شیرآلات فشار شکن ( Pressure Reducing valve)

شیر فشار شکن

در صنایع گوناگون برای حفظ ایمنی خطوط پایپینگ از شیرآلات خاصی استفاده می شود که از جمله آن ها می توان به شیر فشار شکن و شیر اطمینان اشاره کرد. برای کاهش فشار یا Overload در تجهیزات تحت فشار از شیرآلات فشار شکن یا Pressure Reducing valve استفاده می شود. شیر فشار شکن یا PRV فشار ورودی خود را به یک فشار ثابت در خروجی کاهش داده و باعث شده که نوسانات فشاری در ورودی شیر دمپ شوند.

شیر فشار شکن چیست؟

شیرهای فشار شکن یا کاهنده فشار در واقع نوعی از شیرآلات اتوماتیک کنترلی هستند که عمدتاً برای انجام فرایند خود نیاز به حضور اپراتور ندارند. شیرهای فشار شکن به دو دسته کلی پایلوت دار و بدون پایلوت تقسیم بندی می شوند. شیرهای فشار شکن معمولی یا بدون پایلوت عمدتاً برای بارهای فشاری کم مورد استفاده قرار می گیرند.

مزایای شیر فشار شکن

مزایای استفاده از PRV ولوها در سیستم لوله کشی به شرح زیر می باشد.

  • رسیدن به جریان سیال با فشار ثابت در خروجی سیستم
  • کاهش اثراتی مانند ضربه قوچ و سر و صدای خط لوله
  • کاهش مصرف انرژی و هزینه های ناشی از نوسانات فشار
  • عدم آسیب به تجهیزات حساسی مانند مخازن، تانک، مبدل و ….

مزایای شیرهای فشار شکن بدون پیلوت

  • هزینه خرید شیرآلات فشار شکن بدون پیلوت ارزان تر می باشد.
  • حجم و سایز فشرده و کوچک
  • نصب و راه اندازی آسان نسبت به نوع پایلوت دار
  • تعمیر و نگه داری آسان

معایب شیرآلات فشار شکن بدون پیلوت

بزرگترین معایب شیرآلات فشار شکن بدون پیلوت تغییرات فشار تنظیم شده به مرور زمان نسبت به نوع پیلوت دار می باشد.

شیرآلات فشار شکن پیلوت دار برای جریان فشارهای بالاتر به کار می روند.

مزایای شیرهای فشار شکن پیلوت

مزایای شیرهای فشار شکن پیلوت دار به شرح ذیل می باشد.

  • مدار کنترل فشار بسته
  • پاسخ بسیار سریع به تغییرات فشار ورودی سیستم

معایب این نوع از شیرآلات PRV سایز بسیار بزرگ آن ها، تعمیرات سخت و هزینه بر، داشتن تجهیزات جانبی بسیار زیاد، قیمت زیاد و … می باشد.

تفاوت شیر فشار شکن با شیر اطمینان

تفاوت اصلی شیرهای فشار شکن با شیرهای اطمینان این است که شیرهای اطمینان مسیر تخلیه را به یک مسیر فرعی و متفاوت از خط اصلی انتقال می دهند. در واقع شیرآلات اطمینان یا همان Safety valve ها یک نقطه تنظیم یا Set point دارند که در صورتیکه فشار خط لوله یا تانک یا مخازن تحت فشار و سایر تجهیزات به بالاتر از ست پوینت ورود شیر اطمینان در مسیر قرار می گیرد و مسیر خروجی آن باز می شود. مسیر خروجی شیرهای اطمینان یا سیفتی ولو می تواند برای سیال هایی مانند هوا به اتمسفر باز شود یا برای سیال های گران قیمت و پر انرژی مانند بخار به خط فرعی باز شود و پس از انجام پروسس دوباره به خط اصلی مرجوع شود. در صورتیکه شیرهای فشار شکن PRV همواره در مسیر عبور جریان سیال قرار دارند و وظیفه آن ها کاهش فشار خروجی از شیر است و در طی این فرایند سیال درون مسیر اصلی باقی می ماند.

کاربرد

شیرهای فشار شکن در صنایع مختلف از جمله صنایع پتروشیمی، نفت، گاز، آب و فاضلاب و … مورد استفاده قرار می گیرند. این نوع از شیرآلات اتوماتیک از نقاط معمولی مانند آبگرمکن ها تا نقاط حساسی مانند ایستگاه تقلیل فشار گاز شهری مورد استفاده قرار می گیرند.

