ظرف تبخير ناگهاني

ظرف تبخير ناگهاني

 

شرح و توصيف

يكي ازوسايلي كه دراكثرواحدهاي پالايشگاهي وپتروشيميايي مورداستفاده قرارميگيرندووظايف مختلف ومهمي برعهده دارند، ظروف تبخير ناگهاني هستندكه دراصطلاح ظروف Flash، ناميده ميشوند.
جريان سيال ورودي به اين ظروف، درداخل ظرف بصورت دوفازمايع وگازدرميايد. اساس جداسازي اجزاءمختلف درظروف Flash، اختلاف دانسيته موجودبين اجزاءميباشد. بطوريكه اجزائي كه داراي دانسيته بالاتري هستندازجريان مايع پايين ظرف خارج ميشوند. واجزائي كه داراي دانسيته پايينتري هستندازجريان گازبالاي ظرف خارج ميشوند.

 

شكل شماتيك يك ظرف تبخير ناگهاني

شكل شماتيك يك ظرف تبخير ناگهاني

 

دوفازي شدن جريان سيال بخاطرپايين بودن نسبي فشارجريان ازفشارنقطه جوش جريان ميباشد. اين فشارنسبي پايين به جريان سيال اجازه ميدهدكه به دوفازمايع وگازتبديل شود. دراكثرمواردازظروف Flash درجايي استفاده ميشودكه جريان سيال داراي اين قابليت باشد. امااگرفشارجريان سيال ازفشارنقطه جوش سيال بالاترباشدوبخواهيم ازظرف Flash استفاده كنيم ازيك شيرفشارشكن قبل ازورودجريان به ظرف Flash استفاده ميشودتابدين وسيله فشارجريان به مقدارمطلوب برسد.

بعضي ازافرادبه اشتباه تصورميكنندكه ورودجريان مايع به يك ظرف بزرگ باعث دوفازي شدن جريان ميشود. البته باتوجه به وجودفشاربخارمايعات، تبخيركسركوچكي ازجريان موادورودي درست است. امااساس كاردر ظروف تبخير ناگهاني درموردجريانهاي مايع، عبورجريان موادازشيرفشارشكن، ايجادافت فشارزياددرجريان ودرنتيجه تبخيركسرقابل توجهي ازجريان ورودي به ظرف تبخيرناگهاني ميباشد. ظرف تبخير ناگهاني نيزفضاي لازم براي دوفازي شدن اين سيال وامكان جداسازي اين دوفازراايجادميكند. درمحل ورودجريان سيال به ظرف تبخيرناگهاني، ازيك بافل كه بصورت يك مانع درمقابل ورودسيال به ظرف قرارگرفته است، استفاده ميشود. وظيفه اين بافل ، جلوگيري ازحركت ميانبري جريان موادورودي به محل خروج گازيابخارخروجي ازظرف ميباشد. درمورد ظروف تبخير ناگهاني عمودي معمولاازيك بافل مدوراستفاده ميشودكه اين بافل باعث ايجادحركت چرخشي موادورودي به ظرف ميشود. حركت چرخشي مواد، عامل ايجادنيروي سانتريفوژي ميباشد. كه باعث حركت سريعترموادسنگينتربه پايين ظرف تبخير ناگهاني ميشود.

 

شكل شماتيك ظروف تبخير ناگهاني عمودي و افقي و بافل مربوطه در هر مورد

شكل شماتيك ظروف تبخير ناگهاني عمودي و افقي و بافل مربوطه در هر مورد

 

معمولاًدرقسمت بالاي ظروف تبخير ناگهاني ازتوريهاي فلزي استفاده ميشود. به اين توريهادراصطلاح Wire mesh گفته ميشود. نقش اين توريهاي فلزي جذب ذرات ريزمايع موجوددرفازبخارخروجي ازظرف تبخير ناگهاني ميباشد. لذااگرذرات ريزمايع همراه جريان بخارباشندباوجوداين توريهادوباره به قسمت مايع ظرف تبخير ناگهاني بازگشت داده ميشوند. لازم به ذكراست كه وجودقطرات وذرات ريزمايع درجريان گازورودي به كمپرسورميتوانداثرات مخربي بركمپرسورداشته باشد.

 

نحوه قرار گرفتن Wire mesh دربالاي ظرف تبخير ناگهاني

نحوه قرار گرفتن Wire mesh دربالاي ظرف تبخير ناگهاني

 

انواع ظروف تبخير ناگهاني

بطوركلي ظروف تبخيرناگهاني ازتنوع زيادي درصنعت برخوردارنيستند. امادراكثرواحدهاي پالايشگاهي ودربعضي ازواحدهاي پتروشيمي، جداكننده هايي مشاهده ميشوندكه تاحدي باظروف تبخيرمشابهند. اين ظروف داراي ۳جريان خروجي ميباشند. دوجريان بخارومايع كه درموردظرف تبخيرناگهاني به آنهااشاره شددراين ظروف نيزوجوددارند. علاوه براين دوجريان، يك جريان ديگرنيزازبخش زيرين اين ظرف خارج ميشودكه ازجريان مايع ديگرسنگينتراست. باتوجه به اينكه دربعضي موارددرجريان موادنفتي، مقداري آب وجودداردوازطرف ديگردربعضي مواردنيزبراي انجام عمل جداسازي ازبخاراستفاده ميشود. لذادربعضي ازجريانهاي موجودمقداري آب نيزوجوددارد. براي جداسازي اين آب، ميتوان ازروشهاي مختلفي استفاده كرد. ولي يكي ازراههاي جداسازي اين آب كه مقدارآن نيززيادنيست، استفاده ازيك استوانه عمودي نسبتاًكوچك است كه درزيرظروف Flash قرارميگيرد. به اين قسمت ازظروف تبخيرناگهاني Boot گفته ميشود. همانطوريكه ميدانيد، آب ازاكثرموادنفتي سنگينتراست، لذادرظروف تبخير ناگهاني، اين آب درزيرقسمت مايع هيدروكربني قرارميگيردوباتوجه به وجود Boot درزيرظروف تبخيرناگهاني، اين آب دراين قسمت جمع ميشودوبه اين ترتيب مقداري ازآب موجوددرجريان نفتي ازاين جريان خارج ميشود. خارج كردن آب ازبوت ميتواندبصورت پيوسته وياناپيوسته صورت بگيرد.

