زﺎﺳ ﻢﮐاﺮﺘﻣ يﺎﻫهﺪﻨﮑﻣ ﻂﺳﻮﺗ ﻞﻌﺸﻣ يﺎﻫزﺎﮔ...

هاي متراکم سازبازیافت گازهاي مشعل توسط مکنده

(Jet Compressor)

:مقدمه وخطرات ومشکالت تعمیراتی مربوط به باال بودن بار مـشعلها هدر روي گازهاي سوخته شده در مشعلهاي پاالیشگاه با عنایت به

جهـاد دانـشگاهی دانـشگاه شـرکت توسط در پاالیشگاه آبادانمشعل پروژه بازیافت گازهايونیز آلودگی زیست محیطی ناشی از آن مـشاور بـا توجـه بـه بررسـی هـاي اولیـه اسـتفاده از کمپرسـورهاي شـرکت . انجام پـذیرفت یک پروژه امکان سنجی به صورت تهران

(Liquid ring ) که بـا توجـه بـه ظرفیتهـاي باالخص در سرویسهاي خورنده پیشنهاد نمودتعمیراتی را به علت هزینه هاي بسیار پایین مطـابق با توجه به تجهیزات مورد نیاز ذیـل مترمکعب در ساعت گاز مشعل1500در نظر گرفته شده و طراحی مفهومی جهت بازیافت

( Liquid ring )کمپرسور . میلیون دالر برآورد گردید 2 هزینه اي معادل نقشه (Electrical Driver)نیروي محرکه برقی -1

منی واطفاء حریقسیستم ای -2

سیستم خنک کننده سیال چرخشی -3

سیستم کنترلی ادوات و تجهیزات فوق -4

با عنایت به پیشنهاد ارائه شده از سوي نظـام مـشارکت گزینـه هاود در خصوص استفاده از مکنده از سوي دیگر با توجه به تجارب موج :استفاده از مکنده ها در دوحالت

عنوان سیال محرك مکندهاستفاده از گاز فشار باال ب. 1

استفاده از پمپ وسیال چرخشی آب یا آمین بعنـوان سـیال . 2 )شکل فوق (محرك مکنده

در این راستا جهت تکمیل بررسی ها قراردادي توسط واحد تحقیق و توسعه پاالیشگاه با شرکت کارا تهویـه . مورد بررسی قرار گرفت این گزینه نیز بـا توجـه . ها دارددر دو مرحله ساخت پایلوت و طراحی مفهومی بسته شدکه داراي تجربه کافی در زمینه طراحی مکنده

مراحل انجام طراحی مکنده ها وروش تعیین ابعاد آنها ونیز . ها موجود و شرح تئوري ارائه شده درمقاله مورد ارزیابی قرار گرفت به داده الزم بذکر است عالوه بر شرکتهاي خـارجی . ن مقاله ارائه گردیده است یشگاه در مت تمهیدات الزم جهت ایمن سازي شبکه مشعل پاال

-استفاده کننده از این سیستم در بازیافت گازهاي مشعل و بخارات مخازن نفتی شرکتهاي داخلی نیز توان طراحی و ساخت این مکنده

.ها را دارا می باشند

:اجکتورها تئوري ري انجام نشود یا به عبارت دیگر در یک جریان سیال بدون اصطکاك ، انرژي ناشی از فشار وبراساس معادله برنولی اگر کا

ایـن اصـل . فشار همراه خواهد بـود در نتیجه هر افزایش سرعتی با یک کاهش. ماند نقاط مسیر جریان ثابت باقی می سرعت در تمام پـر فـشار بـراي مکـش و ( motive gas )ریـان گـاز محـرك می تواند جهت جمع آوري یک جریان گاز کم فشار توسط یک ج

. مورد استفاده قرار گیرد ) متعادل ( فشرده نمودن به یک فشار متوسط . وسیله اي مخلوط کننده و افزایش دهنده فشار است که از یک نـازل و نتـوري تـشکیل شـده اسـت venturi jetیک اجکتور

