دشوار است.

دیگ بخار یا بویلرها، تامین کننده انرژی تاسیسات

بویلرها برای تولید بخار و تامین انرژی انواع تجهیزات پالایشگاهی استفاده می شوند. دیگ های بخار در مقایسه با سایر منابع انرژی مانند کوره های زغال سنگ و نفت کارآمدتر هستند. در ضمن، به دلیل داشتن شیرهای فشار شکن و فشار سنج آب، از درجه ایمنی بالاتری نیز برخوردارند. این تجهیزات می توانند به سرعت مقدار زیادی بخار را تولید کرده و نیروی مورد نیاز برای فرآیندهای خاص صنایع نفت و گاز را تامین کنند. سرویس و نگهداری بویلرها آسان است و اغلب به صرفه تر از سایر منابع انرژی هستند.

به طور معمول، بویلرهای صنعتی به دو گروه دسته بندی می شوند:

• بویلر واتر تیوب (water tube): در بویلرهای واتر تیوب، آبی که در درون لوله ها در گردش است، توسط گازهای داغی که در کوره ایجاد شده اند، گرم می شود. بخار حاصل از دیگ بخار در پالایشگاه ها برای نیرو دادن به توربین ها یا ماشین آلات دیگر استفاده می گردد.
• بویلر فایر تیوب (fire tube): در این بویلر، گاز داغ در داخل چندین لوله حرکت کرده و بدین ترتیب آب اطراف لوله ها از طریق رسانش حرارتی، گرم می گردد. این بویلرها طراحی ساده ای دارند، به آسانی نصب می شوند، احتمال انفجار آنها کم است و نسبت به دیگ های بخار واتر تیوب، به نگهداری کمتری احتیاج دارند.

در پالایشگاه های نفت و گاز، از دیگ های بخار واتر تیوب بیشتر از بویلرهای فایر تیوب استفاده می کنند. یک بویلر صنعتی علاوه بر فرآیندهای تولیدی پتروشیمی، در گرمایش نفت و افزایش سیالیت نیز کاربرد دارد. بخار تولید شده توسط این تجهیزات در برج های تقطیر، واحدهای کراکینگ و تبدیل کاتالیستی مورد استفاده قرار می گیرد. بویلرها با حفظ دماهای خاص، شرایط لازم برای پالایش نفت خام و تولید محصولاتی اعم از بنزین، گازوئیل و سایر سوخت های تصفیه شده را ایجاد می کنند.

نقش کلیدی هیترها در ۴ مورد از فرآیندهای پالایشگاهی

جهت گرم کردن هیدروکربن ها یا سیالات فرآیند و افزایش دمای آنها از هیتر در پالایشگاه ها استفاده می کنند. این دستگاه با هدف دستیابی به واکنش های شیمیایی خاص و بهبود کیفیت محصول، دما را به طور دقیق کنترل می کند. بر همین اساس، برای گرم کردن مواد اولیه، محصولات میانی یا سایر مواد در فرآیند پالایش از تجهیزاتی نظیر هیترها بهره می برند.

هیترها اغلب به صورت مبدل های حرارتی یا واحدهای انتقال حرارت طراحی می شوند. این ماشین آلات شامل شبکه ای از لوله ها یا سیم پیچ ها هستند که سیال فرآیند از طریق آنها جریان پیدا می کند. اطراف لوله ها یا سیم پیچ ها نیز یک منبع گرما نظیر گازهای ناشی از احتراق یا عناصر گرمایشی الکتریکی وجود دارد که گرما را به سیال منتقل می کند. طراحی هیترها طوری است که راندمان انتقال حرارت را به حداکثر می رساند و تلفات انرژی را به طرز چشمگیری کاهش می دهد.

