پایان نامه با کلمات کلیدی آلاینده ها، بهبود عملکرد، عملکرد کارکنان، ارزش افزوده

دانلود پایان نامه ارشد

دائم یک شعله در بالای فلر وجود داشته باشد تا گازهای آلوده و سمی نتواند بدون احتراق وارد اتمسفر شوند. بدین منظور لازم است پایلوت های همیشه روشن در کنار آتشخان نصب شوند. این پایلوت ها به وسیله سیستم دستی یا سیستم اتوماتیک روشن می شوند. در سیستم اتوماتیک، از یک دستگاه تشخیص شعله نظیر سنسور با اشعه مادون قرمز و برای فلرهای زمینی از سنسور با اشعه ماوراء بنفش استفاده می گردد.

شکل 7 – شماتیک نوک آتشخان یک فلر مجهز به عامل اختلاط بخار[4]
8) سیستم کنترل
کنترل سیستم فلر می تواند کاملاً اتوماتیک و یا دستی باشد. اجزا یک سیستم فلر که می توانند بطور اتوماتیک کنترل شوند، شامل سوخت کمکی، تزریق بخار و سیستم تولید جرقه است. مصرف سوخت کمکی را می توان با اندازه گیری دائم میزان فلردهی و میزان محتوای انرژی آن، حداقل نمود. برای این کار، مقدار سوخت گازی به طور اتوماتیک بر مبنای ایجاد حداقل حرارت لازم Btu/scf 300 در فلر با بخار اختلاط کننده تنظیم می گردد . به همین صورت، میزان بخار تزریقی براساس میزان فلردهی و مشاهده دود در شعله، کنترل و بهینه می گردد. در پیوست الف 2- شمایی از نصب تجهیزات و سیستم های کنترل یک نمونه فلر مرتفع با کمک کننده بخار ارائه شده است.

2-1-3- مکانیزم احتراق سیستم فلر
در فلرها، عمل احتراق توسط یک شعله پیش رو صورت می گیرد. هوا از مرز مواد سوختنی و محصولات حاصل از سوختن عبور کرده و به طرف مرکز جریان مواد سوختنی حرکت می کند. در این حالت پوششی از مخلوط هوا و گازهای قابل اشتعال در اطراف گازهای سوختنی تشکیل می شود که شعله پیش رو نام دارد. مخلوط هوا و گازهای قابل اشتعال در اثر جرقه، یک ناحیه شعله پایدار در اطراف گاز قابل اشتعال و در بالای نوک شعله ایجاد می کنند.
جریان گازهای اتلافی ارسالی به فلر برای ایجاد شعله ای پایدار و احتراقی کامل، باید دارای حداقل ارزش حرارتی BTU/SCF250-200 باشند )به عبارت دیگر دارای حداقل ارزش سوختی معادل 7500 تا 9300 کیلوژول بر مترمکعب (kJ/m3) باشند(؛ در غیر اینصورت نیاز به اضافه نمودن سوخت کمکی وجود دارد. در برخی موارد حتی با وجود اینکه گازهای اتلافی فلر دارای ارزش حرارتی کافی مورد نیاز می باشند، باز هم نیاز به سوخت کمکی وجود خواهد داشت. به عنوان مثال، اگر نیتروژن سوخت مرزی موجود باشد، فلرینگ آمونیاک با ارزش حرارتی kJ/m313600 (BTU/SCF 365) نیاز به ارزش حرارتی بیشتری برای به حداقل رسانیدن تشکیل اکسیدهای نیتروژن((NOX خواهد داشت [40] .

