تاریخچه مجتمع پتروشیمی مارون ؛ واکنش های شیمیایی ، مقدار کمی خوراک ؛ مصرفی و محصولات شرح مختصری از فرآیند و نمودار تولیدات و شرایط عملیانی واکنش شیمیایی، ظرفیت طراحی و ...
فایل به صورت pdf در 9 صفحه بسیار کامل فونت ریز با تمامی جداول و طراحی ها
واحد الفین
واحد اتیلن گلایکول
واحد پلی اتیلن سنگین
واحد پلی پروپیلن
فرمت فایل : word(قابل ویرایش)
تعداد صفحات:53
فهرست مطالب:
مقدمه ای بر برجهای خنک کننده 4
انواع سیستمهای خنک کننده 4
تجهیزات برجهای خنک کننده 6
جریان در برجهای خنک کننده 8
مشخصات هر سیستم خنک کننده 9
فولینگ ناشی از میکروارگانیسمها 10
جلوگیریاز فولینگ 10
رسوب 11
اندیس دانگ لایر 14
اندیس پایداری 15
کنترل رسوب در آب برجهای خنک کننده 17
خوردگی 19
کنترل خوردگی 21
میکروارگانیسم ها 23
پمپ 25
پدیده کاویتاسیون 33
انواع پرکنها ومقایسه آنها 34
قطره گیرهای تیغه ای شکل 39
فیلترهای شنی 42
آشنائی با برجهای خنک کننده پتروشیمی مارون 48
ضمایم 53
مقدمه ای بر برجهای خنک کننده
برجهای خنک کننده در صنعت جهت کاهش آلودگی حرارتی بطور کلی استفاده می شود که نهایتاَ در دستگاههای زیادی از قبیل پمپها و توربین ها و مبدل های حرارتی از آن استفاده می گردد، در این گزارش علاوه بر آنکه به بررسی قسمتهای مختلف برج خنک کننده و متعلقات آن می پردازیم، بلکه سعی خواهیم نمود توضیحاتی راجع به کنترل شیمیایی برجهای خنک کننده بدهیم .
در برجهای خنک کننده مانند هر سیستم دیگری عوامل و مشکلاتی وجود دارد که باعث می شود تا عملکرد سیستم بهینه نباشد و این مسئله باعث ایجاد خساراتی به سیستم موجود می گردد، مشکلات موجود در برجهای خنک کننده شامل مسائلی از قبیل خوردگی ، رسوب و نقش میکروبیولوژی میکروارگانیسم های موجود در آب می باشد.
انواع سیستمهای خنک کننده :
1- سیستم خنک کننده یکطرفه (ONCE THROUGH)
معمولا در جاهائی که آب به مقدار زیاد در دسترس باشد از این سیستم استفاده می شود که در آن آب از یک طرف وارد و از طرف دیگر خارج میگردد و چون آب در این نوع از سیستم ها تغلیظ نمی شود رسوبات تشکیل شده قابل توجه نیست.
2- سیستم خنک کننده بسته (CLOSED)
همانطور که میدانید در موتورها و کمپرسورها بالا رفتن درجهء حرارت فلزات ایجاد فشار نموده و نهایتاً باعث از کار افتادگی آنها میگردد.به منظور غلبه بر این مشکلات و بالا بردن بازده دستگاهها بمرور زمان روشهای طراحی تغییر داده شده در آغاز اهمیتی به آب برجهای خنک کننده داده نمی شد و آبهای موجود به مقدار زیادی مواد محلول و معلق به همراه داشت و دارای سختی بود که اینها سبب ایجاد رسوب می شد و این شرایط موجب از کار افتادن دستگاهها می گردید سیستمم های خنک کننده بسته که شکل آن در صفحه بعد نشان داده شده است آب در یک سیکل بسته جریان دارد و عمل سرد شدن آب از طریق یک مبدل هوائی صورت میگیرد.
در این نوع از سیستمهای خنک کننده آب جبرانی (MAKE UP) فقط برای جبران آب خروجی از PACKINGSپمپها و یا دورریز سیستم در زمان تعمیرات و به مقدار خیلی کم آب تبخیر شده استفاده می گردد. در سیستمهای مدار بسته مشکلات مربوط به فولینگ ناشی از رشد میکروارگانیسم ها بصورت لجن موجود نمی باشد.