هیترها در چندین فرآیند کلیدی پالایشگاه کاربرد دارند، شامل:

• واحدهای پردازش هیدرولیکی: این تجهیزات پالایشگاهی برای واحدهای تصفیه هیدرولیکی و هیدروکراکینگ ضروری اند. در این واحدها مواد اولیه باید به خوبی گرم شوند تا عملیات گوگردزدایی و سایر واکنش های شیمیایی به درستی صورت گیرد.
• فرآیندهای تبدیل کاتالیستی: در واحدهای ریفرمینگ کاتالیستی از هیترها برای حفظ دمای مورد نیاز هنگام تبدیل نفتا به محصولات با اکتان بالاتر استفاده می شود.
• واحدهای غلظت شکن (Visbreaking): در این واحدها نفت سنگین باقیمانده، توسط هیتر حرارت داده شده و به محصولات سبکتر تبدیل می گردد.
• برج های تقطیر: از دیگر موارد استفاده از هیتر در پالایشگاه ها، مربوط به برج های تقطیر اتمسفریک و تقطیر در خلاء است. هیترها در این واحدها جهت گرم کردن نفت خام و مواد اولیه مورد استفاده قرار می گیرند و مواد را بر اساس نقطه جوش، تبخیر و جداسازی می کنند.

کنترل موثر سیالات پالایشگاه با انواع شیر صنعتی

شیرآلات صنعتی برای کنترل جریان، فشار و مسیر عبور سیالات پالایشگاه از جمله آب، نفت، گازها، دوغاب و … ضروری اند. این قطعات عملکرد کارآمد و ایمن تاسیسات و قابلیت اطمینان عملیات پالایشگاه را تضمین می کنند و سبب سهولت فرآیندهای تعمیر و نگهداری نیز می گردند. از جمله متداول ترین شیرهایی که در پالایشگاه ها استفاده می شوند، شامل:

• شیرهای پروانه ای

این شیرها طراحی ساده و وزن سبکی دارند و در طیف وسیعی از برنامه ها برای کنترل و تنظیم جریان به کار می روند.

• شیرهای دروازه ای (کشویی)

از رایج ترین شیرآلات مورد استفاده در پالایشگاه ها هستند که برای جریان مستقیم کاربرد دارند و می توانند جریان را به طور کامل قطع و وصل کنند.

• شیرهای توپی

شیرهای توپی به سبب خاصیت آب بندی فوق العاده و عملکرد سریعی که دارند از جمله پرکاربردترین انواع تجهیزات پالایشگاهی محسوب می شوند. این شیرآلات برای انتقال سیالات تحت فشار عالی اند.

• شیرهای کروی (گلوب)

شیرهای گلوب، جریان و فشار را به طور دقیق تنظیم می کنند و برای فرآیندهایی مانند اختلاط و جداسازی در پالایشگاه ها استفاده دارند.

• شیر یک طرفه

این قطعات با جلوگیری از بازگشت جریان و حفاظت از لوله ها و دستگاه ها در برابر آسیب های ناشی از آن، به حفظ کارایی سیستم کمک می کنند.

• شیرهای دیافراگمی

 شیرهای دیافراگمی بهترین ابزار برای انتقال و جابجایی سیالات سمی و خورنده هستند و از آسیب دیدن تجهیزات در برابر آلودگی یا نشتی جلوگیری می کنند.

• شیرهای فشارشکن

این شیرها از جمله ابزارهای بسیار مهم در پالایشگاه ها هستند که برای محافظت از سیستم و خطوط لوله در برابر فشار بیش از حد طراحی شده اند و از حوادث فاجعه بار جلوگیری می کنند.

از دیگر شیرآلات پرکاربرد در پالایشگاه ها می توانیم به شیرهای کنترل، ایمنی، سوزنی، سماوری (پلاگ)، برقی و کاهنده فشار اشاره کنیم.

جداکننده ها، تجهیزات پالایشگاهی ضروری برای بهبود راندمان تولید

پالایش نفت با عملیات جداسازی آغاز می شود که از طریق تقطیر اتمسفریک، تقطیر در خلاء، فرآوری گاز و توسط تجهیزاتی به نام جداکننده صورت می گیرد. نفت خام مخلوطی از مواد هیدروکربنی شامل هیدروکربن های پارافینی، نفتنیک و ترکیبات معطر با مقادیر کمی ناخالصی از جمله گوگرد، نیتروژن، اکسیژن و فلزات است که این ترکیبات، بر اساس نقطه جوش و توسط دستگاه های جداکننده، تفکیک می شوند.

در ضمن، در فرآیندهای استخراج نفت خام و تبدیل آن به تولیدات مختلف، نفت با مقادیر زیادی آب مخلوط می گردد. دستگاه های جداکننده آب های همراه نفت، آب باران یا آب آلوده به هیدروکربن را جدا می کنند و برای بهبود راندمان تولید و پالایش نفت، مورد استفاده قرار می گیرند. جداکننده ها در پیکربندی های مختلفی ارائه می شوند که هر کدام برای نیازهای عملیاتی خاصی مناسب اند.

