کلیاتی در باره انواع مخازن ذخیره ، کنترل و حفاظت مخازن ذخیره وانتقال سیالات

مخازن

در هر پالایشگاه یا واحد دیگر در صنعت نفت جهت انبار کردن مواد مختلف از قبیل نفت خام ، گاز ، آب ، گلیکول و غیره از مخازن (انباره ها ) استفاده می کنند . مخازن بر اساس کارها ونوع سیالی که در آنها نگهداری می شوند به دسته های گوناگون تقسیم می شوند .

انواع مخازن را می توان در 5 دسته ی زیر تقسیم بندی کرد :

الف ) مخازن نگه داری

این مخازن جهت نگهداری مایعات در فشارهای کم ( متعارفی ) به کار می روند ، نظیر مخازن آب یا سوخت . این مخازن معمولا ً دارای یک دریچه یا مجرا در بالا می باشند که به هوای آزاد راه دارند تا به این طریق هنگام پر شدن فشارشان از فشار جو بالاتر نروند وعمل تخلیه به راحتی صورت گیرد .

چون فشار این مخازن کم است می توان آنها را از روی ورق فلزی ویا پلاستیک های دارای الیاف شیشه (فیبر شیشه ) ساخت .

ب ) مخازن تحت فشار

همان طور که از نامشان پیداست وقتی سیال موجود در مخزن تحت فشار باشد از این مخازن استفاده می گردد . به منظور جلوگیری از خطر انفجار این مخازن باید به دقت طراحی ومحاسبه شوند وپیوسته مورد بازرسی قرار گیرند .

این مخازن به شکل استوانه ای یا کروی ساخته می شوند . مخازن استوانه ای به صورت افقی یا عمودی نصب ی شوند وبرای ذخیره کردن مایعات تهیه شده از گازها به کار می روند . اگر فشار از تجاوز کند ، برای آن سیستم خنک حد معینی کننده نصب می کنند .

تنظیم در جه ی حرارت مخازن سبب کنترل فشار مخازن می شود. فشار مخازن همواره باید به گونه ای باشد که باعث باز شدن شیرهای ایمنی نگردد. مخازن کروی دارای یک یا دو شیر ایمنی ، سیستم اندازه گیری خودکار سطح مایع واندازه گیری درجه حرارت می باشد در صورت بروز آتش سوزی در اطراف مخزن ، با پاشیدن اب توسط لوله های آب اتشنشانی که به صورت حلقوی به دور مخزن کشیده شده اند ، جداره خارجی آن خنک می شوند .

ج ) مخازن نوسان گیر

معمولاً این مخازن به این دلیل در خط قرار گیرند که با آن بتوان ضربه ناشی از نوسانات و یا مصرف مایع راخنثی کرد . یعنی با وجود نوسانات می توان به کمک این مخازن ، حرکت ملایم وپیوسته ی سیال را تنظیم نمود . این مخزن همچنین از ایجاد پدیده ی ضربه قوچ در لوله ها جلوگیری می کند.

د) مخازن تنظیم کننده ی ارتفاع

این مخزن شبیه مخازن نوسان گیر بوده و هر گاه بخواهند ارتفاع (یا فشار ) ثابتی را درخط سیال در پایین دست حفظ کنند ازچنین مخازنی استفاده می کنند .

ه) انباره ها

این مخازن شبیه مخازن نوسان گیر بوده با این تفاوت که در فشارهای بالا کار می کنند و در مدارهای سیال فشرده (هیدرولیک ) به کار می روند .

مخازن دیگری نیز وجود دارند که عبارتند از :

مخازن کم فشار

از این نوع مخازن برای ذخیره کردن مایعات با فشار بخار کم تر از psi15استفاده می شود . از جمله این مایعات می توان به گلیکول ، سوخت دیزل ،بنزین ، نفت سفید و نفت کوره اشاره نمود .

مخازن کم فشار روباز

از ساده ترین مخازن هستند و معمولاً عمودی نصب می شوند و برای ذخیره ی موادی مانند اب به کار می روند که تماس آن ها با هوا خطری ایجاد نمی کند .

