مخازن در صنعت نفت و گاز

[faridbensaeed]

مخازن
اصطلاح عمومى مخزن را مى‏توان از نظر ساختار به دو دسته كلى مخازن با اجزاى داخلى (مثل پوسته مبدلهاى حرارتى، ظروف همزن دار، برج تقطير و...) و مخازن بدون اجزاء داخلى كه تانكرها و درامها مى‏باشند محدود كرد. تفاوت تانك و درام در اندازه آنها مي‍باشد كه زمان اقامت يك جريان مداوم در درام از چند دقيقه تجاوز نمى‏كند در صورتى كه اين زمان اقامت براى تانكها به چندين ساعت مى‏رسد. درامها در خطوط فرايند قبل يا بعد از دستگاههاى فرايندى استفاده مى‏شوند كه به عنوان مثال مى‏توان به درام واقع در قبل از كمپرسورها اشاره كرد كه قطرات مايع را از جريان گازى جدا مى‏كند. درام قبل از ديگ مانع از آن مى‏شود كه دستگاه در وضعيت خشك كار كند. درام پس از كمپرسور رفت و برگشتى ضربه آن را متعادل مى‏كند. تانكها مخازن بزرگ‏ترى هستند كه مى‏توان به تانك خوراك (FEED TANK) برج تقطير ناپيوسته كه ممكن است خوراك چندين روز را در خود نگهدارد و همينطور مخازن ذخيره اشاره كرد.
مخازن از نظر كاربرد به دو دسته مخازن ذخيره و تحت فشار تقسيم مى‏شوند كه هر كدام در موارد خاص فرايندى مورد استفاده قرار مى‏گيرند.

انواع مخازن ذخيره
به طور كلى فراورده‏هاى نفتى را از نظر انباشتن در مخزنها مى‏توان به سه دسته تقسيم كرد:
1 - فرآورده هايى كه فشار بخار آنها از 1/5 پوند بر اينچ مربع كمتر است معمولاً در مخزنهاى سقف ثابت نگهدارى مى‏شوند.
2 - فرآورده هايى كه فشار بخار آنها بيشتر از 1/5 پوند بر اينچ مربع است در مخزنهاى سقف شناور نگهدارى مى‏شوند.
3 - فرآورده هايى كه داراى فشار بخار زيادتر يا نزديك 100 پوند بر اينچ مربع هستند، در مخزنهاى كروى يا استوانه‏اى نگهدارى مى‏شوند.

مخزنهاى سقف ثابت:
اين نوع مخزنهاى استوانه‏اى، قائم، و با سقف ثابت مخروطى شكل بوده، بر پايه مناسبترين اندازه قطر و بلندى براى تأمين ظرفيت مورد نياز استاندارد شده است و براى انباشتن فرآورده‏هاى گوناگون نفتى مورد استفاده قرار مى‏گيرد. عواملى كه در گزينش قطر و بلندى مخزن مؤثرند اينها هستند:
فضاى موجود براى نصب مخزن، تحمل فشار، خاك زير مخزن، فراريت فرآورده هايى كه بايد در مخزن انبار شود، سرعت ته نشين شدن مواد نفتى مورد نظر و ناخالصيهايى كه در مخزن انبار مى‏گيرد. مخزنهايى كه براى انباشتن مايعات فرار ساخته مى‏شوند بايد بدون منفذ (GAS TIGHT) بوده و تغييرات فشار ميان 6 تا 20 سانتى‌متر آب را تحمل نمايد تغييرات فشار بوسيله شير اطمينان ويژه‏اى خنثى مى‏گردد. ديگر تجهيزات اين مخزنها عبارتند از حوضچه و شير زير آب، لوله‏هاى مارپيچ بخار، پروانه همزن براى آميختن فرآورده‏ها، عمق سنج خودكار، دماسنج و غيره.
ديسك شكست (RUPTURE DISK) قسمتى روى سقف تانك است كه ضعيفتر از قسمتهاى ديگر ساخته مى‏شود و در مواقعى كه كنترل كننده‏ها خوب عمل نكنند و همينطور براى شيرهاى اطمينان مشكل بوجود آمده باشد پاره شده و مانع از صدمه ديدن برج مى‏شوند.
مخزنهاى سقف شناور:
در اين مخزنها سقف روى مايع شناور بوده و با مايع به بالا و پايين حركت مى‏كند معمولاً دو نوع از اين مخزنها بيش از انواع ديگر به كار گرفته مى‏شوند.
- سقفهاى ماهيتابه شكل (PAN TYPE): اين سقفها مسطح بوده و از فولاد ساخته مى‏شوند و داراى پايه‏هاى عمودى هستند كه به محيط سقف متصل مى‏باشد. نقطه ضعف اين سقفها اين است كه به مجرد سوراخ شدن غرق مى‏شوند.
- سقفهاى خزينه دار (PONTOON TYPE): در این نوع خزينه جعبه مانند و تو خالى پيرامون سقف نصب شده، آن را شناور كرده است. برترى اين نوع سقف در اين است كه با سوراخ شدن يك يا چند خزينه غرق نخواهد شد.