به عنوان مثال، جداکننده های سه فاز از رایج ترین انواع دستگاه های جداکننده در عملیات پالایش نفت و گاز به شمار می آیند. این دستگاه ها مخلوط سیال را به سه فاز مجزا شامل نفت، گاز و آب تقسیم می کنند. فرآیند جداسازی در این تجهیزات پالایشگاهی بر اساس تفاوت چگالی مواد صورت می گیرد. جداکننده های سه فاز برای مراحل اولیه پالایش بسیار مهم اند و از پردازش صحیح هر فاز در مراحل بعدی فرآیند، اطمینان حاصل می نمایند.

از سوی دیگر، جداکننده های دو فاز مخلوط سیال را به دو فاز گاز و مایع تبدیل می کنند. این دستگاه ها در مقایسه با جداکننده های سه فاز، طراحی ساده تری دارند و زمانی استفاده می شوند که آب کمی همراه سیال وجود دارد یا اینکه در مراحل بعدی پردازش، جداسازی آب و نفت انجام می گیرد. جداکننده های دو فاز معمولاً در کارخانه های فرآوری گاز و سایر تاسیساتی که جداسازی اولیه گاز اولویت دارد، به کار می روند.

پمپ های پالایشگاه و نحوه انتقال مواد

پمپ ها از جمله تجهیزات دواری هستند که با انتقال انرژی مکانیکی به سیال، برای حمل و نقل نفت خام، محصولات تصفیه شده و مواد شیمیایی که در فرآیندهای پالایشگاهی استفاده می شوند، ضروری اند. این تجهیزات مزایای فوق العاده ای را ارائه می دهند و از راندمان بالا، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت جابجایی مایعات با ویسکوزیته های متفاوت برخوردارند.

پمپ های پالایشگاهی در محدوده دمایی ۱۲۰- تا ۴۵۰+ درجه سانتیگراد و فشارهای حدود ۶۵ بار کار می کنند. این دستگاه ها کارایی و بهره وری فرآیندهای پالایش را افزایش می دهند و می توانند سیالات با خواص مختلف را به راحتی منتقل کنند. البته، تعمیر و نگهداری منظم پمپ ها برای اطمینان از کارکرد صحیح آنها الزامی است.

انواع پمپ هایی که در پالایشگاه ها و صنایع پایین دستی استفاده می شوند، به شرح زیر اند:

• پمپ های گریز از مرکز: این پمپ ها با ساختار منحصر به فردی که دارند برای طیف گسترده ای از کاربردها مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال، برای مدیریت فرآیندهایی که مایعات با ویسکوزیته پایین و نرخ جریان بالا را پردازش می کنند، ایده آل اند. پمپ های گریز از مرکز همچنین می توانند مایعات کثیف را به خوبی کنترل کنند.
• پمپ دیافراگمی: این پمپ های پالایشگاه از نوع جابجایی مثبت هستند و با بهره گیری از سوپاپ و دیافراگم، نفت و گاز را به داخل محفظه پالایشگاه می کشانند. پمپ های دیافراگمی می توانند حجم زیادی از مایعات را جابجا کنند و در مقایسه با سایر پمپ های جابجایی مثبت، مقاومت بهتری در برابر سایش دارند.
• پمپ های پیستونی: بارزترین ویژگی این دستگاه ها امکان جابجایی سیالات با فشار بالا است. از پمپ های پیستونی در بخش های مختلف صنعت پتروشیمی از جمله جابجایی مایعات، اختلاط محصولات و فرآیندهایی که به فشار بالا احتیاج دارند، بهره می برند.

فشرده سازی هوا و سیالات با کمپرسور

در داخل یک پالایشگاه، چهار تاسیسات اصلی وجود دارند که برای عملیات پالایش بسیار مهم اند، از جمله این تاسیسات عبارتند از: برق، گاز طبیعی، آب و هوای فشرده. چنانچه دسترسی پالایشگاه به هر یک از این تاسیسات قطع شود، عملیات پالایش نیز متوقف می گردد. بنابراین، هوای فشرده یک عنصر ضروری برای بسیاری از فرآیندهای صنایع پتروشیمی و پالایش نفت محسوب می شود.

