مخازن ذخيره و تحت فشار

مخازن ذخیره و تحت فشار

 

اهداف مقاله

• آشنايي كلي با مخازن
• معرفي مخازن ذخیره و تحت فشار
• آشنايي با انواع مخازن ذخیره و تحت فشار

در فرآيندهاي شيميايي نياز به حمل و نقل و نگهداري مواد است كه براي اين كار از مخازن استفاده مي شود. اين مخازن بسته به نوع ماده وخواص فيزيكي و شيميايي آن گوناگون هستند.
مخازن به دو گروه اصلي تقسيم مي شوند:

  1. مخازن ذخيره
  2. مخازن تحت فشار

مخازن ذخيره

مخزن، ظرفی است که برای نگهداری سیالات طراحی و ساخته می شود. امروزه مخازن پلیمری در سراسر جهان کاربرد های متنوعی دارند و استفاده از آن ها روز به روز افزایش می یابد. به طور کلی، دسته بندی ثابت و یکسانی برای مخازن وجود ندارد. این مخازن بر حسب شکل هندسی، یا موادی که در تولید آن مورد استفاده قرار می گیرد، سیالاتی که داخل آن قرار است نگهداری شود و محیطی که مخزن در آن قرار می گیرد با هم متفاوتند. دراين نوع مخازن، فشار سيال در محدوده فشار اتمسفر بوده و از آنها براي نگهداري مواد استفاده ميشود.

 

مخزن ذخیره-مخازن-انواع مخزن

مخزن ذخيره

مخازن ذخيره سرباز

اين مخازن براي ذخيره سيالاتي بكار مي روند كه نگهداري آنها بصورت سرباز امكان پذير باشد.

مخازن ذخيره بسته

سيالات آتش گير، گازها، مواد شيميايي خطرناك و سيالاتي كه گازهاي سمي از آنها منتشر مي شوددر مخازن بسته نگهداري مي شوند.

مخزن ذخیره-مخازن-انواع مخزن-مخزن ذخیره بسته

مخزن ذخيره بسته

مخازن ذخيره سقف ثابت

اين نوع مخازن، معمولاً بصورت استوانه اي، قائم و با سقف ثابت مخروطي يا گنبدي شكل بوده وبراي نگهداري سيالاتي مانند فرآورده هاي گوناگون نفتي بكار مي روند . عواملي نظير فضاي موجود براي نصب مخزن، تحمل فشار خاك زير مخزن، فراريت سيال و سرعت ته نشين شدن ناخالصيها در انتخاب قطر و بلندي مخزن موثر است.

 

انواع مخازن ذخيره سقف ثابت

انواع مخازن ذخيره سقف ثابت

مخازن ذخيره با سقف شناور

در اين مخازن سقف روي مايع شناور بوده و با سيال بالا و پائين مي رود . براي كاهش ميزان تبخير و جلوگيري از آتش سوزي مخازن فرآورده هاي نفتي ، اين نوع سقف ها از ورود هوا به مخزن و هم آميزي با بخارهاي نفتي ممانعت مي كنند . از اين رو از انفجار و آتش سوزي جلوگيري مي شود.
معمولاً دو نوع از اين مخازن بيشتر از انواع ديگر به كار گرفته مي شوند:

سقف Pan type

اين سقف مسطح بوده و از فولاد ساخته مي شوند و داراي پايه هاي عمودي است كه به محيط سقف متصل است. نقطه ضعف اين سقف اين است كه به مجرد سوراخ شدن غرق مي شود.

سقف Pontoon type

در اين نوع سقف خزينه اي جعبه مانند و توخالي پيرامون سقف نصب شده و آنرا شناور كرده است. برتري اين سقف اين است كه با سوراخ شدن يك يا چند خزينه غرق نخواهد شد.

 

مخزن با سقف شناور patoon type

مخزن با سقف شناور patoon type

اجزای مخازن ذخیره

مخازن دارای اجزای زیرمی باشند در بعضی کاربری ها تعدادی قطعه بنابه نیاز به مخزن اضافه می شود، این اجزا شامل، رینگ بخار، فشارسنج، ترمومتر و… می باشد.

  1. پوسته
  2. عدسی
  3. دریچه بازدید
  4. لوله ورودی وخروجی
  5. خروجی هوا
  6. لوله تخلیه
  7. قلاب
  8. نردبان
  9. پایه

کاربرد مخازن ذخیره سازی

  • برای ذخیره مواد اولیه مورداستفاده قرارگرفته می شود.
  • ذخیره موادی که درجریان تولید مورداستفاده قرارگرفته می شوند.
  • ذخیره مواد جهت بارگیری وپخش محصول
  • معیاری برای اندازه گیری محصول تولیدشده می باشد.
  • ازآنجاکه مواد شیمیایی دارای خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوتی هستند، ازاین جهت مخازن به دو نوع روباز و دربسته تقسیم می شود.

