وسل پالایشگاه مخزن تحت فشاری است که در پالایشگاه ها و مینی پالایشگاه برای ذخیره سازی و نگهداری سیالات تحت فشار استفاده می شود. وسل جهت انجام فرآیندهای مختلف روی سیالات، ذخیره سازی و نگهداری سیالات به کار می رود. وسل ها در اشکال کروی، استوانه ای، افقی و عمودی تولید شده و در ایمنی و بهبود کارایی فرآیندهای پالایشگاهی، نقش بسیار مهمی را ایفا می کنند.
کاربرد وسل در پالایشگاه
وسل در برابر مواد خورنده و فشار بسیار مقاوم است و می توان از آن برای نگهداری گازها، مایعات و حتی مواد جامد استفاده کرد. مهمترین کاربرد وسل، ذخیره سازی و نگهداری سیالات مختلف نظیر محصولات نفتی، نفت خام و انواع گاز است.
1- تفکیک و جداسازی
از وسل پالایشگاه برای تفکیک و جداسازی سیالات از نفت خام و تولید محصولات مختلف نظیر انواع گاز، بنزین، دیزل و غیره در واحدهای تقطیر، استفاده می شود. برای جداسازی اجزای نفت خام در واحدهای تقطیر به مخازنی نیاز است که بتوانند در دماهای متغیر و فشارهای بالا کار کنند. وسل در برابر فشار بالا و دمای متغیر مقاومت زیادی دارد به همین دلیل برای تفکیک و جداسازی سیالات مختلف نظیر نفت خام مناسب و کاربردی است.
2- واکنش های شیمیایی
وسل پالایشگاه به دلیل برخورداری از مقاومت زیاد در برابر دما و فشار بالا، شرایط مناسبی را جهت انجام واکنش ها و فرآیندهای شیمیایی به صورت ایمن فراهم می کند.
3- ذخیره سازی گازهای فشرده
وسل ها به راحتی می توانند در برابر فشارهای بسیار بالا مقاومت کنند. به همین دلیل برای ذخیره سازی گازهای فشرده نظیر نیتروژن، هیدروژن و اکسیژن ایمنی مناسبی دارند.
4- ذخیره سازی فرآورده های نفتی
برای ذخیره سازی فرآورده ها و محصولات نفتی نظیر نفت کوره، دیزیل، بنزین و دیگر فرآورده های نفتی که دارای فشار بالایی هستند، می توان از وسل پالایشگاه استفاده کرد.
5- واحدهای فرآیندی
در مبدل های حرارتی رآکتورها، برج های تقدیر و دیگر واحدهای فرآیندی پالایشگاه نیز می توان از انواع وسل استفاده کرد.
انواع وسل پالایشگاهی
وسل پالایشگاهی بر اساس کاربرد، نوع سیال و دیگر ویژگی ها، انواع مختلفی را شامل می شود که عبارتند از:
1- وسل های تحت فشار (Pressure Vessel)
این نوع از وسل ها تحمل بسیار بالایی در برابر فشار سیالات دارند. وسل های تحت فشار شامل محفظه بسته ای هستند که در محدوده فشار و دمای خاص تولید می شوند که می توان از آن ها برای نگهداری مایعات و گازها با فشار بالا استفاده کرد. مخازن تحت فشار در صنایع پتروشیمی، نفت و گاز مورد استفاده قرار گرفته و نقش موثری جهت جلوگیری از بروز خطرات ناشی از فشار بالای مایعات و گازها ایفا می کنند.
2- وسل های ذخیره سازی (Storage Vessel)
وسل های ذخیره‌سازی (Storage Vessels) تجهیزاتی هستند که برای نگهداری و ذخیره سازی موادی مانند گازها، مایعات و در برخی موارد جامدات تحت فشار استفاده می شوند. وسل های ذخیره‌سازی در صنایع متنوعی از جمله نفت و گاز، پتروشیمی، شیمیایی، غذایی و دارویی کاربرد گسترده‌ای دارند و شامل انواع تانک های هوایی، مخازن تحت فشار، سیلندرهای گاز و مخازن کرایوژنیک می شوند.
3- وسل های جداسازی (Separator Vessel)
وسل‌های جداسازی یا Separator Vessel به منظور تفکیک فازهای مختلف یک جریان سیال مانند گاز، مایع و جامد استفاده می‌شوند. وسل‌های جداسازی به طور گسترده در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی به‌کار می‌روند. عملکرد این وسل ها بر اساس اصول فیزیکی جداسازی از جمله تفاوت در چگالی، فشار و دما است. با استفاده از این تجهیزات، امکان بازیابی و استفاده مجدد از منابع ارزشمند و کاهش آلاینده‌ها فراهم می شود.
شکل وسل ها در پالایشگاه
وسل ها از نظر شکل ظاهری در اشکال مختلف کروی، استوانه ای، افقی و عمودی تولید می شوند. وسل های کروی به دلیل شکل هندسی خاص خود در برابر تنش های ناشی از فشار داخلی بسیار مقاوم هستند، به همین دلیل برای نگهداری و ذخیره سازی سیالات در فشارهای بالا بهترین گزینه به شمار می روند. وسل پالایشگاه استوانه ای نیز جهت نگهداری سیالات با فشار متوسط و پایین مناسب است. همچنین برای ذخیره سازی سیالات مایع از وسل افقی و برای ذخیره سازی سیالات گاز، وسل عمودی استفاده می شود.