اجزای مختلف شیرآلات فشار شکن

اجزای مختلف شیرآلات فشار شکن

شیرآلات فشار شکن دارای یک فنر در قسمت فوقانی هستند که تعادل نیرو بین فشار فنر بر روی قسمت فوقانی دیافراگم و فشار جریان سیال بر روی قسمت تحتانی دیافراگم باعث عملکرد شیر پرشر ردیوس می شود.

  • بدنه

بدنه شیرآلات فشار شکن از متریال های مختلفی مانند چدن، برنج، فولاد، استنلس استیل ۳۰۴، استنلس استیل ۳۱۶، UPVC و PVDF ساخته می شوند. انتخاب جنس در شیرآلات فشار شکن مرتبط با نوع سیال عبوری از این تیپ از شیرآلات صنعتی می باشد. پارامترهایی مانند دما، فشار، نوع سیال، بحث خوردگی، درجه خطرناکی سیال (Toxic level)، رنج اختلاف فشار مابین ورودی و خروجی و … در انتخاب جنس بدنه شیرآلات پرشر ردیوس اهمیت بسزایی دارد.

  • اکچویتر یا عملگر

دیافراگم شیرهای فشار شکن و فنرهای مربوط به آن در قسمتی از شیر به نام عملگر هستند که وظیفه تنظیم تعادل بین فنر و نیروی وارده به سیت و پلاگ شیر را دارد.

  • فنر

فنر در شیرآلات کاهنده فشار از اهمیت بسزایی دارد. در واقع کنترل اختلاف فشار سیال ورودی شیر فشار شکن با فشار خروجی آن، تابعی از گام و طول فنر و همچنین سطح مقطع دیافراگم می باشد.

  • دیافراگم

ابعاد و اندازه دیافراگم مهم ترین پارامتر در انتخاب و خرید شیر فشار شکن می باشد. میزان اختلاف فشار در ورود و خروج شیر فشار شکن با دیافراگم مشخص می شود. دیافراگم در شیرآلات کاهنده فشار از یک طرف تحت فشار سیال و از طرف دیگر تحت فشار فنر شیر هستند. تعادل بین این دو نیرو باعث حرکت دیافراگم شیر به بالا یا پایین می شود. در شیرآلات فشار شکن مجرابند همان دیافراگم می باشد که مسیر سیال را باز یا بسته می کند و با این عمل فشار در خروج را کنترل می کند. دیافراگم در این نوع از شیرآلات از متریال هایی مانند EPDM و یا NBR و … ساخته می شود.

  • کانکشن

کانکشن شیرآلات فشار شکن می تواند به صورت فلنجی، جوشی، کلمپی و … باشد. شیرآلات فشار شکن برند سامسون عمدتاً دارای کانکشن های فلنجی می باشند. شیرآلات فشار شکن UPVC عمدتاً به صورت چسبی و مهره ماسوره ای استفاده می شوند.

  • تیوبینگ:

عمده شیرآلات فشار شکن دارای یک تیوب از جنس استنلس استیل هستند که قسمت دیافراگم را به بدنه جهت بالانس سیت و پلاگ متصل می کند.

برندهای سازنده شیرآلات فشار شکن

از مهم ترین برندهای سازنده شیرآلات فشار شکن یا پرشر ردیوس ولوها می توان به برندهایی چون SAMSON, MADAS, KROM SCHRODER، GEORGE FISCHER، STUBBE، GEMU،SPIRAX SARCO،EMERSON FISHER و … اشاره کرد.

فشار شکن های DP ۲۷ برند SPIRAX SARCO، فشار شکن DHV ۷۱۲ برند STUBBE، فشار شکن EMERSON FISHER ۶۲۷، فشار شکن SAMSON ۴۱۲۳ و … از نمونه های شیرآلات پرشر ردیوسینگ هستند.

استانداردها

شیرآلات فشار شکن یا پرشر ردیوسینگ ولوها می توانند تحت دو استاندارد محتلف DIN و ANSI تولید شوند. در استاندارد DIN عمده شیرآلات فشار شکن به صورت PN۱۶، PN۲۵، PN۴۰، PN۶۳ و … در استاندارد ANSI عمده PRV ها در فشارهای کاری ANSI ۱۵۰، ANSI ۳۰۰، ANSI ۶۰۰ و … ساخته می شوند.