3- سیستم خنک کننده باز
برای صرفه جوئی در مقدار آب مصرفی و نیز محافظت دستگاهها از خوردگی از برجهای خنک کننده استفاده می شود، در این سیستمها حرارت جذب شده توسط آب در مبدل های حرارتی در داخل برجهای خنک کننده پس داده می شود. این حرارت با تبخیر مقداری از آب در برج از بین می رود در نتیجه مواد محلول در سیستم باقی می ماند و تغلیظ می شود. شکل ۴ شمای سیستم خنک کننده باز می باشد.
تجهیزات برجهای خنک کننده
۱- FAN ۲- FAN STACK
۳- DRFTELIMINATOR ( تله های حذف قطرات آب از هوا )
۴- DISTRIBUTOR (توزیع کننده)
۵- PACKING OR FILLING
۶- BASIN (حوضچه جمع آوری آب بارش شده)
۷- SUCTION WAY (حوضچه مکش)
۸- ساختمان اصلی
شکل ۵ شمای یک برج خنک کننده که دارای یک یا چند فن از نوع مکنده یا (INDUCED DRAFT FAN) می باشد، سیستم با حجم V از آب تازه پر می شود آب رفت (SUPPLY) بمنظور سرد کردن فرآیند از طریق حوضچه(SUCTION BAY) بوسیله پمپ وارد مبدل حرارتی (C) شده و خود گرم می شود. آب گرم برگشتی (R) با فشار از طزیق RISER وارد برج خنک کننده می گردد که این آب از طریق توزیع کننده ها (DISTRIBUTOR) که بصورت نازل می باشند، پخش می گردد. سپس آن بصورت قطرات وارد قسمت PACKING می شود و بصورت بارشی در قسمت (BASIN) جمع آوری می گردد.
یکی از مؤثرترین و اقتصادی ترین برجهای خنک کننده که در شکل ۵ نشان داده شده در آن هوا (A) از داخل بادگیرها که در قسمت بالای حوضچه قرار دارند داخل برج شده و سپس ضمن بالا رفتن با قطرات آب که بصورت باران و در خلاف جهت آن در حال فرودند، برخورد می کند.
در برج خنک کننده بین هوا و آب گرم داخل برج دو نوع انتقال حرارت انجام میگیرد. مقداری از آب با جذب حرارت به بخار تبدیل می شود این انرژی که گرمای نهان تبخیر نامیده می شود و باید به نیروی جاذبه بین مولکولی حالت مایع غلبه نماید و در حدود b۱/ BTU۱۰۰۰ است از آب جذب می شود و باعث پائین آمدن درجه حرارت آن می گردد، حدود % ٨۰-۷۵ انتقال حرارت در برجهای خنک کننده از طریق گرمای نهان جذب می شود هنگامی که درجه حرارت تر که معیار ظرفیت گرمائی هوای اتمسفر محسوب می شود (WET BULB TEMPERATURE) پائین تر از دمای آب باشد، انتقال گرما از آب به هوا جریان خواهد داشت. نوع دیگر انتقال حرارت که موجب بالا رفتن دمای هوا و کاهش دمای آب می گردد حرارت محسوس (SENSIBLE HEAT) گفته می شود و بقیه % ۲۵-۲۰ انتقال حرارت را در بر می گیرد. جریان هوا و بخار آب، شامل قطرات (تله های حذف قطرات آب DRIFT ELIMINATOR) موجب تغییرات ناگهانی جریان مستقیم هوا می گردند قطرات آب از جریان بخار جدا شده و به داخل حوضچه ریخته می شوند، بخار آب (E) و هوا از طریق STACK FAN به اتمسفر فرستاده می شود مقدار کمی از آب بوسیله باد (D) بیرون ریخته می شود که به آن آب از دست رفته از طریق باد (DRIFT LOSS) گفته می شود که مقدار ان % ۲/٠- ۱/۰ آب گردشی می باشد. حجمی از آب بمنظور کنترل غلظت نمک های آب برجهای خنک کننده به میزان (B) از سیستم تخلیه می گردد که به آن زیرآب (BLOW DOWN) گفته می شود با در نظر گرفتن آب بخار شده (E) و دورریز بوسیله باد (D) باید آب جبرانی (MAKE UP) بمنظور ثابت نگهداشتن حجم آب به سیستم (V) افزوده شود که در آن رابطه زیر برقرار است:
M = E + B + D
حال با توجه به توضیحات مذکور جا دارد که به بررسی نحوه جریان هوا در برجهای خنک کننده بپردازیم .
