ظرف تبخیر ناگهانی

نام انگلیسی: Flash Drums

ظروف تبخیر ناگهانی ظروفی هستند که جریان سیال ورودی به خود را به صورت دو فاز مایع و گاز در می آورند. به طور کلی ظروف تبخیر ناگهانی یا Flash drum ها از تنوع زیادی در صنعت برخوردار نیستند. برای جداسازی آب موجود در نفت ، استفاده از یک استوانه عمودی نسبتاً کوچک که در زیر ظروف Flash قرار می گیرد، استفاده می کنند. به این قسمت از ظروف تبخیر ناگهانی Boot گفته می شود. ظروف تبخیر ناگهانی یا Flash drum ها از دستگاههایی به شمار می روند که کمتر باعث بروز مشکل در فرآیند می شوند. با این حال در مواردیکه عملیات واحد در حالت Start up یا Shut down می باشد و متغیرهای فرایندی در حال تغییر می باشند احتمال ایجاد تغییر در دما، فشار جریان ورودی به ظرف Flash امر عادی می باشد. مقدمه: یکی از وسایلی که در اکثر واحدهای پالایشگاهی و پتروشیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند و وظایف مختلف و مهمی بر عهده دارند، ظروف تبخیر ناگهانی هستندکه در اصطلاح ظروف Flash،نامیده می شوند. جریان سیال ورودی به این ظروف، در داخل ظرف به صورت دو فاز مایع و گاز در می آید . اساس جداسازی اجزاء مختلف در ظروف Flash، اختلاف دانسیته موجود بین اجزاء می باشد . به طوری که اجزائی که دارای دانسیته بالاتری هستند از جریان مایع پایین ظرف خارج می شوند و اجزائی که دارای دانسیته پایین تری هستند از جریان گاز بالای ظرف خارج می شوند. دوفازی شدن جریان سیال به خاطر پایین بودن نسبی فشار جریان از فشار نقطه جوش جریان می باشد . این فشار نسبی پایین به جریان سیال اجازه می دهد که به دو فاز مایع و گاز تبدیل شود. در اکثر موارد از ظروف Flash در جایی استفاده می شود که جریان سیال دارای این قابلیت باشد. اما اگر فشار جریان سیال از فشار نقطه جوش سیال بالاتر باشد و بخواهیم از ظرف Flash استفاده کنیم از یک شیر فشارشکن قبل از ورود جریان به ظرف Flash استفاده می شود تا به این وسیله فشار جریان به مقدار مطلوب برسد. بعضی از افراد به اشتباه تصور می کنند که ورود جریان مایع به یک ظرف بزرگ باعث دو فازی شدن جریان می شود. البته با توجه به وجود فشار بخار مایعات، تبخیر کسر کوچکی از جریان مواد ورودی درست است . اما اساس کار در ظروف تبخیر ناگهانی در مورد جریان های مایع، عبور جریان مواد از شیر فشار شکن، ایجاد افت فشار زیاد در جریان و در نتیجه آن تبخیر کسر قابل توجهی از جریان ورودی به ظرف تبخیر ناگهانی می باشد . ظرف تبخیر ناگهانی نیز فضای لازم برای دو فازی شدن این سیال و امکان جداسازی این دو فاز را ایجاد می کند. در محل ورود جریان سیال به ظرف تبخیر ناگهانی، از یک بافل (Baffle) که به صورت یک مانع در مقابل ورود سیال به ظرف قرار گرفته است، استفاده می شود. وظیفه این بافل ، جلوگیری از حرکت میان بری (Shortcut) جریان مواد ورودی به محل خروج گاز یا بخار خروجی از ظرف می باشد . در مورد ظروف تبخیر ناگهانی عمودی معمولا از یک بافل (Baffle) مدور استفاده می شودکه این بافل باعث ایجا د حرکت چرخشی مواد ورودی به ظرف می شود. حرکت چرخشی مواد، عامل ایجاد نیروی سانتریفوژی می باشد که باعث حرکت سریعتر مواد سنگین تر به پایین ظرف تبخیر ناگهانی می شود. معمولاً در قسمت بالای ظروف تبخیر ناگهانی از توری های فلزی استفاده می شود. به این توری ها در اصطلاح Wire mesh گفته می شود. نقش این توری های فلزی جذب ذرات ریز مایع موجود در فاز بخار خروجی از ظرف تبخیر ناگهانی می باشد. لذا اگر ذرات ریز مایع همراه جریان بخار باشند با وجود این توری ها دوباره به قسمت مایع ظرف تبخیر ناگهانی بازگشت داده می شوند. لازم به ذکر است که وجود قطرات و ذرات ریز مایع در جریان گاز ورودی به کمپرسور می تواند اثرات مخربی بر کمپرسور داشته باشد.