نتیجه گیری

در مجموع، شیرآلات فشار شکن به منظور تثبیت فشار خروجی، فشار های ورود مختلف به خود را به یک فشار ثابت در خروجی تبدیل می کنند. تفاوت اختلاف فشار ورودی و خروجی شیرفشار شکن به پارامترهای مختلفی مانند اندازه دیافراگم، کلاس کاری شیر، پایلوت دار یا بدون پایلوت بودن شیر فشار شکن و … مرتبط است. شیرآلات فشار شکن یا کاهنده فشار می توانند به صورت برنجی، فولادی، چدنی، استنلس استیل، پلاستیکی و … ساخته شوند. شیرآلات فشار شکن به دسته بندی های مختلفی تقسیم می شوند که از جمله آن ها می توان فشار شکن integrated، فشار شکن Pilot operated PRV، فشار شکن بدون پیلوت Direct PRV را نام برد.

شیرهای ضد حریق بالای مخازن

شیرهای ضد حریق بالای مخازن:

shir_tanafosi

shir_tanafosi

مقایسه

شیر تنفسی:

تجهیزات ایمنی مخازن, شیر تنفسی, شیر تنفسی خلاء VACUUM RELIEF VALVE, شیرهای ضد آتش بالای مخازن, تجهیزات آتش نشانی, سیستم اطفای حریق

در صورتی که سیال درون مخزنِ مجهز به شیر تنفسی قابل احتراق باشد، بخار و یا گاز خروجی از شیر تنفسی ممکن است به هر دلیلی شعله ور شود. برای جلوگیری از این اتفاق از یک شعله‌ گیر روی شیر تنفسی یا شیر اطمینان فشار/خلأ استفاده می‌شود تا عملکرد ترکیبی این دو تجهیز از انفجار جلوگیری کند و ایمنی بیشتری را به وجود آورد. وجود یک شعله‌گیر روی شیر تنفسی (Breather valve-Flame arrester) از ورود شعله به داخل مخزن جلوگیری می‌کند و در صورت ادامه پیدا کردن احتراق، مانع از ایجاد فلش‌بک در اثر تداوم سوختن می‌گردد.

شیر تنفسی مدل SFB

شیر تنفسی
(Pressure and Vacuum Relief Valve)

شیر تنفسی (Breather Valve) یا شیر تخلیه فشار/خلأ (Pressure and Vacuum Relief Valve) یک تجهیز ایمنی است که به منظور محافظت از مخازن کم‌فشار و اتمسفریک بر روی آن‌ها نصب می‌شود. این شیرها که در صنعت با نام‌های دیگری همچون Rim ventو ریلیف ولو نیز شناخته می‌شوند، به سه نوع تخلیه فشار، خلاءشکن و ترکیب فشار/خلاء تقسیم‌بندی می‌شوند. این تجهیز ایمنی متناسب با شرایط کاری (فشار-دما) هر مخزن باید به‌طور سفارشی طراحی و ساخته شود. شرکت کره‌ای TECH نزدیک به نیم قرن است که در زمینه طراحی و ساخت تجهیزات ایمنی مورد استفاده در صنعت نفت و گاز فعالیت می‌کند. دقت بالا در طراحی فشار (set point) شیر تنفسی‌ باعث شده این تجهیز از عملکرد قابل قبولی در زمان افزایش و یا کاهش فشار در مخازن ذخیره برخوردار باشد.

کاربرد شیر تنفسی (Pressure and Vacuum Relief Valve)

وظیفه شیر تنفسی برقراری تعادل فشار در مخازن است. این تجهیز در زمان افزایش فشار (فشار مثبت) و یا کاهش فشار(فشار منفی) مخازن را در برابر انفجار و مچاله‌شدن، محافظت می‌کند. شیر تنفسی در تمامی صنایعی که در آن‌ها از مخازن کم‌فشار و یا اتمسفریک برای ذخیره و نگهداری محصولات استفاده می‌شود، کاربرد دارد. از جمله این صنایع می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
  • صنایع غذایی
  • صنایع دارویی و بهداشتی
  • صنایع سیلو سازی

استانداردهای ساخت شیرتنفسی

انتخاب سایز و تنظیمات فشار شیر طبق استاندارد API 2000 انجام می‌شود.

ویژگی‌های شیرتنفسی

  • پیشگیری از خطر آتش‌سوزی و انفجار مخازن ذخیره
  • بهره‌گیری از تکنولوژی‌های به‌روز و پیشرفته در فرآیند ساخت
  • استفاده از متریال باکیفیت و دارای استانداردهای جهانی
  • قابلیت نصب آسان بین اتصالات فلنج
  • قابلیت نصب به‌صورت سری با شعله‌گیر (Flame arrester)
  • تعمیرات و نگهداری آسان
  • طول عمر بالا

اجزا و متریال سازنده شیرتنفسی

از اجزای اصلی این تجهیز می‌توان به سیت (seat)، بدنه از جنس فولاد کربنی، پالت‌های وزنی و فنرها که به منظور کنترل فشار استفاده می‌شوند، اشاره کرد.