جریان در برجهای خنک کننده
جریان در برجهای خنک کننده به دو دسته تقسیم می شود:
۱- NATURAL DRAFT
FORCED DRAFT
۲- MECHANICAL DRAFT
INDUCED DRAFT
NATURAL DRAFT
در این نوع از جریان، فن وجود ندارد و بر اثر جریان طبیعی هوا آب خنک می شود و معمولا ارتفاع این نوع از برجهای خنک کننده بیشتر است و یک حالت انحنا در وسط STACK وجود دارد که فشار در آن نقطه از برج کم شده و هوا با فشار اتمسفر از قسمت پائین وارد برج میشود.
FORCED DRAFT
در این نوع از جریان، فن در قسمت پائین برج نصب می شود بنابراین باید فشار برج بیشتر از فشار هوای اتمسفر باشد تا هوا جریان پیدا کند.
INDUCED DRAFT
در این نوع از جریان، فن درقسمت بالای برج قرار دارد و حالت مکش دارد که بر اثر خلأ ایجاد شده در داخل برج هوا از قسمت بادگیر بطرف بالای برج جریان پیدا می کند.
فرمت فایل : word(قابل ویرایش)
تعداد صفحات:85
فهرست مطالب:
کلیات
فلسفه کنترل اصلی
اثرات پارامترهای اصلی فرآیندی
فشار برج احیاء
بخش اشباع کننده برج Saturation Section
بخش شستشو با آب Water Wash Section
چرخه های جذب سطحی و احیاء
احیاء
ایجاد فشار یکنواخت
محصول هیدروژن
گاز زائد
کنترل ظرفیت
سیستم کنترل PSA
بخار SHP در شبکه های زیر استفاده می شود
عملیات پر کردن مخزن ذخیره
عملیات خالی نمودن مخزن اتیلن
آماده بودن مخازن و زمان عملیات معمولی
فرآیند پر کردن مخزن پروپیلن
فرآیند تخلیه مخزن
نتیجه گیری
شرح فرآیند واحد الفین پتروشیمی مارون
-
کلیات
(General)
شرح فرآیندی پیوست، قسمت های مختلف واحد الفین را تشریح می نماید، در این بخش اصول اولیه فرآیندی و پارامترهای اصلی اجزای مختلف واحد توضیح داده شده است.
2-مخزن ذخیره اتان و مولکولهای سنگین و قـسمت جـداسازی اتـان از پـروپـان و مولکولهای سنگـینتـر
C2+Buffer and C2/C3 Feed Separation
هدف از احــداث مخزن ذخیره اتان و مولکـــولهای سنگـــینتر(10-D-1934 A/B) در واحـد الفین پتروشیمی جبران نوسانات احتمالی کمبود خوراک است. احتمال ایجاد خلل در پمپ های ارسال خوراک اهواز و یا مشکلات پروسسی در واحد اهواز وجود خواهد داشت لذا برای جلوگیری از نوسانات, این مخازن احداث شدهاند. جداسازی خوراک C2/C3 به منظور تامین خوراک کوره های گازی و کوره های مصرف کننده مایعات از دیگر مواردی است که در بخش جداسازی فیزیکی انجام می پذیرد.خوراک اتان و مولکولهای سنگینتر به صورت مایع با فشار 52 بارمطلق و دمای 30 درجه سانتیگراد وارد محدوده واحد می گردد.