: مخزنهاى كروى و استوانه‏اى
مخزنهاى كروى يا استوانه‏اى براى مقاومت در برابر فشارهاى بالا به كار مى‏رود و ممكن است تا 100 پوند بر اينچ مربع (Psi) يا بيشتر را تحمل كنند اين نوع مخزنها جهت نگهدارى بوتان و پروپان و گاز مايع و بنزينهاى سبك و بطور كلى مواد شيميايى سبك كاربرد دارد.

مشخصات عمومى مخازن تحت فشار
شكل اكثر مخازن تحت فشار استوانه‏اى يا كروى بوده كه فرم استوانه‏اى آن با كلگى كروى يا بيضوى يا كاسه‏اى قابل ساخت و مونتاژ مى‏باشد. و كليگهاى كروى به دو حالت نورد گرم و سرد توليد مى‏شوند.
استاندارد ASME BOILER AND PRESSURE VESSEL CODE براى مخازن ذخيره‏اى نيز استفاده مى‏شود، طبق استاندارد موجود بعد از مشخص بودن پارامترهاى اصلى ياد شده ضخامت و مشخصات هندسى و جوشكارى‏هاى مختلف و جنس مواد تعين شده با امكانات كارگاهى نيز تهيه مى‏گردد.
اتصالات مختلفى كه روى مخازن تعبيه مى‏گردد از قبيل محل مورد نصب فشار سنج، شير تخليه اضطرارى، ترمومتر، سطح سنج مي‌باشند و در صورتى كه مخزن جهت كارهاى پيچيده‏تر استفاده شود طبعاً نيز اتصالات مربوط به آن نيز اضافه خواهد شد.
: خصوصيات فنى مخازن تحت فشار
طراحى و ساخت مخازن تحت فشار بر اساس پارامترهاى مختلف فنى از قبيل فشار، درجه حرارت، نوع فولاد مصرفى، امكانات كارگاهى، تأثير عوامل جوى از قبيل باد و برف و باران و زلزله، عمر مفيد مقاومت مصالح و مواد مصرفى در مقابل خوردگى شيميايى و مكانيكى به شرح زير طراحى مى‏شود:
1 - فشار مخزن با توجه به استاندارد (ASME CODE) با ضخامت، تنش مجاز مواد مصرفى، امكانات جوشكارى ارتباط دارد.
2 - درجه حرارت كه عاملى مؤثر در طراحى و ساخت بوده يكى ديگر از عوامل مهم در طراحى مى‏باشد.
3 - مواد مصرفى در مخازن تحت فشار و ذخيره‏اى معمولاً از انواع مختلف كربن استيل بوده كه انتخاب هر كدام از اين فولادها با توجه به تنش مجاز درجه حرارت كارى و فرم پذيرى فولاد و جوشكارى آن و... انجام مى‏گيرد.
4 - عامل حجم مخزن با در نظر گرفتن موقعيت محل نصب و با تغيير اندازه قطر و ارتفاع بر اساس استاندارد مربوطه و با حفظ تناسب اجزاء مطابق با نياز طراحى و ساخته مى‏شود.
5 - پارامتر تأثيرات جوى بصورت بار اضافى در شرايط مختلف محاسبه مى‏شود.

ايمنى در مخزنهاى ذخيره
از ديدگاه ايمنى مخزنها بايد موارد زير رعايت شوند:
سقف شناور: براى كاهش ميزان تبخير مواد سبك و جلوگيرى از آتش سوزى، مخزنهاى فرآورده‏هاى سبك و فرار با سقف شناور ساخته مى‏شوند اين نوع سقفها از ورود هوا به مخزن و هم‏آميزى با بخارهاى نفتى ممانعت مى‏كند و از اين راه از انفجار و آتش سوزى كه ممكن است از جرقه ساكن ايجاد گردد جلوگيرى مى‏نمايند.
رنگ مخزنها: مخزنهاى محصولات سبك و ميان تقطير به رنگ سفيد رنگ‏آميزى مى‏شود تا كمترين گرما را از محيط و انرژى تابشى جذب كرده دماى محتواى مخزنها در كمترين حد ممكن نگهداشته شود نتيجتاً مقدار تبخير و هدر رفتن مواد سبك نفتى كمتر شده شرايط خطرناكى در بالاى مخزن پديد نمى‏آيد.

خطر الكتريسيته ساكن در مخزن
خطرهاى الكتريسيته ساكن را كه به هنگام نقل و انتقال مواد نفتى ايجاد مى‏شود نبايد از نظر دور داشت. هنگام نقل و انتقال مواد آتش زا دو عامل سبب بارور شدن مخزن با الكتريسيته ساكن مى‏گردد: يكى پخش شدن مايعات به قطرات كوچك و ديگرى اصطكاك مايعات هنگام جريان در خطوط لوله. پس از ورود مايع به مخزن، حتى جرقه كوچكى در آميزه بخارات نفتى و هواى موجود در بالاى مخزن، سبب انفجار و آتش سوزى مى‏شود. ديواره همه مخزنها بايد به وسيله سيم به زمين متصل شود (EARTHING WIRE) كار اين سيم هدايت بار الكتريسيته ساكن از مخزن به زمين و جلوگيرى از تراكم الكتريسيته در بدنه مخزن مى‏باشد.