انواع شیرتنفسی

باتوجه به نوع، دما و فشار سیال درون مخازن، می‌توان شیر تنفسی متناسب را برای هر مخزن انتخاب کرد.

این شیرها در چهار نوع زیر در بازار موجود هستند:

  • شیر تنفسی فشار- خلاء
  • شیر تنفسی تخلیه فشار
  • شیر تنفسی خلاءشکن
  • شیر تنفسی فشار- خلأ با شعله‌گیر

در هر مدل بنا بر شرایط طراحی و کاری تجهیز، سیستم کنترل فشار می‌تواند متشکل از پالت وزنی و یا فنر و یا ترکیبی از هر دو (در مدل فشار-خلاء) باشد.

قیمت Rim vent

هر تجهیز ایمنی براساس کاربرد و نوع ساخت آن دارای معیارهای تعیین‌کننده‌ای است که در قیمت فروش آن تأثیرگذار است.

از جمله معیارهای موثر در محاسبه قیمت برای خرید Breather valve(شیر تنفسی) می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • سایز شیرتنفسی ( برحسب اینچ)
  • نوع عملکرد (تخلیه فشار، خلاءشکن و یا فشار/خلاء)
  • جنس(متریال) بدنه
  • جنس نشیمنگاه (سیت-seat)
  • جنس پالت‌های وزنی

انواع مدل ها:

شیر تنفسی مدل SFB

Pressure and Vacuum Relief

شیر تنفسی مدل SBG

Pressure Relief Valve

شیر تنفسی مدل SBV

Vacuum Relief Valve

شیر تنفسی مدل SBFV

Vacuum Relief Valve

شیر تنفسی مدل SBFJ

مدل SBFJ

شیر تنفسی مدل SBB

مدل SBB

شیر تنفسی مدل SBD

مدل SBD

پرژینگ (purging)

پرژینگ یا اکسیژن زدایی

پرژ پیگرانی

پرژینگ پیگرانی در تمیزکاری و پاکسازی خطوط لوله انتقال گاز و خطوط لوله پالایشگاه ها از رسوبات، گرد و غبار و ذرات خاک داخل لوله و باقیمانده ضایعات جوشکاری در لوله ها مورد استفاده قرار گرفته و در تمامی خطوط لوله هایی که انتقال گاز پس از التمام جوشکاری انجام می شود که در این روش ابتدا دستگاه پیگ در ابتدای خط لوله و درون لوله قرار گرفته و پس از بستن درب لوله و نصب کانکشن مربوطه با استفاده از فشار گاز نیتروژن دستگاه پیگ را به سمت جلو حرکت داده و ضایعات داخل لوله را به دهانه انتهایی لوله هدایت نموده و از آنجا خارج می کنند. دستگاه های پیگ انواع مختلفی دارند که بسته به نوع و اهمیت خط لوله ضمن تمیزکاری لوله ها در تعیین محل خوردگی و ثبت هندسه لوله ها نیز کاربرد دارند. دستگاه های پیگ با فشار گاز نیتروژن می توانند ده ها کیلومتر در خطوط لوله ها حرکت کنند.

دستگاه های پیگ با فشار گاز نیتروژن می توانند ده ها کیلومتر در خطوط لوله ها حرکت کنند.

پرژ Leek Test یا پرژ نشت یابی

خطوط لوله انتقال گازها معمولا پس از تعمیرکاری داخل لوله از ضایعات می بایست تست نشت یابی شده که در این نوع پرژ تعداد نیتروژن مورد نیاز با استفاده از اطلاعات طول لوله، قطر لوله و فشار مورد نیاز تست محاسبه شده و بوسیله اواپراتور (تبخیر کننده ها) و همچنین پمپ های فشارقوی، خطوط لوله و اتصالات مربوطه شامل فلنج ها، شیرآلات و سایر قطعات تست فشار شده که پس از اطمینان از تحمل فشار تعریف شده، خط لوله به بهره برداری رسیده و یا چنانچه لازم باشد تا خط لوله مدتی بلااستفاده مانده تا مابقی خط و یا سایر تجهیزات مسیر خط لوله آماده شود در این صورت یکی دیگر از انواع عملیات پرژ که اکسیژن زدایی می باشد بر روی لوله انجام شده که به منظور خارج کردن هوای داخل لوله انجام شده و پس از تزریق نیتروژن به داخل لوله سر و ته خط لوله بسته شده و جهت استفاده در آینده از پوسیدگی و زنگ زدن داخل لوله جلوگیری می گردد.