یک کنترل کننده فشار در مبدا ورودی واحد الفین وجود دارد که فشار خط لوله خوراک را کنترل می نماید. SET POINT فشار حداقل در 52 بار مطلق نگهداری می شود تااز دو فاز شدن مایعC2+ در حد فاصل مسیر اهواز به ماهشهر جلوگیری بعمل آید. مقدار جریان موجود در خط توسط واحد بازیافت اتان در اهواز کنترل می شود. پس از شیر کنترل تعبیه شده در محدوده مجتمع مارون در بندرامام، خوراک ورودی ازگرم کننده 10-E-1913 عبور داده می شود تا به حرارت طراحیمخزن 10-D-1934 A/Bرسانده شود. این دو مخزن دارای ظرفیتی در حدود 30 دقیقه ظرفیت اسمی الفین می باشد، فشار این دو مخزن در حدود 41.5 بار مطلق است. این فشار متناظر با نقطه جوش مایع اتان و مولکولهای سنگــین تـــر که 42 درجه سانتیگراد است می باشد. فشار این دو مخزن بــوسیله بخار آب فشار پائین قابل کنتــرل می باشد. در مبدل10-E-1913 می توان با کم و زیاد نمودن بخار دمای اتان مایع را افزایش و یا تقلیل داد( دمای خوراک C2/C3 بایستی در محدوده 5 تا 37 درجه سانتیگراد باشد). بطور معمول مایع اتان و مولکول های سنگینتر از مخزن 10-D-1934 A/B به برج 10-T-1901 تحت کنترل شدت جریان ارسال می شوند. بخارات مخزن ذخیره10-D-1934 A/B مستقیما" به بـــرج 10-T-1901 هدایت می شوند. حــداکثر 30% از خــوراک را مــی تــوان مـسـتــقیما" به مـخـزن 10-TK-9601 پـس از عـبـور از مبـردهـای 10-E-9611-12-13 ارسـال نمود. در جداکنندهخوراکاتان (10-T-1901) ومولکولهای سبک تر از پروپان از مولکولهای سنگینتر جدا شده و جهت خوراک 5 کوره گازی آماده سازی می شوند.
مایع برگشتی که قسمتی از محصول خروجی از بالای برج است پس از تبرید در مبدل 10-E-1911 توسط پروپیلن مبرد به قسمت بالای برج هدایت می شود تا از خروج مولکولهای سنگین تر ممانعت بعمل آورد. مایعات خروجی از برج در مخزن ذخیره 10-D-1931 جمع آوری وگازهای مایع نشده از آن جدا می گردد. ظرفیت مخزن مذکور 300 متر مکعب در نظر گرفته شده که معادل حدود 90 تن اتان مایع است و از نوع افقی است. اتان مایع برگــشتی تحــــــت کنتـــــرل شــــدت جــــــریان توســـط پمپ10-P-1971 A/B ارسال می گردد.گازهای اتان خروجی از مخزن 10-D-1931 به گـرم کننده اولیه 10-E-2016 ارسال می شود .
انرژی گرمائی لازم برای تبخیر مایعات در برج تفکیک کننده خوراک توسط بخار فشار پائین و در مبدل( جوشاننده ) 10-E-1112تامین می گردد. یک کنترل کننده دما که در برج تعبیه شده تا مقدار بخار ورودی به مبدل را متناسب با نیاز مصرف کنترل نماید.مایع خروجی C3+(مایعات ســنگین تر)از پایین برج به مخزن 10-D-1932 هدایت می شود.
مایع خروجـــی از پاییـــن برج توسط کنتـــرل کننده سطح مایع تعبیـــه شده در بـرج کنتـــرل می شود. ظرفیت این مخزن برای حدود 30 دقیقه کارکرد واحد است. مایعC3+ خروجی مخزن به بخار کننده C3+،10-E-2211 ارسال می شود.
3- سیستم جداسازی گازCO2
CO2 Removal System
خوراک اتان ورودی دارای حداکثر 3% مولی گاز کربنیک است. یک فرآیند شستشوی شیمیای با محلول منو اتانول آمین ، به عنوان حلال،جهت جذب CO2 بکار گرفته می شود تا خوراک را خالص نمــاید.