2-1-4- انتشار آلاینده های فلر
انتشارات ناشی از فلرینگ شامل ذرات کربن )دوده(، هیدروکربن های نسوخته، CO و سایر هیدروکربن های سوخته شده جزئی، تغییر یافته می باشد. آلاینده ها همچنین شامل NOX می باشد، و اگر ترکیبات حاوی گوگرد نظیر سولفید هیدروژن و مرکاپتان ها فلر شده باشند، شامل دی اکسید گوگرد SO2 خواهد بود. مقدار تولید انتشارات هیدروکربن ها متناسب با درجه احتراق می باشد. درجه احتراق به مقدار زیادی به نرخ و میزان اختلاط سوخت هوا و به دماهای شعله به دست آمده و حفظ شده بستگی دارد[41] .جدول 3 معرف ضرایب انتشار آلاینده های فلر می باشد، و جدول 4 معرف داده های مربوط به ترکیب گازهای منتشر شده که از آزمایش های آژانش حفاظت از محیط زیست امریکا بدست آمده می باشد.
در گازهای اتلافی فلر که شامل ترکیبات نیتروژنی نیستند، باز هم NO از ترکیب نیتروژن اتمسفریک با اکسیژن یا بوسیله واکنش میان رادیکال های هیدروکربنی آزاد شده در محصولات احتراق و نیتروژن اتمسفریک، از طریق مراحل میانی HCN ، CN و OCN ، تشکیل می گردد. میزان SO2 انتشار یافته بستگی مستقیم به میزان گوگرد موجود در گازهای فلر شده دارد[42] .
جدول 3 -ضرایب انتشار آلاینده ها برای عملکرد فلرها )رتبه انتشار آلاینده ها: (B
ترکیب
ضریب انتشار (lb/〖10〗^6 BTU)
مجموع کل هیدروکربن ها**
0.14
مونوکسید کربن
0.37
اکسیدهای نیتروژن
0.068
دوده***
274-0
* بر مبنای آزمایش های انجام شده با استفاده از پروپیلن خالص شامل 80 % پروپیلن و 20 % پروپان
* *اندازه گیری شده بر مبنای معادل متان
*** مقادیر غلظت های دوده: فلرهای غیر دودزا، صفر میکروگرم در هر لیتر(μg⁄L)، فلرهای با دود کم،40(μg⁄L)، فلرهای با دود متوسط،(μg⁄L) 177،و فلرهای بسیار دودزا،(μg⁄L) 2 .
جدول 4 – ترکیبات هیدروکربنی گازهای انتشار یافته فلر[43]
ترکیب
درصد حجمی (%)

میانگین
محدوده
متان
55
14-83
اتان/اتیلن
8
1-14
استیلن
5
0.3-23
پروپان
7
0-16
پروپیلن
25
1-65
* ترکیبات ارائه شده برابر میانگین نتایج بدست آمده از تعدادی از آزمایشها تحت مجموعه ای از شرایط بدین شرح می باشد: فلر با کمک کننده بخار با استفاده از خوراک ورودی با BTU بالا؛ با کمک کننده بخار با استفاده از خوراک ورودی با BTU پائین؛ فلر با کمک کننده هوا با استفاده از خوراک ورودی با BTU بالا؛و فلر با کمک کننده هوا با استفاده از خوراک ورودی با BTU پائین. در تمام آزمایشات، گاز اتلافی گازی مصنوعی شامل مخلوطی از پروپیلن و پروپان بوده است.

2-2- روش های کاهش تولید و بازیابی گازهای ارسالی به فلر
به طور کلی این روش ها در دو دسته ذیل تقسیم بندی می شوند، در این تحقیق به روش های دسته دوم یعنی روش های بازیابی گازهای ارسالی به فلر و ارزیابی فنی و اقتصادی آنها پرداخته خواهد شد.

2-2-1- انتخاب راهکار مناسب
اولین گام در انتخاب و ارائه راهکار مناسب به منظور کاهش و بازیابی گازهای ارسالی به فلر، شناخت فرآیند تولید، توزیع و مصرف گازهای فلر می باشد. مطالعه کامل سیستم فلر از مبدا تا مقصد، مسیر را برای ارائه راهکارهای کاربردی هموار می نماید. سه قسمت اصلی فرآیند فلر عبارتند از:
فرآیند به عنوان منشاء تولید کننده گازهای فلر
شبکه جمع آوری به عنوان واسط انتقال گازها به مشعل
سیستم فلر به عنوان مصرف کننده نهایی گازها

شکل زیر نمای کلی سیستم فلر را نمایش می دهد، در این شکل سه قسمت اصلی فرآیند فلر مشخص شده است.