،را از یک منبع فـشار بـاال دریافـت مـی کنـد ) مثالً گاز طبیعی ( نازل سیال محرك . داده شده است نمایش)1(همانگونه که در شکل عبور می کند سرعت افزایش و فشار کاهش می یابد افزایش سرعت بعالوه کـاهش فـشار منجـر بـه jetوقتی جریان محرك از درون

طراف نازل به درون کشیده می شود و بـا جریـان محـرك مخلـوط در اطراف نازل می شود گاز کم فشار ا( Suction )ایجاد مکش ایـن قطـر . بخشی از لوله است که قطر کمـی در قـسمت گلوگـاه دارد و در قـسمت انتهـایی اش گـشاده مـی شـود venturi. می شود

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

http://www.pdffactory.com

جریـان سـیال جـت بـا Venturi .افزایش یافته در انتهاي پایانی منجر به کاهش سرعت سیال مخلوط شده و افزایش فشار آن می شـود .سرعت باال را تبدیل به یک جریان با فشار متوسط جهت تحویل به سیستمی با این فشار متوسط می نماید

:اصول طراحی اجکتورها جهت تعیین مشخصات اجکتورها، ابتدا بایستی میزان بار و نوع اجکتور و تعداد مراحل مورد نیاز جهـت رسـیدن بـه میـزان خـالء

تعیین ابعاد نازل و شیپورك که نقش اساسی را در عملکرد اجکتور دارد با استفاده از معادالت ترمودینـاك ]. [1رد نیاز تعیین گردد موسـرعت سـیال برابـر سـرعت ) Diffuser(باشد، که مبناي محاسبات نیز ایجاد شرایطی است که در گلوگـاه شـیپورك قابل محاسبه می

از سوي دیگر تعیین سرعت صوت در مخلوط گـازي یـا دو فـازي ایجـاد شـده همـواره بـا 3]. [اشدصوت در مخلوط گازي موجود بشـود مقـادیر بدسـت آمـده بـا شـرایط عملـی اخـتالف خطاهاي محاسباتی ناشی از عدم دقت تئوري اختالط همراه است که باعث مـی

تفاده نمود که پس از برر سی روشهاي مختلـف نمـودارد جهت رفع این مشکل باید از روشها و معادالت تجربی اس . فاحشی داشته باشد - حال جهت طراحی و نیز تعیین وضعیت کارکرد اجکتـور مـوردنظر مـی 1]. [ انطباق نسبتاً خوبی با داده هاي عملی دارد2شماره

.توان از دستورالعمل ذیل جهت تعیین ابعاد نازل و شیپورك استفاده نمود نیز قطـر نـازل DD و Dn دبی جرمی و فشار مکش و Pb و Wbتیب دبی جرمی و فشار سیال محرك و به تر Wa ، Paدرصورتیکه

:دهیم فشار خروجی باشد، مراحل ذیل را انجام میP3و شیپورك و کنیم و سپس در سمت راست نمـودار باتوجـه بمیـزان را با استفاده از شرایط عملیاتی موجود محاسبه می Pa/Pb و P3/Pbنسبت -1

.آوریم که نسبت سطح مقطع شیپورك به سطح مقطع نازل است رابدست میAD/An، میزان cp/cr = Kنسبت

.خوانیم را میWb/Wa قبلی میزان K در Pb/Pa و AD/Anسپس در سمت چپ نمودار با داشتن نسبت -2

.آوریمست میمورد نیاز را بد) Wa(توان میزان سیال محرك می) Wb(با داشتن میزان سیال مکش -3

بـا اسـتفاده از معادلـه ) Dn(اندازه قطر نـازل ) Pa-P3(و افت فشار سیال محرك در اجکتور ) Wa(با داشتن میزان سیال محرك -4 . قابل محاسبه استOrifice Sizingبرنولی و یا نرم افزار

].1[ قطر شیپورك نیز قابل محاسبه خواهد بودAD/An و نسبت Dnبا داشتن -5 و ( psig 250-150 ) مترمکعب در ساعت گاز آغاجاري با فشار 70 000 مصرف روزانه حدود بهاز سوي دیگر با عنایت

