مجتبی فراوان هستم کارشناس مهندسی مکانیک با ارائه سمینار آشنایی با مخازن ذخیره درخدمت شما بزگواران هستم .
مخازن در صنایع نفت وگاز کاربرد های متنوعی دارندو به انواع مختلفی تقسیم بندی می شوند
به طور مثال دسته ای از مخازن وجود دارند که برای انجام عملیات های فرایندی طراحی وساخته می شوند
مانند:
Knock out Drum : که کار جداسازی ذرات معلق و مایعات را از درون گازها انجام می دهند.وگازها را برای ورود به کمپرسور آماده می کنند.
ویا
Water drum: که جهت جلوگیری از کارکرد بویلر در وضعیت خشک به کار می رود.

اما موضوع بحث این سمینار در مورد دسته ی دیگری از مخازن است که تحت عنوان مخازن ذخیره شناخته می شوند این مخازن وظیفه ی نگهداری سیال در مدت رمان طولانی را برعهده دارند


مخازن ذخیره

 

در صنایع شیمیایی، مواد ارزشمند، مانند بنزین یا گاز مایع طی فرایندهای مختلفی از مواد شیمیایی خام مانند نفت خام جدا می‌شود و یا از آنها بوجود می‌آید. چند راه برای انتقال مواد خام از منابع تامین‌كننده به واحد فرایندی وجود دارد كه بر حسب مورد و شرایط از یكی از آنها مانند خطوط انتقال و یا تانكر استفاده میشود. همچنین محصولات تولیدی نیز به روشهای مختلف به بازار داخلی و یا خارجی عرضه می شود. به دلایل زیادی از جمله یكسان كردن كیفیت محصول، اندازه گیری حجم محصول جهت فروش، امكان بارگیری و انتقال به تانكر و یا كشتی در حداقل زمان ممكن و ... سبب می شود تا مواد محصول را بعد از تولید در مخازن یا تانكهای مناسب ذخیره نمایند.
به طور کلی در صنایع نفت،گاز و پتروشیمی و همچنین دیگر صنایع از از مخازن ذخیره:
 جهت ذخیره مواد اولیه و خوراک واحدها
ذخیره مواد واسطه تولید شده در فرایند
ذخیره فراورده ها
ذخیره مواد برای بارگیری وپخش
همسان نمودن کیفیت محصول
حذف نوسانات ورودی 
و معیاری جهت اندازه گیری حجم خوراک ومحصول تولید شده استفاده می شود
پارامترهایی که در انتخاب نوع مخزن ملاک قرار می گیرد
برای ساخت مخازن ذخیره در صتایع مختلف باید به ویژگی ها و محدودیت های ماده ذخیره شونده و همچنین مکان نصب ،شرایط آب وهوایی منطقه و ...
1.فراریت ماده
2. سمی بودن
3. میزان آتشگیری
4.سرعت تهنشین شدن
4.تحمل فشار
5.مقاومت خاک زیر مخزن
6.فضای موجود برای نصب مخزن
استاندارد های طراحی مخازن ذخیره
استاندارد API 650
که تحت عنوان مخارن فولادی جوش کاری شده ذخیره نفت منترشده است
ودرفشارهای پایین حداکثرتا 2.5PSI ، و درجه حرارت بالا (500F  تا -40F) را شامل می شود
وبرای هر اندازه مخزنی بکار می رود
استاندارد API 620
برایطراحی وساخت مخازن ذخیره بزرگ،جوش کاری شده ارائه شده است
و درفشارحداکثر 15 PSI ، درجه حرارت پایین (255F  تا -325F) استفاده می شود
 وبرای ذخیره هر نوع سیالی به کار می رود
و گاهی براساس شرایط خاص از استاندارد اروپایی BSI-BS2954  برای ساخت مخازن استفاده می کنند.
طراحی مخازن تحت فشار ذخیره مانند بوتان،پروپان،گاز طبیعی و LNG  مطابق با ASME SECTION VIII  انجام می گیرد


جنس مخازن
جنس موادی که برای ساخت مخازن ذخیره به کار می رود از فلز ها وآلیاژهایی می باشد که علاوه بر استحکام و مقاومت کافی باید متناسب و سازگار با سیال داخل مخزن نیز باشد
درشرایطی که خوردگی وجود نداشته باشد از ورق های فولاد کم کربن(فولاد SA-7  طبق استاندارد API) که نسبتا نرم وچکش خوارند وکه به راحتی شکل داده می شوند و جوشکاری آن نیز آسان می باشد
از فولاد های دیگر که استاندارد API  توصیه می کند
1-    فولاد گرید C  برای کلیه ضخامت های بالای ¼ Inch
2-     فولاد گرید یD  برای کلیه ضخامت های کمتر ¼ Inch

رنگ مخازن
مخزن های محصولات سبک و میان تقطیر به رنگ سفید رنگ آمیزی تا کمترین مقدار تششع وگرما را از محیط جذب کرده ودمای محتوای مخزن در کمترین حد ممکن نگه داشته شود.در نتیجه مقدار تبخیر و هدر رفتن مواد کاهش می یابد