انواع دیگری از پرژینگ ها، پرژ مخازن ذخیره میعانات فوق سرد و یا گازهای قابل اشتعال بوده که جهت خالی کردن محفظه از مواد اکسید کننده و رطوبت داخل مخازن به کار می رود.

مورد دیگر پرژ ایجاد محیط خنثی در انبارهای کشتی های حامل آهن اسفنجی می باشد که به علت خاصیت خود اشتعالی آهن اسفنجی در زمان انبارش و حمل این محصول بوسیله کشتی، می بایست انبار کشتی ها به وسیله گاز نیتروژن پرژ شده و اکسیژن موجود درون انبارها تماما خارج شده تا از هرگونه آتش سوزی در انبارهای آهن اسفنجی جلوگیری شود. نیتروژن مورد استفاده در تمامی مراحل پرژ که وظیفه اکسیژن زدایی دارند می بایست دارای خلوص مناسب باشد که توسط کارفرما تعیین می شود.

نوع دیگری از موارد پرژینگ (purging) که در صنایع فولاد کاربرد دارد مربوط به دستگاه های الکتروموتور بوده که در انها از نیتروژن جهت فاز گازی سیلندرهای میراگر حرکت جهت مسترینک کردن حرکت قطعه متحرک و کنترل حرکت آن استفاده می شود.

نیتروژن یکی از گازهای رایج در عملیات پرژینگ بوده و در برخی از موارد از گاز آرگون نیز جهت این مهم استفاده می گردد.

در برخی از پروژه های با ظرفیت پائین، به جای استفاده از مخازن ذخیره مایع و تبخیر کننده جهت تبدیل مایع به گاز از سیلندرهای پرفشار و رگلاتور متناسب با فشار مورد درخواست استفاده می گردد.

در پروژه های با ظرفیت بالا که می بایست حجم بسیار زیادی از گاز پرژ شود از مخازن ذخیره و اواپراتور و پمپ تزریق متناسب با شرایط پروژه استفاده می گردد و نیتروژن مایع مورد نیاز توسط سمی تریلرها ( مخازن) به محل پروژه ارسال و مورد استفاده قرار می گیرد.

پرژ برای جلوگیری از احتمال وجود یا تشکیل یک مخلوط انفجاری هوا/گاز در خطوط مصرف کننده یا فضاهای محدود انجام می شود. در این پروژه ها پرژ به ۲ صورت جابجایی هوا یا گاز بی اثر توسط گاز سوختی یا جابجایی گاز سوختی توسط هوا یا گاز بی اثر صورت گرفته است. پرجینگ برای جابجایی هوا یا گاز بی اثر با گاز قابل احتراق باید بلافاصله پس از آزمایش موفقیت آمیز سفتی گاز انجام شود. در تمام این پروژه های پرژ روند پاکسازی و اکسیژن زدایی باید با دقت برنامه ریزی شود که شامل تعداد افراد مورد نیاز برای انجام ایمن پرژ می شود. همچنین هیچ کار دیگری جز پرژینگ در هنگام عملیات پرژ نباید صورت بگیرد تا ایمنی افراد و محیط حفظ گردد.

تا زمانی که یک منطقه پاکسازی تعریف نشده، ایمن نشده و از همه منابع اشتعال (مانند شعله های آتش، چراغ های راهنما، تابلو برق و غیره) پاکسازی نشده است، پرژینگ را شروع نمی کنیم. همچنین از استعمال دخانیات در داخل یا نزدیک محل پرژ خودداری می شود و برای نشان دادن این موضوع از علائم مناسب استفاده می کنیم. به افراد نگران اطلاع می دهیم که پرژینگ گاز انجام خواهد شد. تعداد کافی کپسول آتش نشانی مناسب تهیه و در نزدیکی نقطه پرجینگ قرار می دهیم. پرسنل باید با کاربرد آنها آشنا باشند.

چرا انتخاب پرژ برای جلوگیری از اشتعال پذیری حیاتی است؟

گاز پرژ بی اثر است یعنی این تعریف مربوط به یک گاز غیرقابل احتراق یا به طور دقیق غیر واکنش پذیر می باشد. متداول ترین گازهای تصفیه شده موجود در مقادیر زیاد ازت و کربن دی اکسید موجود می باشد. سایر گازهای بی اثر، به عنوان مثال : آرگون یا هلیوم ممکن است مورد استفاده قرار بگیرند. برخی از گازها هم مانند: نیتروژن و دی اکسید کربن در بعضی از کاربردهای گازهای پاک کننده نامناسب هستند، زیرا این گازها ممکن است با در معرض قرار گرفتن گرد و غبارهای ریز از فلزات سبک خاص در واکنش شیمیایی قرار گیرد.