:شرایط عملیمحاسبات با استفاده از اطالعات ذیل سیستم بازیافت گازهاي مشعل توسط مکنده متراکم کننده طراحی مفهومی گردیدکـه اطالعـات

.ردیده استآن در ذیل ارائه گ . فشار سیستم مشعل و میزان گاز قابل بازیافت -1 . فشار و میزان گاز پرفشار محرك موجود جهت اطمینان از تأمین توان الزم جهت فشرده نمودن گاز مشعل توسط مکنده -2 . میزان گاز فشار متوسط قابل مصرف -3 .متوسط جهت حصول اطمینان ازتوان انتقال گازها در خطوط شبکه، ابعاد و فاصله خطوط مشعل ، گاز فشرده و گاز فشار -4

اطالعات طراحی اولیه-2جدول EJECTOR SIZING PSIA PSIA M3/H MMSCFD INCH Pa Pb Pa/Pb A2/At Wb/Wa Wb Wa Dt D2

165 20 8.25 3 0.08 1500 15,894,000 1"*4 1.732051 315 20 15.75 7 0.2 1500 6,357,600 0.5 "*4 1.322876

P2

Pa P3 Dt Pb D2



نـازل Psig 300 نسبت فشار تست مکنـده Psig150 از سوي دیگر با توجه به پایین تر بودن فشار شبکه تامین کننده گاز پاالیشگاه کنده با فشار محرك پایین تر نیز بررسی شود که خوشبختانه تحت فشار پـایین تـر گاز محرك افزایش قطر داده شد تا توان و کارایی م

گ از و نیـز بازیافـت میـزان مـصرف گـاز و کاهش فشار گاز محـرك Dtچرا که با افزایش قطر نازل نیز مکنده کارآیی مناسبی داشت،

.ثابت باقی ماند Test2مشعل مطابق جدول ذیل :مراحل انجام کار

:ابع و طراحی اولیهگرد آوري من-1 JPT ONLINE , RELIANCE INDUSTRIESابتدا با توجه به جستجوي شبکه اینترنت چندین شرکت آمریکـایی نظیـر

LTD. که داراي تجربه کافی در خصوص استفاده از مکنده ها جهت بازیافت گـاز مـشعل و بخـارات مخـازن نفتـی بودنـد شناسـایی پس از حـصول اطمینـان از عملکـرد و نمونـه هـاي عملیـاتی، طراحـی اولیـه . شناسایی گردیدند ومدارك و نیازمندیهاي شبکه بازیافت

.مکنده ها با توجه به فشارها و مقادیر گاز موجود برابر جدول صورت پذیرفت : ساخت و نصب مکنده آزمایشی-2

اراي تجربـه کـافی در زمینـه طراحـی و سـاخت جهت انجام مراحل اجرایی با توجه به نیاز به ساخت مکنده از شرکت کارا تهویه کـه د

شرکت مذبور با توجه به تجارب قبلی متقاضی مجوز ساخت مکنده . مکنده می باشد، تحت یک طرح پژوهشی دعوت به همکاري شد هاي بـا توجـه بـه فـشار . کوچک آزمایشی شدتا از اطالعات بدست آمده از مکنده با افزایش مقیاس مکنده هاي اصلی را طراحی نماید

فـوق با توجه به شبیه سـازي انجـام شـده و جوابهـاي بدسـت آمـده برابـر جـداول .موجود مکنده آزمایشی طراحی، ساخته و نصب شد .کارآیی مناسبی جهت مکش گاز مشعل داشت



: سیستم هاي ایمنی و طراحی اصولی-3

یشگاه می شود تمهیـدات ذیـل جهـت ایمـن سـازي شـبکه با توجه به اینکه اجراي این طرح موجب تغییر در فشار شبکه گاز مشعل پاال .مشعل باید مد نظر قرار گیرد