مخازن سقف ثابت

این مخازن نیز به صورت عمودی ساخته شده و دارای سقف مخروطی شکل ثابت می باشند و به وفور در صنعت نفت مورد استفاده قرار می گیند . اشکال این مخازن تبخیر دائمی مواد سبک و خارج شدن آنها ازمخزن از طریق لوله ی تخلیه گاز است . در موقع خالی شدن این مخازن ، هوا از راه لوله ی تخلیه وارد مخزن شده و در موقع پر شدن ، گاز در روی سیال به بیرون رانده می شود .

به عمل وارد شدن هوا به مخزن و خارج شدن بخارهای نفتی به بیرون تنفس گویند . . این عمل ممکن است به علت اختلاف درجه ی حرارت در شب و روز در مخزن صورت گیرد .

مخزن دارای وسایل کنترل و تنظیم جانبی متعددی هستند مثلاً اجزای این نوع مخزن عبارت است از:

لوله ی تخلیه ی بخار گرم کننده ی سیال ، دریچه ی اندازه گیری سطح مایع در داخل مخزن ، دریچه ی ورود ی به مخزن ، همزن ، لوله ی متحرک خروجی مخزن ، لولهی تزریق کف در مولقع آتش سوزی ، دستنگاه اندازه گیری درجه ی حرارت ، دستگاه اندازه گیری مقدار سیال موجود در مخزن و لوله ی تخلیه آب از پایین مخزن .

مخازن سقف شناور

در این نوع مخازن که معمولاً عمودی ساخته می شوند ، سقف مخزن بر روی سطح سیال قرار گرفته و متحرک است . در این صورت از سرعت تبخیر مایع نفتی کاسته و از هدر رفتن آن جلوگیری می شود . ویژگی دیگر این مخازن این است که بخارهای قابل اشتعال در بالای مایع جمع نمی گردد . نقطه ضعف این مخازن این است که به محض سوراخ شدن سقف ،غرق می شوند .

مهار نمودن مخازن

جهت مهار نمودن مخازن یکی از موارد زیر به کار می برند :

1) پایه های محاط کننده 2) حلقه های مهار کننده 3) پایه های زینی 4) پایه های نگه دارنده 5) پایه های گیره مانند

برای طراحی مخازن باید به یک سری موارد توجه نمود که رعایت نکردن هر کدام ممکن است عواقب زیررا در پی داشته باشد .

1) سر زیر شدن

این اشکال زمانی بوجود می اید که شیرهای کنترل کننده ی سطح دچار اشکال شوند . شرکت های سازنده ی مخزن به جهت ایمن سازی دستگاه ابزارهایی را جهت کنترلا سطح مایع ، فشار و غیره تعبیه نمایند . این ابزارها توسط اپراتور مورد بازرسی قرار می گیرند تا به محض مشاهده ی آژیر یا علائم نمایش دهنده ی اشکال در سیستم از به وجود آمدن اختلال جلوگیری کنند .

2) ازدیاد فشار

مخازن برای ورود مایع با شدت جریان خاصی طراحی می شوند که در صورت افزایش این میزان مخزن تحت فشار قرار گرفته و نهایتاً ممکن است به انفجار نیز ختم گردد. این ادیاد فقط بر اثر میزان مایع نمی باشد بلکه ممکن است این اشکال در مخازن دارای بخار یا گاز نیز نمایان گردد . برای رفع این مشکل از سقف های شناور و تجهیزات کنترلی خاص استفاده می نمایند .

معرفی روش های جدید حفاظت از خوردگی کف مخازن نفت و مایعات گازی

خوردگی کف مخازن را می توان با به کارگیری همزمان حفاظت کاتدی و ممانعت کننده خوردگی از نوع فاز بخار و یا تنها با به کارگیری وی سی آی (VCI) تحت کنترل قرار داد.