شبکه جمع آوری

شکل 8 – سه قسمت اصلی سیستم فلر[1]

راهکارهای کاهش و بازیابی گازهای فلر در هر یک از سه قسمت اصلی سیستم فلر قابل ارائه و اجرا می باشد.
بخش فرآیند: به طور کلی می توان گفت همیشه بهترین راهکار، جلوگیری از تولید گازهای فلر می باشد. لذا اگر بتوان فرآیند را به گونه ای اصلاح نمود که نرخ تولید گازهای فلر حداقل شود، اقتصادی ترین و مطمئن ترین راهکار انتخاب گردیده است.
شبکه جمع آوری: گاهی اصلاح فرآیند در جهت کاهش تولید گازهای فلر با محدودیت هایی مواجه می گردد. در این حالت می توان از راهکار دیگری تحت عنوان بازیابی گازها بهره برد. همان گونه که از نام آن مشخص است در این حالت، تجهیزات بازیافت در مسیر انتقال گازهای ارسالی به فلر قرار گرفته و گازها را به محصولاتی با ارزش افزوده و یا قابل استفاده در فرآیند تبدیل می نماید.
سیستم فلر: یکی دیگر از راهکارهای مهم به منظور کاهش گازهای ارسالی به فلر، اصلاح سیستم فلر می باشد. در این روش تجهیزات، عملکرد آنها و سیستم های کنترلی و نظارتی سیستم فلر مورد ارزیابی قرار گرفته تا راهکارهای کاهش گازهای فلر ارائه گردد. مزیت جانبی انجام این فعالیت، به حداقل رسانیدن آلاینده های زیست محیطی در نتیجه بهبود سیستم فلر خواهد بود.
از آنجا که اغلب سیستمهای فلر از ابتدا کامل طراحی می شوند لذا پتانسیل صرفه جویی در قسمت سوم ناچیز می باشد. با توجه به موارد مذکور می توان گفت فعالیت های کاهش گازهای ارسالی به فلر بیشتر در بخش اصلاح فرآیند و همچنین بکارگیری سیستم های بازیافت در شبکه جمع آوری و انتقال متمرکز می گردد. در ادامه راهکارهای پیشنهاد شده در هر یک از این سه قسمت به صورت کامل ارائه شده اند[1] .

2-2-2- روش های کاهش تولید گازهای ارسالی به فلر از طریق بهبود شرایط فرآیندها
همانطور که پیش تر گفته شد در هر فرآیند شیمیایی، گازهای مازاد قابل احتراق هم در حالت عملیات عادی کارخانه و هم در حالتی که عملیات فرآیندی کارخانه با مشکل مواجه است، به شبکه مشعل تخلیه می گردد. منابع تولید کننده گازهای مذکور بطور کلی شیرهای کنترل، شیرهای اطمینان، کمپرسورها، واحدهای آب ترش کارخانه و سایر موارد دیگر می باشد. با افزایش تولید و عمر واحد و نیز عدم راهبری مناسب توسط کارکنان عملیات، گاز های زاید بیشتری تولید می شود که باعث افزایش حجم گاز های سوخته در مشعل می گردد. در طراحی واحد مقدار اسمی جریان دائمی ارسال گاز مشخص می شود و مقدار گاز های تولیدی قابل پیش بینی است، تنها در مواردی که میزان گاز های تولیدی از مقدار طراحی بیشتر باشد باید بررسی گردد. در شرایط اضطراری و متغیر نحوه عملکرد کارکنان و شرایط عملیاتی نقش کلیدی دارند. تناوب توقف و از کار افتادن واحد یا تغییر زیاد مقدار گاز های زاید تولیدی نشان دهنده عملکرد واحد می باشد. مشکلات واحد ها ناشی از راهبری نامناسب و یا درست نبودن پارامتر های کنترلی می باشد که با باز بینی کامل واحد شناسایی و برطرف نمودن مشکلات امکان پذیر میباشد[33].
شناسایی کامل هر یک از موارد مذکور کمک خواهد نمود تا راهکارهای کاهش گازهای ارسالی به فلر شناسایی و ارائه گردد. از آنجا که شناسایی این منابع نیازمند آشنایی با فرآیندهای شیمیایی موجود در کارخانه مورد نظر می باشد، لذا بهره گیری از تجربه عملیاتی اپراتورها در اجرای راهکارهای نهایی از اهمیت بالایی برخوردار است. در ادامه راهکارهای کاهش تولید گازهای فلر از طریق بهبود شرایط فرآیندها ارائه گردیده است[44] .
جلوگیری از نشتی شیرهای اطمینان و سایر وسائل مشابه
جلوگیری از نشتی در کمپرسورها
اصلاح فرآیند واحدهای آب ترش
جایگزینی هیدروکربن استریپ کننده با نیتروژن
جایگزینی هیدروکربن پوشاننده با نیتروژن
اصلاح ظرفیت تجهیزات
استفاده از اندازه گیرهای جریان چندفازی
استفاده از پمپ های چندفازی