به طور کلی ظروف تبخیر ناگهانی از تنوع زیادی در صنعت برخوردار نیستند اما در اکثر واحدهای پالایشگاهی و در بعضی از واحدهای پتروشیمی، جداکننده هایی مشاهده می شوند که تاحدی با ظروف تیخیرمشابهند . این ظروف دارای سه جریان خروجی می باشند. دو جریان بخار و مایع که در مورد ظرف تبخیر ناگهانی به آنها اشاره شد، در این ظروف نیز وجود دارند. علاوه بر این دو جریان، یک جریان دیگر نیز از بخش زیرین این ظرف خارج می شودکه از جریان مایع دیگر سنگین تر است. با توجه به اینکه در بعضی موارد در جریان مواد نفتی، مقداری آب وجود دارد و از طرف دیگر در بعضی موارد نیز برای ا نجام عمل جداسازی از بخار استفاده می شود، لذا در بعضی از جریانهای موجود، مقداری آب نیز وجود دارد. برای جداسازی این آب، می توان از روشهای مختلفی استفاده کرد. ولی یکی از راههای جداسازی این آب که مقدار آن نیز زیاد نیست، استفاده از یک استوانه عمودی نسبتاً کوچک است که در زیر ظروف Flash قرار می گیرد. به این قسمت از ظروف تبخیر ناگهانی Boot گفته می شود. همانطوریکه می دانید، آب از اکثر مواد نفتی سنگین تر است، لذا در ظروف تبخیر ناگهانی، این آب در زیر قسمت مایع هیدروکربنی قرار می گیرد و با توجه به وجود Boot در زیر ظروف تبخیر ناگهانی، این آب در این قسمت جمع می شود و به این ترتیب مقداری از آب موجود در جریان نفتی از این جریان خارج می شود. خارج کردن آب از بوت می تواندبه صورت پیوسته و یا ناپیوسته صورت بگیرد .

ظروف جداساز (Separator) را می توان از دیدگاهای مختلف مورد تقسیم بندی قرار داد. انواع ظروف جداساز از لحاظ شکل و نحوه قرار گرفتن، به سه صورت زیر تقسیم می شوند: ظروف جداساز استوانه ای، عمودی ظروف جداساز استوانه ای افقی، ظروف جداساز کروی شکل

ظروف تبخیر ناگهانی از دستگاه هایی به شمار می روند که کمتر باعث بروز مشکل در فرآیند می شوند و معمولا اپراتور ها با این ظروف مشکل خاصی ندارند. با این حال در مواردیکه عملیات واحد در حالت Start up یا Shut down می باشد و متغیرهای فرایندی در حال تغییر می باشند احتمال ایجاد تغییر در دما، فشار جریان ورودی به ظرف Flash امر عادی می باشد. در این حالات، هر گونه تغییر در متغیرهای عملیاتی جریان ورودی به این ظرف، به طور مستقیم روی ترکیب مواد خروجی از بالا و پایین Flash drum تاثیر می گذارند . لذا باید با استفاده از کنترلرهای مختلف، متغیرهای عملیاتی موردنظر را در دامنه خاصی کنترل نمود. یکی از مهمترین این کنترلرها، کنترلر سطح مایع در ظرف تبخیر ناگهانی میباشد. در کنار این کنترلر ها، کنترلر دما و فشار نیز ازاهمیت بالایی برخوردارند به طوریکه اگر دمای سیال ورودی به ظرف Flash افزایش یابد باعث بالا رفتن دمای ظرف Flash خواهد شد و این فاکتور باعث افزایش شدت جریان بخار خروجی از بالای ظرف Flash خواهد شد و بدین ترتیب سطح مایع در داخل ظرف پایین خواهد آمد. تغییرات فشار ورودی نیز می تواند باعث اثرات مشابهی گردد. در چنین مواردی است که نقش کنترلرهای سطح مهم تر می باشد. معمولاً سطح مایع در داخل ظرف تبخیر ناگهانی در چهار مورد زیر حائز اهمیت است

HHLL – High High Liquid Level

HLL – High Liquid Level LLL

Low Liquid Level LLLL

Low Low Liquid Level

در مورد این سطوح باید گفت که وظیفه کنترلر سطح ، کنترل سطح مایع موجود در ظرف Flash در محدوده بین HLL و LLL می باشد . اما در بعضی از موارد با تغییر شرایط سیستم کنترلر توانایی کنترل سطح در این ناحیه را ندارد. در این شرایط سطح مایع از مقدار مورد نظر پایین تر یا بالاتر می رود. وقوع یک چنین مواردی برای عملیات واحد خطرناک می باشد. زیرا اگر سطح مایع از حد خاصی بالاتر رود احتمال وجود ذرات مایع در جریان گاز خروجی از بالای ظرف Flash افزایش یافته و این مورد علاوه بر کاهش کیفیت محصولات باعث تخریب کمپرسور و وسایل دیگری که برای جریان گاز در نظر گرفته شده اند نیز می گردد. کاهش ارتفاع مایع موجود در ظرف Flash نیز علاوه بر کاهش کیفیت محصول احتمال وجود حباب های گاز در جریان مایع را افزایش می دهد که این مورد باعث می شود پمپ و وسایل دیگری که برای جریان مایع تعبیه شده اند آسیب ببینند. لذا در این مواقع که سطح مایع به سطوح HLL و LLL می رسد پیغامهای هشداردهنده ای توسط دستگاه تولید می شود و بدین ترتیب اپراتور واحد اقدام مقتضی را به عمل می آورد.