دسته بندی مخازن ذخیره:

 

مخازن کروی


برای ذخیره سازی فرآورده های نفتی عوامل مختلفی در طراحی نوع مخزن دخالت دارند،فشارسیال یکی از مهمترین پارامترهای طراحی می باشدکه در ابتدای طرح ،شکل مخزن را تعیین می کند.
در صورتی که  به ذخیره کردن مواد در فشار های زیاد وحجم های نسبتا بالانیاز داشته باشیم از مخازن کروی استفاده می کنیم.
باتوجه به تقارن هندسی کره تحمل فشار در آن ها بیشتر است معمولا در فشار های 100 تا  200 PSI   و ظرفیت هایی در محدوده 1000 تا 25000 بشکه مورد استفاده قرار می گیرد.
زمانی که فشار بخار ماده مورد ذخیره سازی بالاتر از50 PSI  باشد باید حتما از مخازن کروی استفاده نمود.
در ظرفیت های مساوی سطح مخازن کروی 88% سطح مخازن استوانه ای می باشد که علاوه بر مسائل اقتصادی باعث کاهش انتقال حرارت می گردد.
این دست از مخازن به طور وسیعی در ذخیره سازی موادی همچون کلرمایع،آمونیاک بی آب،
دی اکسیدگوگرد،اکسیداتیلن،دی اکسید کربن و... به کار می رود


مخازن استوانه ای

 

به صورت افقی و عمودی در روی زمین یا زیر زمین ساخته می شوند و مورد استفاده قرار می گیرند
که برحسب نیاز طراحی می تواند به صورت دو جداره و تک جداره ساخته شوند


مخازن استوانه افقی:


این نوع مخازن جهت ذخیره آب،گازهای مایعی و یا فرآورده های نفتی در حجم های کم مورد استفاده قرار می گیرد.



مخازن بدون سقف (Roof less Tanks)

این نوع از مخازن استفاده محدودی داشته و درشرایطی که سیال مورد استفاده تحت تاثیر عوامل خارجی قرار نگیرد از آن ها استفاده می شود. معمولا برای ذخیره آب، آب نمک، کود های شیمیایی که به شکل دوغاب مورد استفاده قرار می گیرد
عموما در اندازه های بزرگ قطرتا 70 متر و عمق 7 متر ساخته می شود
مواد دخیره شده در این مخازن باید شرایط زیر را داشته باشد
1-میزان فراریت آن ها کم باشد(زیرا باعث تبخیر و اتلاف ماده میگردد)
2-خاصیت اشتعال زایی نداشته باشد
3-مواد گران قیمتی نباشد
یکی از ساده ترین مخازنی که pond( پوندها)  هستند که در زمین کوبییده میشوند و از مواد ارزان قیمت ساخته می شود عموما از خاک رس که خاصیت نفوذناپذیری خوبی دارد به عنوان کف مخزن استفاده می شود.

مخازن باسقف ثابت(Fixed Roof Tanks ):
این دسته ازمخازن کاربرد فراوانی در صنایع نفت گاز وپتروشیمی دارند و برای نگهداری مواد بیشماری شامل مواد نفتی،شیمیایی، موادغذایی وآب به کار می روند.اگر فشارمایع ذخیره شونده کم باشد و یا ماده مورد نطر آتشگیر و سمی بوده و خلوص آن اهمیت داشته باشد از مخازن با سقف ثابت استفاده می کنند


انواع مختلف سقف ثابت :

 

مخازن با سقف مسطح   (Flat Roof Tanks)


مخازن با سقف گنبدی( Dome Roof Tanks )


نوع عادی آن تا قطر 144 ft  ساخته می شود
و سقف آن به صورت self supported  بوده و سقف فقط به پوسته متصل است و به آن جوش خورده


مخازن باسقف مخروطی Cone Roof Tanks

 

از قدیمی ترین نوع مخازن با سقف ثابت بوده که معمولا در فشارهای کم مورد استفاده قرار میگیرد
نوع column supported roof    آن ورق های سقف توسط ستونی به ورق های کف جوش داده می شوند و ساپورت می شوند

از سقف گنبدی برای مخازن با قطر کمتر نسبت به مخازن با سقف مخروطی استفاده می کنند
همچنین سقف مخازن با سقف مخروطی رایجترند و ساخت آن ها نیز راحتتر میباشد ولی سقف های گنبدی از استحکام بیشتری برخوردارند.