).روي مسیر مشعل( در نظر گرفتن مسیر برگشتی گاز با سیستم کنترل مناسب جهت تنظیم فشار مکش-الفش فـشار شـبکه از ه بـوده و در صـورت کـاه ادر نظر گرفتن شیر اطمینان مناسب که عملکرد آن تثبیت فـشارشبکه مـشعل پاالیـشگ -ب

.سیستم پرفشار موجود فشار مورد نیاز مشعل را تامین نماید . جهت افزایش ضریب ایمنی شبکه مشعلSeal Pot)( افزایش ارتفاع سطح آب مخازن هوابند آبی -جصـورت جهت کاهش نوسانات فشار شبکه مشعل و افزایش بازیافـت گازهـاي مـشعل در ( Balance seal tank) در نظر گرفتن-د

.لزوم مجموعه بازیافت گاز مشعل در مرحله طراحـی مفهـومی بـوده PFD, P&ID , PLOT PLAN با توجه به موارد فوق نقشه هاي

بـدیهی اسـت مـسئولیت .مدارك مناقصه تهیه خواهد شـد ،Packageکه با مشخص شدن ابعاد اولیه تجهیزات و خطوط لوله ارتباطی بعهده پیمانکار اجرائی برنده مناقصه بوده کـه مـی بایـست تجربـه (Detail Design)ی تفصیلی و طراح (Basic)طراحی اصولی

.کافی در این زمینه داشته باشد :نتیجه گیري

با توجه به اطالعات فوق مکنده ها و تسهیالت جانبی جهت ایمن سازي شبکه مشعل تعیین و بـرآورد هزینـه گردیـد کـه بـا توجـه بـه دالر 2 000 000 دالر تخمین زده شده این در حالی است که در مقایسه بـا مبلـغ 100 000 موجود هزینه اي کمتر از اطالعات اولیه

آب و برق نخواهد بودUnillity در این سیستم نیازي به Liquid ringمورد نیاز جهت کمپرسورهاي

کارشناس مهندسی طرحها,سیدهادي جعفرنیا زهرا هالکویی، کارشناس مهندسی پاالیش

کارشناس تحقیق و توسعه,ورپ شیر ولی عباس



: منابع

1) Ernest E. Ludwig, " Ejector and Vacuum System" , "Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants" , Chapter 6 , PP.206-238 , 1984

2) Elliott, " System Jet Ejector and Barometric Condenser " , Instruction Book Information , PP.D1-D9, E1-E5 , 1972

3) G.J.van wylen , R.E. Sonntag , "Fundamentals of Classical Thermodynamics", P.P.571-590, 3 RD

Edition, 1985

4) U.S.Enviroment Protection Agency, "Control of Refinery Vacuum Producing System" , P.P 2-1 , 2-6 , October 1977

5) David B.Birgenheier and Thomas L.Butzbach, "Designing System Jet Vacuum System" , Chemical

Engineering, P.P2-5 , July 1993

6) J.R Lines and L.L.Frens , "Troubleshooting crude Vacuum Tower Overhead Ejector System", Hydrocarbon Processing, P.P 1-7, March 1995

7) Croll Reynolds, "Steam Ejector Pumps and Ejector & Steam Ejector Theory , http://www.croll.com

8) J.R Lines and R.T.Smith , "Ejector System troubleshooting ", Hydro carbon Engineering , 1997

9) EW Bank 7 Partners, " Operating Manual" , No.2 Power Station, Abadan Refinery, October 1959


http://www.croll.com


N 2SUPPLY

D.M.WATERSUPPLY

N4

N3FC

HS

CLOSE

XY

XV

OPEN/CLOSE

S

RO

SG

RO PSL PI

VENT

PAL

PSLL

l

l

l

F

PT

TI

TE

PI

N1

GAS INLET

HS

PIC

LIC

N6

N2

N5

N7

N10

l

l

F.O.