کمپرسورها از جمله تجهیزات پالایشگاهی دواری هستند که وظیفه فشرده سازی سیالات و هوا را بر عهده دارند. این قطعات با متراکم سازی گازهای طبیعی، آنها را از محل تولید به مقاصد مدنظر انتقال می دهند. کمپرسورها به همراه پمپ ها از جریان مداوم گازها و مایعات در سراسر شبکه لوله کشی پالایشگاه اطمینان حاصل می کنند و نقش مهمی در حفظ فشار و نرخ جریان لازم برای مراحل مختلف پالایش دارند.

هوای فشرده تولید شده توسط کمپرسورها به عنوان واسطه ای برای انتقال انرژی عمل کرده و نیروی تجهیزاتی نظیر مته ها، چکش ها و سایر ابزارآلات را تامین می کند. از سوی دیگر، هوای متراکم همچنین برای جابجایی موادی نظیر روغن، رنگ، سیلندرهای صنعتی و … استفاده می شود. انواع کمپرسورهای موجود در تاسیسات پالایشگاهی و پتروشیمی عبارتند از:

• کمپرسورهای مرکب
• کمپرسورهای پره ای دوار
• کمپرسورهای روتاری اسکرو
• کمپرسورهای اسکرال
• کمپرسورهای توربو
• کمپرسورهای رفت و برگشتی
• کمپرسورهای گریز از مرکز

به عنوان مثال، کمپرسورهای رفت و برگشتی از مکانیزم پیستونی جهت افزایش فشار گاز بهره می برند و برای کاربردهای کوچکتر در پالایشگاه استفاده می شوند. کمپرسورهای گریز از مرکز با استفاده از انرژی جنبشی چرخشی، مایعات را به حرکت در می آورند. این کمپرسورها دوام و کارایی خیلی بالایی دارند، می توانند گازها را در دبی بالا متراکم کنند و در کاربردهای بسیار بزرگ در پالایشگاه ها مورد استفاده قرار می گیرند. در ضمن، تمامی کمپرسورها به تعمیر و نگهداری دائمی نیاز دارند.

۴ مزیت منحصر به فرد خشک کن ها برای پالایش نفت و گاز

وجود آب در جریان های تولیدی نفت و گاز یک چالش همیشگی به شمار  می آید که سبب خوردگی و آسیب تجهیزات و همچنین کاهش کیفیت محصول می شود. دستگاه های خشک کن، تجهیزات پالایشگاهی مهمی هستند که برای حذف موثر آب و بخار آب از نفت و گاز طبیعی طراحی شده اند و این مواد را برای پردازش بیشتر یا استفاده به عنوان ماده اولیه در تاسیسات صنعتی، آماده می کنند.

خشک کن ها در واقع محفظه های ویژه ای هستند که از فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی مختلف برای جدا کردن آب از نفت، گاز و سایر سیالات استفاده می کنند. این مرحله برای پالایش و پردازش نفت و گاز بسیار اهمیت دارد و مزیت های زیر را ارائه می دهد:

• افزایش تولید: حذف آب از جریان نفت و گاز، کیفیت محصول را بهبود می دهد و امکان حمل و نقل و پردازش کارآمد تولیدات را فراهم می آورد.
• جلوگیری از خوردگی: آب یکی از عوامل اصلی در خوردگی خطوط لوله و تجهیزات است و حضور آن منجر به خرابی های پر هزینه و تعمیرات گران قیمت می شود. به لطف عملکرد خشک کن ها می توانیم، این خطرات را در پالایشگاه ها به حداقل برسانیم.
• حفاظت از محیط زیست: وجود آب در جریان گاز، ریسک های زیست محیطی به همراه دارد. با حذف این ماده از گاز طبیعی می توانیم فرآیند تولید را برای محیط زیست ایمن تر کنیم.
• پردازش بهینه: تجهیزات پالایشگاهی نظیر خشک کن ها به پردازش کارآمد هیدروکربن ها کمک می کنند و برای بهینه سازی فرآیند پالایش اهمیت دارند.