خوردگی کف مخازن نفتی یکی از مشکلات مهم ذخیره سازی نفت خام و مایعات گازی است. نشست مخازن بزرگ نفتی موجب آلودگی آب های زیرزمینی و وارد آمدن خسارت های جبران ناپذیر به محیط زیست می شود. در گذشته کف مخازن (قسمت بیرونی مخزن که با زمین در ارتباط است) با به کارگیری حفاظت کاتدی نتوانسته است به طور کامل مانع از نشت و جلوگیری از خوردگی کف مخازن ذخیره نفت شود.

در این مقاله دلایل ناتوانی سیستم حفاظت کاتدی در جلوگیری از خوردگی کف مخازن نفتی و آخرین روشهای مورد استفاده برای حفاظت کف مخازن بررسی می شود.

به کارگیری سیستم حفاظت کاتدی، بازدارنده های خوردگی از نوع فاز بخار و به کارگیری همزمان حفاظت کاتدی و بازدارنده های خوردگی فاز بخار از جمله روش های حفاظت از خوردگی کف مخازن است.

مشکلات روش های حفاظت کاتدی:

نتایج تجربی نشان می دهد سیستم حفاظت کاتدی به تنهایی قادر به حفاظت خوردگی کف مخازن نیست و در موارد متعدد دچار نشت شده است. این درحالی است که کف مخازن در پتانسیل حفاظت کاتدی قرار دارد.

یکی از روش های توزیع مناسب پتانسیل حفاظت کاتدی در کف مخازن به کارگیری بستر آندی است. به گونه ای که موجب توزیع پتانسیل حفاظت کاتدی در کف مخازن شود که شامل، به کارگیری آندهای کم عمق در اطراف مخزن، آندهای افقی و سیمی در زیر کف مخزن است.

در روش اول به علت تخلیه جریان حفاظت کاتدی در لایه سطحی زمین، باعث افزایش ضریب حفاظتی (Over protection) در خطوط لوله مدفون در خاک و مجاور مخازن می شود، بنابراین از این روش نمی توان در پالایشگاه ها استفاده کرد. در روش دوم آندهای سیمی به صورت مارپیچ در فونداسیون کف مخزن قرار می گیرد و این روش برای مخازن موجود قابل استفاده نیست.

یکی دیگر از روش های توزیع پتانسیل حفاظت کاتدی در کف مخزن عایق سازی الکتریکی هر یک از مخازن از یکدیگر است. در این روش هر یک از مخازن توسط فلنچ عایقی به همراه مقاومت الکتریکی از یکدیگر جدا می شوند.

به کارگیری پوشش در کف مخزن ها نیز یکی دیگر از روش هایی است که در توزیع حفاظت کاتدی در کف مخزن استفاده می شود. به دلیل مشکلات اجرایی اعمال پوشش بر روی ورق فولادی کف مخازن نفتی و گازی امکان پذیز نمی باشد. حرارت ناشی از جوشکاری صفحات کف مخزن، باعث از بین رفتن پوشش آنها می شود، در نتیجه پوشش مناسبی برای حفاظت از این نواحی نیست.

بنابراین به جای پوشش دادن ورق فولادی کف مخزن، محل نصب مخزن به خوبی پوشش داده می شود و اطراف مخزن را به خوبی آب بند می کنند. پوشش مزبور چسبندگی به کف مخزن ندارد، در چنین شرایطی این پوشش در حکم سپر برای جریان حفاظت کاتدی عمل می کند و اگر به دلایلی الکترولیک به ناحیه بین پوشش و کف مخزن نفوذ کند، حفاظت کاتدی قادر به مقابله با خوردگی آن نخواهد بود.

به دلیل آن که پوشش مزبور حالت سپر الکتریکی دارد، اندازه گیری پتانسیل کف مخزن چنین حالتی را نشان نمی دهد و کف مخزن در محدوده پتانسیل حفاظت کاتدی قرار دارد ولی خوردگی در کف آن اتفاق می افتد.