از آنجایی که از گاز پرژ به عنوان یک گاز بی اثر مورد استفاده قرار می گیرد ممکن است روش پاک سازی اشتباه به زبان روزمره بی اثر خوانده شود. این سردرگمی ممکن است منجر به شرایط خطرناک شود. دی اکسید کربن یک گاز بی اثر و بی خطری برای پاکسازی است. دی اکسید کربن یک گاز بی اثر برای بی اثر کردن است زیرا ممکن است بخارات را مشتعل کرده و باعث انفجار شود.

استفاده از پرژ در چه صنایعی به کار می رود؟

هنگام جوشکاری فولاد ضد زنگ، تیتانیوم و سایر مواد مقاوم در برابر خوردگی، ایجاد یک محیط مناسب برای جوش از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا مقاومت در برابر خوردگی مورد نظر به آن بستگی دارد. در حین جوشکاری درز جوش گرم در معرض هوا قرار می گیرد و در صورت عدم محافظت اکسید می شود. برای این اکسیداسیون باید فکر چاره ای کرد. در ضمن جوشکاری خوب و موفقیت آمیز تا حدودی به ترکیبی از تجهیزات و تکنیک هایی هم بستگی دارد. از این رو فرآیند پرژ را در صنایع مختلف مانند کشیتیرانی، نیروگاه ها، پالایشگاه ها، کارخانه جات صنایع غذایی، خودروسازی و غیره که همگی از گازهای صنعتی استفاده می کنند بکار می گیرند.

در چه صورتی مراقب خطر پرژ باشید؟

در عمل پرژ از گاز قابل احتراق به هوا به ویژه زمانی که لوله کشی قدیمی انجام شده باشد، باید به خاطر داشته باشید که با پاکسازی تنها گازها و مواد فرار از بین می رود. احتراق مایع کشف نشده توسط جرقه های برگشت یافته به خط پاکسازی شده هنگام قطع ارتباط قابل اشتعال می باشد. این امکان وجود دارد که مواد قابل احتراق جامد پس از اتمام پاکسازی در خطوط خود باقی بمانند و آتش احتراق خودکار و به محض دسترسی به هوا فعال شود.

چرا انتخاب پرژ برای جلوگیری از اشتعال پذیری صورت می گیرد؟

ژنراتورهای گاز بی اثر

پرژ یک عمل اکسیژن زدایی قابل قبول است که از احتراق جلوگیری می کند. با احتراق سوخت های مختلف تولید می شود. این محصول احتراق را می توان در ژنراتورهای گاز بی اثر تهیه کرد. این ژنراتورهای گاز بی اثر می توانند برای تولید احتراق کاملا مناسب از گازهای سوختی یا روغن طراحی شوند. از آنجا که نیتروژن تقریبا ۸۰ درصد هوا را تشکیل می دهد، محصول تولیدکننده گاز بی اثر عمدتا ازت می باشد. اگر قصد دارید اطلاعات بیشتری در مورد ژنراتورهای گاز نیتروژن داشته باشید، به صفحه اصلی سایت سهیل گاز مراجعه فرمایید.

چه زمانی عمل اکسیژن زدایی صورت می گیرد؟

زمانی که یک مهندس روی لوله گازی که در حال قطع شدن و یا خارج شدن از سرویس است کار می کند، اول از هر چیزی باید خطوط لوله گازی را پاکسازی یا اکسیژن زدایی کند. یک پاکسازی به منظور خارج کردن گاز خطرناک از خط لوله صورت می گیرد. این کار با تزریق یک گاز بی اثر در لوله گاز انجام می شود. بعد از آن گاز بی اثر با گاز موجود در لوله ها مخلوط می شود. این مخلوط خطر قابل احتراق بودن را متوقف می کند که می تواند موجب خسارت های جانی و مالی بشود. بعد از انجام عملیات پرژینگ، یک مهندس دریچه بالادست را باز می کند تا اجازه دهد گازهای طبیعی وارد شوند. در نهایت پس از پاک شدن لوله ها از گاز، برای بررسی بیشتر تیم سهیل گاز با استفاده از تجهیزات تخصصی اقدام می کنند تا اطمینان حاصل شود هیچ خطری وجود ندارد تا لوله ها شارژ شوند و امکان اتصال های جدیدی باشد.