منــو اتانول آمین خالص از قسمت بالای برج جذب کننده 10-T-2001 وارد شده و با گاز ورودی از قسمت پائین برج به صورت تماسی در فشار، دما و زمان ماند مناسب برخورد نموده وگاز کربنیک موجود در گاز را به خود جذب می نماید. عمل جذب یک واکنش شیمیایی/ فیزیکی است که در فشار بالا و دمای پائین صورت می پذیرد. خوراک ورودی قبل از ورود به قسمتجذب CO2درمبدلهایحرارتی 10-E-2016 و 10-E-2017گرم شده، دمای آن به 40 ارتقاء داده می شود. انرژی گرمای لازم توسط پروپیلن مایع وآب شستشو دهنده تامین می گردد. در واحد جذب CO2 درصد مولی گازCO2 از 3% به 50 قسمت در میلیون تقلیل داده می شود.(50ppm) محلول آمین ضعیف به بالایبرج10-T-2001 وارد شده و به صورت غیر هم جهت نسبت به خوراک گازی جریان می یابد. اجزای گوگرد دار توسط جذب شیمیایی جدا می شوند. در بالای ستون شستشو حلال های باقی مانده احتمالی از جریان اتان توسطBFW در سینی های فوقانی حذف می شود.
منواتانول آمین غنی شده از CO2 از قسمت انتهائی برج خارج شده و پس از تبادل گرمایی در مبدل 10-E-2014 با آمین Lean (ضعیف)، وارد برج احیاء می گردد. در برج احیاء10-T-2002 گاز کربنیک توسط انرژی گرمایی، انبساط و فشار پایین از حلال جدا می شود. فشار عملیاتی برج احیاء حدود1.8بار مطلق است.گاز لازم برای جدا نمودن گاز کربنیک از منو اتانل آمین،بخارآب است که درجوشاننده 10-E-2011 قسمتی از آب محلول منواتانول آمین تبخیر شده و انرژی لازم برای جداسازی را تامین می نماید. بخارات خروجی از قسمت بالای برج10-T-2002 که محتوی گاز کربنیک و بخار آب است وارد مبدل گرمایی 10-E-2012 می شوند و بخار آب موجود در مخلوط تبدیل به آب می شود. مخلوط آب وگاز خروجی از مبدل در مخزن 10-D-2031 جمع شده و آب از گاز جدا می شود. بخارات مایع شده توسط کنترل کننده سطح آب در مخزن مذکور مجددا" به برج احیاء ارسال می گردد تا مجددا" از تبخیر آن جهت جدا ســازی و احـــیاء منـواتـانــول آمــین اســـتفاده شود. نیروی محرکه توسط پمپ های 10-P-2072 A/B تامین می گردد.گاز CO2 جدا شده از بالای مخزن به مشعل سوخت هدایت می شود. منو اتانول آمین احیاء شده از قسمت تحتانی برج احیاء خارج شده و پس از تبادل انرژی گرمایی و سرد شدن در مبدل های 10-E-2014 و10-E-2015 که بترتیب توسطMEA احیاء شده و آب خنک کننده تبادل گرمایی می کند، بوسیله پمپ های گردشی A/B10-P-2071 مجددا" به قسمت بالای برج جذب ارسال می شود تا در فشار بالا و دمای پایین گازCO2 را جذب نماید. بخشی از منو اتانول آمین احیاء شده از فیلترهای کربنی 10-FT-2041 عبورداده می شود تا هیدروکربنهای سنگین جدا شوند و از ایجاد کف) پدیده foaming(که عامل بازدارنده ای در پروسه جذب است جلوگیری بعمل آید. همچنین این جریان پس از خروج از فیلتر کربنی از فیلتر مخصوص نمدی 10-FT-2052 دیگری عبور داده می شود تا ذرات معلق جدا شوند و از تجمع آنها در سیکل مربوطه ممانعت بعمل آید. سیستم لوله کشی تزریق مواد باز دارنده تشکیل کف، احداث شده تا بتوان بصورت مستمر مقدار کمی از آن را بوسیله پمپ های مخصوص به سیکل در گردش تزریق نمود.
مخزن ذخیره منو اتانول آمین 10-D-2032 جهت خدمات زیر در نظر رفته شده است :
-برای تزریق منو اتانول آمین تازه به سیکل در ابتدای راه اندازی
- ابتدا در این مخزن منو اتانول آمین غلیظ بوسیله اضافه نمودن آب به%15غلظت رسانده می شود و سپس به سیکل تزریق می گردد.