با توجه به نقش مهم خشک کن ها در فرآیندهای پالایشگاهی، انتخاب یک دستگاه مناسب برای حداکثر بهره وری ضروری است. در این راستا جهت تعیین اندازه، فناوری دستگاه و فرآیندهای حذف آب باید به سرعت، فشار جریان، دمای عملیاتی و ترکیب جریان دقت کنید.

انواع درام های مورد استفاده در پالایشگاه ها

درام ها، مخازن فولادی استوانه ای شکل و توخالی هستند که در واحدهای مختلف فرآیندی و برای کاربردهای متنوعی از جمله جداسازی فاز استفاده می شوند. درام ها ثبات نرخ جریان را فراهم می کنند و بسته به عملکردشان، انواع متفاوتی دارند، از جمله:

• فلش درام

این تجهیزات پالایشگاهی در واقع نوعی جداکننده هستند که جداسازی دو یا چند مایع یا مخلوط مایع و گاز را انجام می دهند. وظیفه اصلی فلش درام ها تبخیر بخشی از مایع یا گاز از طریق کاهش فشار جریان آنها است. بدین ترتیب، بخار و اجزاء سیال از هم جدا شده و در محفظه های متفاوتی جمع آوری می شوند.

• درام کک

در محیط پیچیده یک پالایشگاه، درام کک، نقش محوری ایفا می کند. درام های کک معمولاً مخازن تحت فشار عمودی شکلی هستند که از دیواره های فولادی ضخیم ساخته شده اند. استفاده از این تجهیزات برای فرآوری نفت خام سنگین و تولید محصولات با ارزش تر الزامی است. نفت خام، در داخل درام کک در معرض گرما و فشار شدید قرار می گیرد و به کک نفتی، بنزین و گازوئیل تبدیل می شود. درام های کک تاثیر مستقیمی بر بهره وری و کارایی پالایشگاه دارند و باید به طور منظم بازرسی، تعمیر و نگهداری شوند.

• ناک اوت درام

این مخازن در پالایشگاه برای جداسازی، جمع آوری و حذف مایع تقطیر شده از گازهای فرآیندی طراحی شده اند. این درام ها در پیکربندی های افقی و عمودی ارائه می شوند و طراحی آنها بر اساس فضای موجود و پارامترهای عملیاتی صورت می گیرد.

درام های افقی زمانی استفاده می شوند که سرعت جریان و حجم مایعات زیاد باشد. این مخازن می توانند بارهای سیالات را تحمل کنند و افت فشار کمی دارند. از سوی دیگر، درام های عمودی برای شرایطی که بار سیال کم بوده و فضای کمی وجود دارد، ایده آل اند.

برج تقطیر و تفکیک اجزاء نفت خام

برج تقطیر پالایشگاهی از جمله تجهیزاتی است که نقش اساسی در جداسازی نفت خام به اجزای ارزشمند آن دارد. این دستگاه ها محفظه های عمودی شکلی هستند که هیدروکربن ها را بر اساس نقاط جوش و به طور دقیق جداسازی می کنند. البته، کاربرد برج های تقطیر فقط مربوط به جداسازی نفت خام نیست. این تجهیزات در فرآیندهای مختلف پالایش اهمیت دارند. به عنوان مثال، آنها می توانند گازهایی نظیر پروپان، بوتان و گاز طبیعی را از نفت خام جدا کنند. همچنین، برای تصفیه بیشتر محصولات به دست آمده و حذف ناخالصی ها کاربردی اند.

اساس کار برج تقطیر به این صورت است که مخلوط را برای آزادسازی مواد مختلف، می جوشاند. بدین ترتیب، گازها به سمت بالای برج حرکت می کنند و در یک نقطه سردتر متراکم می شوند. از آنجایی که مایعات و گازها چگالی و نقاط جوش متفاوتی دارند، در نقاط مختلفی از برج تقطیر پالایشگاهی جمع می شوند.

بر همین اساس، در قسمت بالای ستون، محصولات دارای زنجیره های کربنی کوتاه شامل گازهای نفتی، بنزین، نفتا، بوتان و پروپان تشکیل می شوند. این گازها سبکترین محصولاتی اند که در تقطیر نفت خام به وجود می آیند.