 

شكل شماتيك و نحوه ورود و خروج جريانها در جداسازها

شكل شماتيك و نحوه ورود و خروج جريانها در جداسازها

 

ظروف جداساز (Separator) راميتوان ازديدگاهاي مختلف موردتقسيم بندي قرارداد. انواع ظروف جداسازازلحاظ شكل ونحوه قرارگرفتن، به سه صورت زيرتقسيم ميشوند:

  1. ظروف جداساز استوانه اي عمودي
  2. ظروف جداساز استوانه اي افقي
  3. ظروف جداساز كروي شكل

 

نحوه ورود و خروج مواد به يك ظرف جداساز كروي

نحوه ورود و خروج مواد به يك ظرف جداساز كروي

 

كاربرد ظروف تبخير ناگهانی

در قسمتهاي قبل، كاربرد اين ظروف در جداسازي اجزاي سبك و سنگين جريان در اثر دوفازي شدن موادورودي به اين ظرف توضيح داده شد.

 

دو نمونه صنعتي از ظروف تبخير ناگهاني

دو نمونه صنعتي از ظروف تبخير ناگهاني

 

عيوب ظروف تبخير ناگهاني

ظروف تبخير ناگهاني ازدستگاه هايي به شمارمیروندكه كمترباعث بروزمشكل درفرآيندميشوندومعمولااپراتورهابااين ظروف مشكل خاصي ندارند. بااين حال درموارديكه عمليات واحددرحالت Start up يا Shut down ميباشدومتغيرهاي فرايندي درحال تغييرميباشنداحتمال ايجادتغيير در دما، فشارجريان ورودي به ظرف Flash امر عادي ميباشد. دراين حالات، هرگونه تغيير در متغيرهاي عملياتي جريان ورودي به اين ظرف، بطور مستقيم روي تركيب موادخروجي از بالا و پايين Flash drum تاثيرميگذارند. لذابايدبااستفاده از كنترلرهاي مختلف، متغيرهاي عملياتي موردنظر رادر دامنه خاصي كنترل نمود. يكي از مهمترين اين كنترلرها، كنترلرسطح مايع در ظرف تبخير ناگهاني ميباشد. دركناراين كنترلرها، كنترلردماوفشارنيز از اهميت بالايي برخوردارند بطوريكه اگر دماي سيال ورودي به ظرف Flash افزايش يابد باعث بالا رفتن دماي ظرف Flash خواهدشدواين فاكتورباعث افزايش شدت جريان بخارخروجي ازبالاي ظرف Flash خواهدشدوبدين ترتيب سطح مايع درداخل ظرف پايين خواهد آمد. تغييرات فشارورودي نيزميتواندباعث اثرات مشابهي گردد. درچنين موارديست كه نقش كنترلرهاي سطح مهمترميباشد.
معمولاًسطح مايع درداخل ظرف تبخير ناگهاني درچهارموردزيرحائز اهميت است:

    • HHLL (High High Liquid Level)
    • HLL (High Liquid Level)
    •  LLL (Low Liquid Level)
    • LLLL (Low Low Liquid Level)

چهار مورد فوق الذكر روي شكل نشان داده شده اند. در مورد اين سطوح بايد گفت كه وظيفه كنترلر سطح ،كنترل سطح مايع موجود در ظرف Flash در محدوده بين HLL و LLL میباشد. اما در بعضي از موارد باتغيير شرايط سيستم كنترلر توانايي كنترل سطح در اين ناحيه را ندارد.

سطوحي كه دامنه كار كنترلر را نشان میدهند

سطوحي كه دامنه كار كنترلر را نشان میدهند

 

دراين شرايط سطح مايع از مقدار موردنظر پايينتر يا بالاتر ميرود. وقوع يك چنين مواردي براي عمليات واحد خطرناك ميباشد. زيرا اگر سطح مايع از حدخاصي بالاتر رود احتمال وجود ذرات مايع در جريان گازخروجي از بالاي ظرف Flash افزايش يافته و اين مورد علاوه بر كاهش كيفيت محصولات باعث تخريب كمپرسور و وسايل ديگري كه براي جريان گاز درنظرگرفته شده اند نيز ميگردد. كاهش ارتفاع مايع موجود در ظرف Flash نيز علاوه بر كاهش كيفيت محصول احتمال وجود حبابهاي گاز در جريان مايع را افزايش ميدهد كه اين مورد باعث ميشود پمپ و وسايل ديگري كه براي جريان مايع تعبيه شده اند آسيب ببينند. لذا دراين مواقع كه سطح مايع به سطوح HHLL و LLLL ميرسد پيغامهاي هشداردهنده اي توسط دستگاه توليد ميشود و بدين ترتيب اپراتور واحد اقدام مقتضي را به عمل مياورد.