- تامین منو اتانول آمین هرز شده در سیکل (در خلال عملیات مداوم مقداری از منواتانول آمین همراه هرزآب وجریانات جانبی تلف خواهد شد).
- ذخیره سازی کل منو اتانول آمین مورد نیاز سیستم. در موارد اضطراری ممکن است کل سیکل ازمنواتانول آمین تخلیه و لازم باشد که بوسیله منواتانول آمین تازه برای مدت سه ماه پر شود.
نقطه انجماد منو اتانول آمین%15 ، 4- درجه سانتیگراد است.لذا برای دوری از مشکلات انجمادو بالا رفتن ویسکوزیته وگردش بدون مشکلمنواتانول آمین در سیستم، دمای آن بایستی بالاتر از 5+ درجه سانتیگراد حفظ شود.
ماده اوکسازولیدون و نمک های دائمی که از فعل وانفعال گاز کربنیک و منواتانول آمین به وجود میآیند، در مبدل 10-E-2013 به صورت تناوبی گرفته می شوند.مخزن حذف کننده نمکها بوسیله مایع در گردش پر میشود و سپس آب واتانول آمین در150 درجه سانتیگراد تبخیر ونمک باقیمانده از قسمت تحتانی خارج می شود. فشار عملیاتی مخزن به اندازه کافی بالا می باشد تا بخارات حاصله بتوانند به پایین برج احیاء برگشت داده شوند.
فلسفه کنترل اصلی
شدت گردش حلال کنترل شده می باشد. مایع تحتانی برج شستشوی ( منــــو اتانــــول آمین) 10-t-2001تحت کنترل کننده سطح مایع می باشد ولی قسمت پایین برج احیاء 10-t-2002 بدون هرگونه کنترلی است. سیستم احیاء تحت کنترل فشار عمل می نماید و علت آن هم این است که فشار متعادل کننده باعث می شود تا از تغلیظ زیاد و رقیق ماندن و همچنین خارج نشدن co2 جلوگیری نماید. شدت جریان بخار ورودی به مبدل10-e-2011کنترل شده می باشد.آب تصفیه شده ورودی به برج جذب کننده تحت کنترل شدت جریان می باشد. سطح آب در مخزن 10-d-2031 بخارات مایع شدهتحت کنترل می باشد(چنانچه مایع از حد معینی تجاوز نماید از طریق حس کننده فرمان داده می شود که باز یا بسته شود). کل آب درگردش سیستم شستشو بایستی متعادل نگه داشته شود.توصیه شده که در عملیات معمولی واحد، هر هفته یا هر دو هفته درصد اتانول در گردش آنالیز شود، تا از صحت درصدی و خلوص آن مطمئن گردید.
اثرات پارامترهای اصلی فرآیندی
درصد گاز کربنیک پیش بینی شده در خوراک ورود %3 حجمی است.مقدار کمتر آن قابل قبول خواهد بود ولی در صورت ازدیاد، احتمال عدم جذب و فرار آن با خوراک و ورود آن به کوره های شکست مولکولها وجود خواهد داشت. مقدار شدت جریان حلال در گردش را می توان متناسب با خوراک ورودی کم نمود ولی نسبت آن یکسان نخواهد بود.
غلظت منو اتانول آمین بایستی در حد طراحی حفظ شود. غلظت پایین، توانایی جذب گاز کربنیک به میزان لازم را نخواهد داشت، برعکس غلظت بالاتر باعث تسریع خوردگی در واحد می گردد. بخار لازم برای گرم کردن بستگی به مقدار اتانول آمین در گردش خواهد داشت.
سطح دما در برج جذب کننده : دمای بیش از اندازه مایع باعث می گرددکه سیستم از تعادل خارج شود و پایین بودن آن باعث می شود عمل شیمیایی جذب،کند شود. در هر دو حالت امکان فرار گاز کربنیک با خوراک وجود خواهد داشت.
فشار برج احیاء : در فشار پایین تر عمل احیاء بهتر صورت خواهد گرفت.