از طرف دیگر اگر کف مخزن مستقیما بر روی فونداسیون بتنی قرار گیرد، کلیه نواحی کف مخزن قادر به ایجاد ارتباط الکتریکی مناسب با فونداسیون بتنی نخواهد بود و بنابراین حفاظت کاتدی نمی تواند به خوبی کف مخزن را تحت حفاظت خود قرار دهد.

نتایج تجربی موجود نشان می دهد مخازن نفتی با وجود حفاظت کاتدی کف آنها دچار خوردگی می شود و نشت مواد نفتی به آبهای زیر زمینی موجب ایجاد خسارت های زیادی به آب های زیر زمینی شده است.

روش های جدید حفاظت خوردگی کف مخازن

امروزه می توان خوردگی کف مخازن را با به کارگیری همزمان حفاظت کاتدی و ممانعت کننده خوردگی از نوع فاز بخار و یا تنها با به کارگیری وی سی آی (VCI) تحت کنترل قرار داد.

مواد وی سی آی، ممانعت کننده فاز بخار، می توانند در محیط بسته سطح فلز را در برابر عوامل خورنده مثل آب، بخار، کلریدها، سولفید هیدروژن و مواد خورنده دیگر در محیط های صنعتی حفاظت کنند.

فشار بخار مواد مذکور کم است، بنابراین در فشار اتمسفر و دمای محیط بخار می شوند. در محیط بسته بخارهای ایجاد شده بر روی سطح میعان کرده و توسط مولکول های سطح قطعات جذب شده و منجر به توقف یا تاخیر در انجام واکنش های خوردگی می شوند. روش مذکور به عنوان یکی از روش های استاندارد محافظت کف مخازن نفتی مطرح شده است.

روش دیگر تزریق مداوم وی سی آی از طریق شبکه ای از لوله های سوراخ دار است. این لوله ها در زیر مخزن و در داخل فندانسیون بتنی کف قرار می گیرند. مواد بازدارنده خوردگی از طریق لوله های مزبور در کف مخزن تزریق می شود. بدیت ترتیب با توزیع وی سی آی در کف مخزن، از خوردگی آن جلوگیری می شود.

برای جلوگیری از ایجاد جرقه در نتیجه تمرکز الکتریسیته ساکن، باید مقاومت سطح پوشش درونی مخزن کمتر از ۱۰۸ اهم باشد.

سیستم های پوشش دهنده درون مخازن ذخیره نفت:

جهت دیواره و کف از پوشش اپوکسی فنولیک با هاردنر آمین و با خاصیت آنتی استاتیک استفاده شود. که این پوشش به دلیل ایجاد کراس لینک (Cross-linK) بالا، منجر به ایجاد پوشش سخت و مقاوم خواهد شد.

روش دیگر استفاده از پوشش پلی اورتان با خاصیت آنتی استاتیک که برای دیواره مخازن استفاده می شود. چنانچه کف مخزن توسط کامپوزیت کلاس اپاکسی (Glass-Epoxy) یا کلاس پلی استر (Glass-Polyester) روکش شده است، لازم است ژل کت سطحی آن دارای خاصیت آنتی استاتیک باشد.

مقاومت پوشش ها در حدود ۱۰ اهم است و چنین مقاومتی تنها مانع از بروز جرقه توسط انباشته شدن الکتریسیته ساکن می شود و از لحاظ الکتریکی چنین موادی تقریبا در ردیف مواد نیمه رسانا قرار دارند.

آندهای فدا شونده که در داخل مخازن به کار می روند علاوه بر جلوگیری از خوردگی، عامل تخلیه بارهای الکتریسته ساکن نیز محسوب می شود.

به طور کلی مخازن نفتی زیادی در کشور دچار نشت شده است. این موضوع ضررهای اقتصادی جبران ناپذیری به محیط زیست وارد کرده است. با توجه به اهمیت بالای حفظ محیط زیست و نیز جلوگیری از هدر رفتن نفت خام و مایعات گازی لازم است روش های جدید مقابله با خوردگی کف مخازن نفتی مورد توجه قرار گیرد