2-2-3- کاهش تولید گازهای فلر از طریق بهبود عملکرد سیستم فلر
یکی دیگر از روش هایی که به صورت غیر مستقیم بر کاهش گازهای فلر تاثیر می گذارد، بهبود عملکرد تجهیزات سیستم فلر نظیر جداکننده، آب بند مایع و غیره می باشد. بررسی ها نشان می دهد بیشترین پتانسیل صرفه جویی در این روش، کاهش گازهای تخلیه به عنوان گاز سوختی قابل استفاده در واحد می باشد. زیرا ترکیب گازهای فلر اغلب از نوع گازهای سوختی می باشد و هر گونه اقدامی در جهت کاهش میزان مصرف سوخت در واحد می تواند به معنای کم نمودن گازهای فلر تعبیر گردد.

1) کاهش گازهای تخلیه: دو روش عمده مورد استفاده جهت کاهش گاز تخلیه عبارتند از [1] :
کاهش جریان مورد نیاز گاز تخلیه با نصب آب بند گازی
کاهش گاز تخلیه با نصب ادوات کنترلی در مسیر فلر
2) وضعیت سر مشعل: بعضی از مشعل ها به علت خرابی سر مشعل گاز اضافی می سوزانند. با تغییر یا تعویض آنها، گاز پرج شده کاهش پیدا خواهد کرد. بر حسب اینکه اندازه مشعل چقدر باشد مقدار تقریبی 0.1 تا 0.5 میلیون فوت مکعب در روز گاز از مشعل آسیب دیده صرفه جویی می شود.
3) جایگزینی پرج هیدروکربن با پرج نیتروژن: مقدار قابل توجهی از گازی که سوزانده می شود ناشی از پرج مشعل می باشد. چنانچه نیتروژن موجود باشد، می تواند به عنوان جایگزینی مناسب و تمیز مورد استفاده قرار گیرد. در غیر اینصورت واحدی کوچک برای تأمین نیتروژن مورد نیاز می تواند خریداری شود. چنانچه مقدار نیتروژن کمتر از مقدار مورد نیاز برای پرج سیستم مشعل بود، هیدروکربن)معمولاً گازطبیعی( به عنوان گزینه اضطراری می تواند بکار آید. بر حسب اندازه مشعل مقدار تقریبی0.3 تا 0.05 میلیون فوت مکعب گاز در روز صرفه جویی خواهد شد[45].

4) اصلاح یا جایگزینی پیلوت های مشعل: ممکن است تعدادی از پیلوت ها قابل اطمینان نبوده و یا آسیب دیده باشند. با تعویض یا اصلاح پیلوت ها مقدار 0.05 تا 0.01 میلیون فوت مکعب گاز به ازای هر مشعل صرفه جویی خواهد شد.

5) اصلاح یا جایگزینی سیستم های جرقه زنی: سیستم های جرقه زنی به علت

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه با کلمات کلیدی زیست محیطی، نفت و گاز، هزینه نگهداری، دی اکسید کربن Next Entries پایان نامه با کلمات کلیدی جمع آوری اطلاعات، آلودگی محیط زیست، عملیات پالایش، توجیه اقتصادی