اجزای وسل
وسل یا مخزن تحت فشار از اجزای مختلفی تشکیل شده است که شامل موارد زیر می شود:
- کلاهک یا عدسی (کلاهک یا عدسی وسل در اشکال مختلف مخروطی، بشقابی، فلنجی، بیضوی، کروی و نیم مخروطی وجود دارد)
- دریچه
- فلنج (رینگی، کور و معکوس)
- دستگاه های حفاظتی (صفحات انفجار، شیر ایمنی و شیر فشار شکن )
- رینگ های تقویتی
- تکیه گاه
- سرریز
- لوله های خروجی و ورودی
- بازوی لنگری شکل
طراحی و ساخت مخازن ذخیره تحت فشار
طراحی و ساخت وسل ها شامل محاسبات دقیق مهندسی برای تعیین ابعاد، مواد و استانداردهای ایمنی است. در طراحی این مخازن، عواملی نظیر نوع سیال، فشار، دما و شرایط محیطی باید در نظر گرفته شود تا از ایمنی و کارایی بالای سیستم اطمینان حاصل شود. ساخت مخازن ذخیره تحت فشار شامل محاسبات دقیق برای تعیین ضخامت بدنه، عدسی‌ها، نازل ها و سایر اجزا بر اساس فشار و دمای کاری است. مراحل ساخت شامل برش و فرم دهی ورق ها، جوشکاری دقیق قطعات، بازرسی های غیرمخرب مانند تست رادیوگرافی و اولتراسونیک، تست‌های هیدرواستاتیک و پنوماتیک است.
متریال ساخت وسل
برای انتخاب مخزن تحت فشار مناسب باید معیارهای مختلفی نظیر نوع سیال، شرایط محیطی، دما و فشار کاری در نظر گرفته شود. برای ساخت و طراحی وسل ها از فرآیند و متریال های خاصی استفاده می شود که عبارتند از:
1- وسل ساخته شده از فولاد کربن
مخازنی که با استفاده از فولاد کربن تولید می شوند، برای ذخیره سازی فرآورده های نفتی در فشار بالا، دیزل، نفت کوره و بنزین مناسب هستند. مخازن تحت فشار ساخته شده با استفاده از فولاد کربن به راحتی در دسترس هستند و قیمت مناسبی دارند اما در صورت قرار گرفتن در معرض سیالات قلیایی و اسیدی مستعد خوردگی بوده و به همین دلیل برای نگهداری این سیالات انتخاب مناسبی نیستند.
2- وسل تولید شده با استفاده از فولاد ضد زنگ
برخی از مخازن تحت فشار با استفاده از فولاد ضد زنگ تولید می شوند که گزینه مناسبی برای ذخیره سازی گازهای طبیعی مایع، گازهای خوراک پالایشگاه نظیر بوتان، پروپلین، اتیلین و گازهای ال پی جی هستند. مخازن ساخته شده با استفاده از فولاد ضد زنگ در برابر خوردگی و زنگ زدگی و همچنین دمای بالا استحکام و مقاومت بسیار بالایی دارند. اما دقت شود که در مقایسه با مخازن فولاد کربن دارای قیمت بالاتری هستند و فرآیند ماشین کاری و جوشکاری آن ها دشوار است.
3- ساخت مخازن ذخیره تحت فشار با متریال آلومینیوم
برخی از وسل ها نیز با استفاده از آلومینیوم تولید می شوند که جهت حمل و نقل سیالات پالایشگاهی در مسافت های طولانی استفاده می شوند. وسل های ساخته شده با استفاده از آلومینیوم در برابر خوردگی و زنگ زدگی مقاوم بوده و وزن سبکی دارند. وسل آلومینیوم در مقایسه با وسل فولاد، نقطه ذوب پایین تر و استحکام کمتری دارد.
4- وسل تولید شده از کامپوزیت
برخی از وسل ها نیز با استفاده از کامپوزیت تولید می شوند که وزن سبکی داشته و در برابر خوردگی مقاوم هستند. از این نوع وسل ها جهت ذخیره سازی سیالات در فشار بالا و متوسط استفاده می شود. وسل های ساخته شده توسط کامپوزیت در مقایسه با وسل های آلومینیوم و فولاد قیمت بالاتری دارند و برای ساخت و تولید آن ها به فناوری های پیشرفته و تخصص بالا نیاز است.
فرآیند ساخت وسل پالایشگاه
در طراحی و ساخت وسل باید عواملی نظیر نوع ماده، فشار، مقدار فشار، میزان دما و محیط عملیاتی در نظر گرفته شود. بخش های مختلف این مخزن با استفاده از فرآیند جوشکاری به هم متصل می شوند. جوشکاری و اتصال بخش های مختلف وسل اهمیت بسیار زیادی دارد و باید با دقت بسیار بالایی انجام شود زیرا در غیر اینصورت مخزن در معرض نشت قرار خواهد گرفت. عملیات پرسکاری نیز برای فرم دهی قطعات استفاده می شود. اگر مواد اولیه مورد استفاده برای تولید مخزن تحت فشار از کیفیت مطلوبی برخوردار نباشد، فرآیند پرسکاری آن با مشکل مواجه خواهد شد.
جمع بندی
یکی از اصلی ترین و حیاتی ترین تجهیزات در پالایشگاه های نفت و گاز، وسل پالایشگاه است. وسل پالایشگاه نقش بسیار مهمی در کاهش هزینه های عملیاتی و بهبود کارایی دارد و از آن برای انجام واکنش های شیمیایی، ذخیره سازی سیالات، جداسازی و دیگر فرآیندهای پالایشگاهی استفاده می شود.
برای دریافت مشاوره جهت راه اندازی انواع برج تقطیر، می توانید با متخصصان نیرونماد در ارتباط باشید.