ترکیباتی مانند پارافین، نفت سفید و دیزل که نقطه اشتعالی بالاتر از ۴۲ درجه سانتیگراد دارند، در قسمت میانی برج جای می گیرند. در بخش پایینی ستون هم مواد با چگالی بالا و نقطه جوش بالاتر که به عنوان گریس و روغن روانکاری استفاده می شوند، قرار می گیرند. در پایین ترین قسمت ستون تقطیر نیز مواد باقیمانده ای شامل قیر و آسفالت تشکیل می شوند.

برج های تقطیر برای جداسازی و خالص سازی مواد شیمیایی مختلف هم کاربرد دارند. به طور کلی، این تجهیزات در تولید طیف گسترده ای از محصولات با ارزش هیدروکربنی نقش داشته و ضمن به حداکثر رساندن سود پالایشگاه، نیازهای جهانی را تامین می کنند.

برج خنک کننده مهم ترین تجهیزات پالایشگاهی برای بهینه سازی آب

در پالایشگاه ها از آب برای خنک کردن تجهیزات، تاسیسات و مواد استفاده می کنند. برج های خنک کننده دستگاه هایی هستند که با هدف بازیافت و استفاده مجدد از آب، گرما را از فرآیندهای پالایشگاهی حذف می نمایند. این تجهیزات کاربردی راندمان فرآیندها را افزایش می دهند و به کاهش هزینه های سوخت و برق نیز کمک می کنند. برج های خنک کننده در مقایسه با سایر فناوری های موجود، عملکرد موثرتری برای خنک کردن آب دارند و دماهای پایین تری را ارائه می دهند.

اصول کارکرد این دستگاه ها به این ترتیب است که آب خنک در اطراف لوله ها جریان می یابد و گرمای سیالات به آن منتقل می شود. سپس، آب گرم شده به سمت برج خنک کننده باز می گردد تا گرمای آن حذف گردد. در ادامه، آبی که گرمای خود را از دست داده دوباره به سمت فرآیندهای پالایشگاهی هدایت می شود. این عملیات به پالایشگاه ها اجازه می دهد، آب را به طور صحیح مدیریت کرده و استفاده مجدد از آب غیر آشامیدنی را تضمین کنند.

نکته مهمی که در رابطه با برج های خنک کننده باید در نظر بگیرید، طراحی و استحکام آن است. این دستگاه ها باید بتوانند بار حرارتی ایجاد شده را تحمل کنند و همچنین در برابر خواص خورندگی مایعات و مواد تصفیه شده مقاومت داشته باشند. به علاوه، برج های خنک کننده می بایست بر اساس مقررات صنعتی و زیست محیطی طراحی شوند. برای انتخاب صحیح برج خنک کننده متناسب با تجهیزات پالایشگاهی خود، به نکات زیر توجه کنید:

• نیازهای خنک کننده نظیر بار گرمایی تاسیسات، کیفیت آب موجود، شرایط محیطی و آب و هوای منطقه را ارزیابی نمایید.
• به کارایی و تنوع برج های خنک کننده دقت کنید و بهره وری انرژی را در اولویت قرار دهید.
• قابلیت اطمینان و طول عمر دستگاه را در نظر بگیرید.

کوره تامین کننده گرمای مورد نیاز تاسیسات پالایشگاه

در حوزه پالایشگاهی واژه های «هیتر» و «کوره» معمولاً به جای یکدیگر به کار می روند ولی این دستگاه ها در واقع تجهیزات متمایزی هستند که عملکردهای متفاوتی را انجام می دهند. کوره ها عمدتا برای احتراق سوخت و به منظور تولید گازها یا شعله های با دمای بالا طراحی شده اند. اینها دارای یک محفظه احتراق هستند که در آن سوخت با هوا مخلوط شده و مشتعل می گردد. این منابع گرمای شدید، نیازهای مختلف تجهیزات پالایشگاهی اعم از گرمایش سیالات فرآیند، تولید بخار و تامین گرما را برآورده می کنند.