CLOSE

XY

PY

S

l

AUTO/MANOPEN/CLOSE

L

DRAIN DRAIN

PV

PSV

VENT VENTVENT

l

l

l

l

l

l

DRAINDRAIN DRAIN

H

L

LICMC-01

SG

M

C-01

l

CWS CWRN8 N9

DRAIN

FSLL FI

E-01F

INSTRUMENTAIR

N11 TO INSTRUMENT AIR UTILITIES

PACKAGE SUPPLY LIMIT

LT LG

LSLL

PSHH

TETI

D-01DRAIN

VENT

VENT

S

DRAIN DRAIN

DRAIN DRAIN

S

LSHH

LSLL

DARIN

LG LT

DARIN

DARIN H

L

F.C.

CLOSE

CLOSE

XY

LY

LV

F.C.

LY

DRAIN

CONd.

H20

TO SWS

HC DISCHARGE

GASOUTLET

TOFLAREHEADER

LV

XY

F

PIAB 1500

8''

6''

2''

3/4''

1 12 ''

HOLD

2''

4''

2''

4''

1''

EXPLANATION SYMBOLS

INSTRUMENTATION & LOGIC FUNCTION SYMBOLS LINES VALVES & OTHER ACCESSORIES SYMBOLS

S

( * )

LOCAL MOUNTED

COMPRESSOR TRIP LOGIC (ESD)

DCS

I

PNEUMATIC CONTROL VALVE

SOLEN0ID VALVE

'' Y '' TYPE STYRAINER

WIRE MESH DEMISTER

PRESSURE SAFFTY VALVE

TEMPORARY STRAINER

MAIN PROCESS LINE

SECONDARY PROCESS LINE

EL . LINE

PNEUMATIC LINE

TUBING

ISOLATING VALVE

PEGULATION VALVE

CHECK VALVE

PNEUMATIC ON/OFF VALVE

REMARKS

VALVE OPEN IN OPERATION

VALVE CLOSED IN OPERATION

UP TO 1 12 '' FLANGE RATING IS ANSI 600 # RE

NOZZLES

N1

N2

N3

N4

N5

N6

N7

N8

N10

N11

#

N9

DESCRIPTION ANSI CLASS

GAS INLET ANSI 150 RF

GAS OUTLET ANSI 150 RF

D.M.WATERSUPPLY

ANSI 150 RF

N2 SUPPLY ANSI 600 RF

GAS INLET ANSI 600 RF

T0 FLARE HEADERANSI 150 RF

H2O DISC.TO SWS ANSI 600 RFANSI 150 RF (*)

CWSANSI 150 RF

CWR ANSI 150 RF

DRAINANSI 150 RF

INSTUMENT AIRANSI 600 RF

SIZE

6''

1 12 ''

2''

6'' 6''

1''

3/4''

10''

2''

A badan Oil Refining Co.NIORDC

2 ''



FIG. 10-102 Design curves for optimum single-stage ejectors. [DeFrate and Hoerl, Chem. Eng. Prog., 55, Symp. Ser. 21, 46 (1959).]



. اطالعات طراحی و نتایج عملی بدست آمده پاالیشگاه در دست انجام است-2جدول

PSIA PSIA PSIA Dt mm D2 mm A2/At kg/H kg/H SCFD SCFD

P3 Pa Pb Pb/Pa P3/Pb Wb/Wa Wb Wa Wb Wa DESIGN 64.7 265 14.7 0.055472 4.401361 11 30 7 0.11 148 1,344 125,362 1,139,659 TEST1 64.7 265 14.7 0.055472 4.401361 15 30 4 0.15 120 2434 101,722 2,063,199 TEST2 64.7 205 14.7 0.071707 4.401361 16.5 30 3.3 0.05 120 2434 101,722 2,063,199 TEST3 64.7 165 14.7 0.08909 4.401361 20 30 2.25 * * * * *

تست مربوطه با توجه به برنامه تعمیرات سیستم مشعل*



زﺎﺳ ﻢﮐاﺮﺘﻣ يﺎﻫهﺪﻨﮑﻣ ﻂﺳﻮﺗ ﻞﻌﺸﻣ يﺎﻫزﺎﮔ...

Documents