مخازن تحت فشار

يك مخزن تحت فشار اغلب حاوي سيال، بخار يا گازي در فشاري بالاتر از فشار اتمسفر است. مخازن تحت فشار مي توانند حاوي گستره وسيعي از مواد باشند كه در صنايع مختلف مثل صنايع شيميايي، داروسازي، غذايي، نفت وگاز و پلاستيك بكارمي روند . اين مخازن اغلب بصورت ظروف استوانه اي ، با دو سرعدسي ساخته مي شوند . عدسيها به شكلهاي مختلفي مثل نيم كروي،بيضوي ومخروطي وجود دارند. در بعضي موارد هم عدسيهاي تخت بكار مي روند.

ماده استفاده شده در مخزن و كاربرد آن تع يين كننده فاكتورهايي از قبيل جنس مخزن، اندازه، شكل،دما و فشار در طراحي مخزن است. فشار در مخزن ممكن است از چند صد psi تا ۱۵۰۰۰۰psi باشد. محدوده اندازه مخازن ، از مخازن كوچك محتوي فقط چند انس ماده تا مخازن خيلي بزرگ تا ظرفيت ۹۵۰۰۰ گالن تغيير مي كند.اغلب مخازن تحت فشار استوانه اي هستند اما مواد تحت فشار بالا ، غالباً در مخازن مستحكم كروي نگهداري ميشوند.

طبقه بندي مخازن تحت فشار بر اساس شكل

مخازن استوانه اي

اغلب بصورت يك پوسته استوانه اي با دو سر عدسي ساخته مي شوند . اين نوع مخزن، رايج ترين نوع مخزن است . مخازن استوانه اي بلند (برجها) ممكن است عمودي يا افقي باشند . اصولاً نيازعملياتي يك برج تعيين كننده نوع افقي يا عمودي آن است . براي مثال برجهاي packed كه نياز به ثقل جهت جداسازي فازها دارند بصورت عمودي نصب مي شوند در حاليكه مبدلهاي حرارتي يا مخازن ذخيره هم مي توانند بصورت افقي و هم بصورت عمودي نصب گردند . در مورد مبدلهاي حرارتي اين انتخاب عموماً بوسيله روش انتقال گرما و سير سيال صورت مي گيرد . در مخازن ذخيره محل نصب عمدتاً عامل انتخاب مي باشد.

مخزن تحت فشار افقي

مخزن تحت فشار افقي

مخزن تحت فشار عمودي

مخزن تحت فشار عمودي

مخازن كروي

به علت استحكام ذاتي شكل كروي اين مخازن اصولاً براي فشارهاي بالا بكار مي روند . مخازن ذخيره بزرگ كه تحت فشار متوسط قرار دارند معمولا شكل كروي يا شبه كروي دارند . محدوده ظرفيت از ۱۰۰۰ تا ۲۵۰۰۰ بشكه ومحدوده فشار از ۱۰ تا ۲۰۰ پوند متغيير است.

مخازن كروي

مخازن كروي

مخازن غير دايروي

اين نوع مخازن كمتر رايج هستند و معمولاً براي ذخيره مواد در فشارهاي پائين به كار مي روند.

طبقه بندي مخازن تحت فشار بر اساس فشار

مخازن تحت فشار داخلي

در اين نوع مخزن معمولاً سيالي با فشار بالاتر از فشار اتمسفر وجود دارد.

مخازن تحت فشار خارجي

مخازن تحت فشاري كه با شر ايط خلاء مرتبط هستند بايد براي فشار خارجي طراحي شوند در غير اين صورت متلاشي خواهند شد.

طبقه بندي مخازن تحت فشار بر اساس حرارت

مخزن تحت فشار حرارتي

معمولاً در اين نوع مخزن از سوخت براي توليد حرارت استفاده مي شود . براي مثال مي توان از بويلرها، كوره ها، حرارت دهنده هاي گازي آب و اتوكلاوها نام برد.

مخزن تحت فشار غير حرارتي

اين مخازن در معرض حرارت مستقيم قرار ندارند. حرارت فقط در حالتي كه گرماي الكتريكي يا بخار دركار باشد و دربعضي مواقع در اثر واكنش هاي شيميايي درون مخزن ايجاد مي شود.

طبقه بندي مخازن تحت فشار براساس ضخامت جداره

نمودار مخازن براساس جداره

نمودار مخازن براساس جداره

مخازن جدار نازك

بیشترین کاربرد برای نگهداری و حمل سیالات، مخازن تحت فشار جدار نازک می باشد. اغلب مخازن جدار نازک، به شکل استوانه ای تولید می شود و سخت می توان سفارش ساخت شکل ظاهری دیگری از مخازن تحت فشار جدار نازک را به تولیدی ها داد. در اين نوع مخازن نسبت ضخامت پوسته به قطر كمتر از ده درصد است يا به عبارت ديگر قطر مخزن ۱۰ برابر يا بيش از ۱۰ برابر ضخامت پوسته است.

مخازن جدار ضخيم

در اين نوع مخازن نسبت ضخامت پوسته به قطر بيش تر از ۱۰ درصد است . به عبارت ديگر قطر مخزن كمتر از ۱۰ برابر ضخامت پوسته است.