کوره های پالایشگاهی بسته به نوع و فرآیند پالایشگاه، انواع متفاوتی دارند، شامل:

• کوره های لوله ای: این دستگاه ها علاوه بر بازدهی حرارتی بالا، کنترل دقیق دما را ارائه می دهند. به همین سبب، برای گرم کردن نفت خام و گاز طبیعی در فرآیندهای مختلف پالایشگاهی به کار می روند.
• کوره های جعبه ای: این کوره ها برای فرآیندهایی که به حرارت مستقیم و یکنواخت احتیاج دارند، طراحی شده اند. ساختار ساده، نگهداری آسان و هزینه کمتر از جمله مزیت های کوره های جعبه ای در مقایسه با کوره های لوله ای است.
• کوره های تابشی با کویل: این کوره ها که از سیم پیچ های فلزی مارپیچی تشکیل شده اند، گرمایش سریع و موثر را امکانپذیر می کنند.

کوره ها کاربردهای متنوعی را در پالایشگاه ها پوشش می دهند. به عنوان مثال، در واحدهای کراکینگ و کک سازی، برای گرم کردن هیدروکربن ها استفاده می شوند. علاوه بر این، در سراسر پالایشگاه به منظور تولید بخار و راه اندازی توربین ها از کوره ها بهره می برند. بویلر صنعتی دیگر دستگاهی است که برای عملکرد خود به کوره ها متکی می باشد. کوره های پالایشگاهی همچنین در کاربردهای خاصی که به دمای بسیار زیادی نیاز دارند، به عنوان هیترهای فرآیندی مستقل، مورد استفاده قرار می گیرند.

انواع مخازن تحت فشار در پالایشگاه بر اساس ساختار

این تجهیزات برای نگهداری سیالات، بخارات و گازها در فشارهای بالا ساخته شده اند. بر این اساس، مخازن ذخیره سازی، دیگ های بخار و مبدل های حرارتی نیز نوعی مخزن تحت فشار به شمار می آیند. مخازن تحت فشار در اشکال مختلفی شامل کروی و استوانه ای موجود اند و از مواد سخت و مقاومی مانند فولاد، آلومینیوم و کامپوزیت ها تولید می شوند. این مخازن انواع مختلفی دارند که هر کدام نیازهای متفاوتی را برآورده می کنند. برخی از انواع آنها به شرح زیر اند:

• مخازن استوانه ای

مخزن استوانه ای از رایج ترین انواع مخازن پالایشگاهی است که از استحکام بالایی برخوردار بوده و به عنوان محفظه ذخیره سازی و حمل مایعات استفاده می شود.

• مخازن کروی

این مخازن حالت کروی و نیمه کروی دارند و در توزیع فشار عملکرد، بسیار خوب عمل می کنند. برای ذخیره سازی گازهای تحت فشار اغلب از مخازن کروی بهره می گیرند.

• مخازن تحت فشار حرارتی

در مخازن حرارتی، سیستم گرمایشی مخصوصی برای حفظ دما تعبیه شده است و مایعاتی که به دمای خاصی احتیاج دارند را در این مخازن ذخیره می کنند.

• مخازن غیر حرارتی

محفظه های تحت فشار غیر حرارتی به منظور ذخیره مایعات با فشار بالایی که به کنترل دما نیازی ندارند، طراحی شده اند و به وفور در صنایع پتروشیمی و گاز استفاده می شوند.

• مخازن با دیواره ضخیم

 سیالاتی که ریسک انفجار دارند را در این مخازن ذخیره می کنند.

• مخازن با دیواره نازک

مایعات گران قیمتی نظیر نفت خام در مخازن با دیواره های نازک نگهداری می شوند.

توجه کنید که هر مخزن محدودیت های عملیاتی مختص خود را دارد و تحت فشار و دماهای خاصی عمل می کند. بنابراین، چنانچه از این مخازن در خارج از محدوده الزامات تعریف شده، استفاده کنید، تجهیزات آسیب می بینند و منجر به حوادث فاجعه بار می شود.

اهمیت عملکرد فن و دمنده ها

مدیریت جریان هوا و گازها در پالایشگاه های نفت، گاز و پتروشیمی بر عهده فن ها و دمنده ها است. این تجهیزات پالایشگاهی امنیت عملیات پالایش را تضمین می کنند و برای اجرای انواع فرآیندها و عملکرد کارآمد سیستم های تهویه، خنک کننده، فیلتراسیون و فلر بسیار مهم اند.