این عمل در زمان راه اندازی نیز انجام می شود. به عنوان مثال: پالایش روی لوله های جدید انجام می شود. این روش یکی از مهم ترین روش ها برای جلوگیری از انفجار زمان شروع کار می باشد.

عملیات پرژینگ چگونه انجام می شود؟

هنگام آفلاین کردن خط لوله گاز یا نصب خط لوله جدید، افراد باید ابتدا فضای محدود را با گاز بی اثر مانند نیتروژن اکسیژن زدایی کنند تا احتمال احتراق محدود شود. پس از پرژینگ خط لوله، کارگران باید فضا را برای وجود گازهای خطرناک آزمایش کنند. این همان چیزی است که به عنوان تست پرژ شناخته می شود. با این حال، این امر مشابه تشخیص گاز معمولی نیست. این خط لوله حاوی اکسیژن کمی و غلظت بالایی از گاز طبیعی است که می تواند به تجهیزات تشخیص گاز آسیب برساند.

چرا تنها تشخیص گاز کافی نیست؟

تست پرژ هنگام نصب یا جایگزینی خط لوله گاز طبیعی یا قرار دادن یک منطقه در معرض گاز آزمایشی جدید بسیار مهم است. این منطقه آسیب دیده را از گازهای دیگری که ممکن است با گاز جدید مخلوط شوند، پرژ می کند، که می تواند منجر به احتراق شود یا مخلوط گاز برای کارکنان آن محل را خطرناک سازد. آشکارسازهای گاز معمولی که به درستی برای تست پرژ نصب نشده اند ممکن است به دلیل قرار گرفتن در معرض بیش از حد، عمر حسگر را کاهش داده و آسیب ببینند. آشکارسازهای گاز معمولی از یک حسگر LEL استفاده می کنند که معمولاً از ۰ تا ۱۰۰٪ LEL (در واقع ۲.۵٪ حجم) خوانده می شود. یک خط گاز فشار قوی ممکن است تا ۱۰۰% VOL داشته باشد که در عرض چند ثانیه یک سنسور مهره کاتالیزوری معمولی را غیرفعال می کند. اگر تیم‌ها تست پرژینگ را انجام ندهند، تجهیزات تشخیص گاز آنها ممکن است آسیب ببیند یا خوانش‌های نادرست ایجاد کند.

بیشتر آشکارسازها و مانیتورهای گاز برای شناسایی آثار کوچک گازهای خطرناک طراحی شده اند. سنسورهای معمولی (دانه کاتالیزوری یا پلیستور) مورد استفاده در دستگاه به اکسیژن نیاز دارند تا به دقت میزان گاز موجود در هوا را ثبت کنند. هنگامی که در معرض غلظت های بالای گاز قرار می گیرد، حسگرها را تحت تأثیر قرار می دهد و در این فرآیند به دستگاه آسیب می رساند.

ممکن است برخی از تیم ها هنگام استفاده از این دستگاه ها برای تست پرژ، از آسیب رساندن به تجهیزات خود آگاه نباشند. حسگرها ممکن است پس از آن به درستی کار نکنند، که می تواند اعضای تیم را به خطر بیندازد.

از همین رو بهتر است تجهیزات تیم تست پرژینگ پیکربندی می شود. تیم پرژ وقتی ابزار تست پرژ را به همراه می آورد، را بر اساس کاری که می خواهد انجام دهد پیکربندی می کند. برای مثال، دستگاه‌هایی که شارژر و بسته‌های باتری دارند، انتخاب می کنند، بنابراین می‌توانند به طور مؤثر از این تجهیزات در این زمینه استفاده کنند.

برای تکمیل فرآیند تست پرژینگ، مراحل زیر را دنبال می کنند:

  • با پاکسازی خط لوله با نیتروژن (N2) شروع می کنند. از GX-2012 در % Vol. فقط (حالت پرژ) برای تأیید اینکه سطح اکسیژن در ۰.۵ یا کمتر است و قرائت گاز در ۲٪ یا کمتر است.
  • خط لوله را باز می کنند و با وارد کردن هوا به خط اصلی، فرآیند پرژینگ را شروع می کنند.
  • دوباره با نیتروژن پرژ می کنند و از GX-2012 در % Vol استفاده می کنند. حالت فقط برای تأیید اینکه سطح اکسیژن در ۰.۵٪ یا کمتر از این مقدار است.
  • شیر بالادست را باز می کنند تا خط لوله با گاز شارژ شود. از GX-2012 در % Vol استفاده می کنند تا اینکه قرائت گاز که ۹۸ درصد یا بیشتر است را بررسی کنند.