مخازن استوانه ای با سقف شناور Floating Roof Tanks

سقف روی سیال شناور است زمانی که حجم سیال کم می شود سقف پایین می آید و زمانی که حجم سیال زیاد می شود سقف به همان اندازه بالا می آید می توان گفت همیشه حجم مخزن به اندازه سیال داخل آن می باشد.
شناور بودن سقف روی سیال باعث می شود که فشار سیال روی سطح مایع افزایش یابد که این افزایش فشار از میزان فراریت ماده می کاهد زیرا بالا بودن فشار نسبت به فشاربخارمایع باعث جلوگیری از تبخیر ماده میشود
لذا این نوع مخازن برای ذخیره مواد نفتی خیلی سبک، فرار و همچنین سوخت هایی با فشار بخار نزدیک به اتمسفربکار می رود ، که از تشکیل بخار که سبب اتلاف محصول شده جلوگیری کند.
و همچنین نبود هوا وگاز در سطح مایع مانع تشکیل ترکیبات آتش زا در مخازن می گردد.




سقف این گونه مخازن باید شرایط زیر را داشته باشد
1.داشتن شناوری کافی
2.تماس آن با پوسته مخزن باید به گونه ای باشد که امکان خروج سیال از آن وجود نداشته باشد.
3. درهنگام پر وخالی شدن مخزن بدون برهم خوردن توازن بتواند آزادانه بالا و پایین برود.
انواع مختلف مخازن با سقف های شناور

مخازن با سقف های شناور به دو دسته تقسیم بندی می شوند :
مخازن شناور از نوع خارجی که سقف متحرک مستقیما به بیرون در تماس است
مخازن شناور از نوع داخلی :ابن نوع امخازن علاوه بر سقف متحرک دارای سقف ثابت در بالای آن نیز می باشد .
 اگر ماده مورد نظر به شدت سمی و آتشگیر بود مانند متانول و MTBE  ، ازمخازن شناور باسقف ثابت برای ذخیره آن استفاده می کنیم.

مزیت های Internal Floating Roof
محافظت سقف شناوروسیستم های آب بندی از عوامل جوی مانند: باران، یخزدگی و برف
جلوگیری کامل از نشت مواد سمی و آتشگیر
امکان اعمال فشار مثبت بروی سقف شناور به کمک گاز ازت به منظور جلوگیری از برهم خوردن تعادل سقف شناور
انواع مختلف سقف های شناوری

1- Pan Type Floating Roof
این نوع مخزن از یک صفحه دایره ای شکل که قطر آن کوچکتر از مخزن است تشکیل شده است ویک حلقه فلزی به محیط این صفحه به طور قائم این مخازن بیشتر برای ذخیره سازی نفت خام می باشد.
از ویژگی های این نوع سقف شناور می توان به هزینه ساخت کمتر و کم بودن هزینه تعمیرات اشاره کرد


Double Deck Type Floating Roof -2
این مدل شامل محفظه ای است تو خالی که از ورق هایی به ضخامت 3/16 inch  ساخته میشود که به علت هوای داخل مخزن عایقی است بین هوای بیرون و سطح سیال که خود مانع تبخیر می گردد.
شیب کف سقف شناور به طرف مرکز و رو به بالا بوده و شیب بالای سقف یه طرف مرکز و رو به پایین می باشد فاصله این دو سقف در مرکز مخزن حداقل 38mm  است

Pontoon Type Floating Roof-3
شامل یک حلقه فلزی میباشدکه ازدوصفحه توخالی تشکیل شده است ویک صفحه داخل این حلقه را پر می کند.
و برای مخازن  120 ftبه بالا می باشد و در مخازن 200 ft  صفحه وسط را توسط تیر های شعاعی تقویت می کنند
شیب بندی pontoon  همانند حالت Double Deck   می باشد


سیستم آب بندی سقف های شناور
جنس های مختلف سیستم های آب بندی سقف های شناور

انواع سیستم های آب بندی سقف شناور
1.آب بندی با کفشک های مکانیکی
ازیک کفشک فلزی که از سقف شناور به دیواره مخزن متصل  شده و پوشش انعطاف پذیری که در روی ان سقف شناور را به کفشک متصل می کند تشکیل شده است

2.آب بندی با استفاده از تیوب پلاستیکی
 یک قطعه پلاستیکی تیوب مانند را با فشار بین سقف شناور و دیوار مخزن قرار داده می شود
در این نوع آب بندی گاهی علاوه بر تیوب قطعات فلزی بالای تیوب وصل می شوند تا از ورود آب و اجسام زائد برروی تیوب جلوگیری کند

جلسه اول سمینار معرفی مخازن ذخیره به پایان می رسد
 اما در جلسه دوم به بررسی موضوعات زیر خواهیم پرداخت
1.    معرفی نارل های ورودی و خروجی وشیر های اطمینان متصل به مخازن
2.    شناخت سیستمم های حفاظت کاتدی و سیستم های اتصال به زمین مخازن
3.    بررسی روش های اطفا حریق در مخازن
4.    تحلیل حوضچه های تخلیه اضطرای
5.    و آشنایی با انواع نرم افزار های طراحی مخازن
ممنون از توجه شما...

سوپرگروه تخصصی پایپینگ نوین پارسیان


https://t.me/joinchat/AAAAAD70qtJV8tPAHCBJDA