پالایشگاه ها برای اینکه از افزایش بیش از حد دمای تجهیزات جلوگیری کنند، به سیستم های خنک کننده احتیاج دارند. در این راستا، فن های صنعتی برای گردش هوا در سیستم های خنک کننده استفاده می شوند و گرمای تولید شده از تجهیزات را از بین می برند. سیستم های تهویه و فیلتراسیون نیز جهت حذف گازها، ذرات و بخارات مضر از محیط به عملکرد موثر فن ها متکی اند.

دمنده های صنعتی که اغلب به عنوان فن های سانتریفیوژی شناخته می شوند، نقش محوری در کاربردهای بی شماری از تهویه تا جابجایی مواد و … دارند. این تجهیزات پالایشگاهی می توانند با استفاده از نیروی گریز از مرکز هوا را به بیرون هدایت کنند و برای کاربردهایی که به فشار و حجم بالاتری نیاز دارند، بسیار مناسب اند.

به طور مثال، دمنده های صنعتی فشار پایین، به حمل و نقل مواد نفتی و تمیز کردن گازهای تولیدی نظیر سولفید هیدروژن در طول تولید محصول کمک می کنند. این دستگاه ها همچنین برای تامین انرژی عملیات پالایش نفت و تولید محصولات مفید مانند بنزین استفاده می شوند.

بنابراین، فن ها و دمنده های صنعتی از گردش کارآمد هوا و ایمن بودن محیط اطمینان حاصل می کنند و انتخاب صحیح آنها برای پالایشگاه های نفت و گاز اهمیت زیادی دارد. توصیه می کنیم، هنگام انتخاب به فاکتورهای مختلفی از جمله میزان جریان هوای مورد نیاز، شرایط محیط و کاربردهای خاص توجه کنید و به سراغ دستگاه هایی بروید که بتوانند در برابر شرایط شدید و محیط خطرناک پالایشگاه به خوبی مقاومت کنند.

رآکتورها و تسهیل فرآیندهای شیمیایی

راکتورها مخازنی متمایز برای انجام واکنش های شیمیایی مهم و تبدیل هیدروکربن های خام به محصولات ارزشمند هستند. در این فرآیندها هیدروکربن های پیچیده و سنگین به مولکول های ساده تر و سبک تر تجزیه می شوند و بنزین، نفت سفید و گازوئیل به دست می آید.

این مخازن در پالایشگاه ها، فرآیندهای کراکینگ کاتالیزوری، ریفرمینگ و هیدروکراکینگ را تسهیل می کنند و به انواع زیر تقسیم می شوند:

• راکتورهای بستر ثابت: این راکتورها دارای یک کاتالیزور ثابت (غیرمتحرک) هستند که مواد واکنش دهنده از روی آن جریان پیدا می کنند. آنها به ویژه برای واکنش های گاز-جامد یا مایع-جامد مناسب اند. بستر کاتالیزور در این راکتورها بسته به نیازهای خاص واکنش از مواد مختلفی نظیر فلزات، اکسیدهای فلزی، زئولیت ها و غربال های مولکولی تشکیل شده است. راکتورهای بستر ثابت، ضمن اثربخشی بالا، ساختار ساده ای دارند. به همین سبب، در فرآیندهایی مانند هیدروکراکینگ و ریفرمینگ به طور گسترده استفاده می شوند.
• راکتورهای بستر سیال: این راکتورها جهت رفع نواقص راکتورهای بستر ثابت طراحی شده اند و می توانند برای انجام انواع واکنش های چند فازی استفاده شوند. در این تجهیزات، کاتالیزور به صورت معلق درون محفظه قرار می گیرد و با افزایش سطح تماس، سرعت واکنش را بهبود می بخشد. این طراحی امکان اختلاط بهتر و تغییر شکل هیدروکربن های سنگین را فراهم می کند و برای کراکینگ کاتالیزوری بسیار سودمند است.

فراموش نکنید که انتخاب نوع راکتور به فرآیندهای شیمیایی خاص و محصولات مورد نظر پالایشگاه بستگی دارد.

در انتها نتیجه می گیریم که راندمان یک پالایشگاه به طور پیچیده ای با عملکرد تجهیزات آن گره خورده است و هر یک از این ماشین آلات به عنوان بخشی حیاتی در نظر گرفته می شوند؛ آنها ویژگی های متمایزی دارند و می توانند نفت خام را به انبوهی از محصولات کارآمد و با ارزش تبدیل کنند.

ترجمه تخصصی: اولتراشیمی