سهیل گاز- اکسیژن زدایی

تست پرژینگ چیست؟

تست پاکسازی فرآیندی است که در آن یک منطقه از همه گازها پرژینگ می شود تا مطمئن شوید که کدام گازها در سیستم انتقال گاز شما در حال حرکت هستند. در واقع تجهیزات تشخیص گاز شما هوایی که وقتی کارگران در داخل فضا هستند را تست می کند. برخی از گازها در معرض گازهای دیگر از بین می روند، یا خطرناک‌تر می‌شوند یا مایعات خورنده ایجاد می‌کنند. این امر می تواند به تجهیزات تشخیص گاز شما آسیب برساند و سلامت و ایمنی کارمندان شما را به خطر بیندازد.

پرجینگ این گازهای اضافی را از هوا حذف یا جابجا می کند، بنابراین با گاز مورد نظر مخلوط نمی شوند، مانند گاز طبیعی در خط اصلی یا گاز خطرناک دیگری در فضاهای محدود. نیتروژن رایج ترین و متداول ترین گاز پرژ است. پس از انجام پرجینگ، دریچه بالا باز می شود تا گاز طبیعی وارد شود، در حالی که یک شیر سرویس روی خط لوله متصل است، شکاف می خورد تا گاز خروجی یا نیتروژن آزاد شود. تست پرژ باید پس از انجام تعمیرات و نگهداری تکمیل شود تا مطمئن شوید تجهیزات تشخیص گاز به درستی کار می کنند.

این نیز بخشی از فرآیند کالیبراسیون منظم و تجزیه و تحلیل تجهیزات است، صرف نظر از اینکه آیا این گازهای اضافی خطری برای سلامتی و ایمنی دارند یا خیر. مانیتورهای گاز نیاز به کالیبراسیون هوای تازه برای تنظیم مجدد خط پایه روی سنسورها دارند. بدون تست پرژ، گاز مورد نظر ممکن است با عناصر و گازهای دیگر واکنش نشان دهد. سیستم های پرژینگ، گازهای اضافی را از محل کار دور می کنند تا با گاز هدفی که به سنسورها می رسد مخلوط نشوند.

پرژ ازت یا نیتروژن پرژینگ چیست؟

تعداد قابل توجهی از فرآیندهای صنعتی به رطوبت حساس هستند و به محیطی با کمبود اکسیژن نیاز دارند تا اطمینان حاصل شود که کیفیت محصولات نهایی آنها تغییر نمی کند. آسیب های ناشی از بخار آب و اکسیداسیون چالش جدی دیگری است که بسیاری از تولیدکنندگان صنعتی با آن مواجه هستند.

برای مقابله با این مشکلات، نیتروژن پرژینگ به طور معمول در فرآیندهای مربوطه گنجانده می شود.

پرژ نیتروژن یک فرآیند صنعتی است که در آن گازهای ناخواسته و سایر ناخالصی ها از محیط سیستم تولید با استفاده از گاز نیتروژن حذف می شوند. به دلیل خواص بی اثر، نیتروژن می تواند برای جابجایی موثر اکسیژن و سایر گازهای پرواکسیداتیو از فرآیندهای صنعتی بدون واکنش شیمیایی با بسترها استفاده شود.

مزایای پرژینگ نیتروژن نسبت به سایر گازهای بی اثر

مزایای پرژینگ ازت یا نیتروژن بسیار زیاد است، اما مهمترین دلایل پرژینگ نیتروژن جلوگیری از تغییرات شیمیایی محصولات و جلوگیری از آسیب تجهیزات مرتبط با رطوبت یا حتی احتراق است.

بسیاری از فرآیندهای تولید صنعتی زمانی که در حضور رطوبت یا اکسیژن انجام می‌شوند، می‌توانند تحت تأثیر نامطلوبی قرار گیرند. آسیب اکسیداتیو ناشی از این ناخالصی‌های ناخواسته، کیفیت محصولات نهایی را با پیامدهای پرهزینه برای سودآوری کاهش می‌دهد. عملیات حساس به اکسیژن، تجهیزات پرژینگ نیتروژن را برای جلوگیری از شرایط نامطلوب تولید یکپارچه می کند. به عبارت ساده، استفاده از نیتروژن در تجهیزات صنعت نفت و گاز به طور موثری رطوبت و اکسیژن را جابجا می کند و آب و هوای پایدارتری ایجاد می کند.

کاربردهای پرجینگ نیتروژن

نیتروژن کاربردهای زیادی دارد و بسته به صنعت می توان از آن برای کارهای و اهداف بسیار متنوعی استفاده کرد. این عنصر یک گاز بی رنگ و بی بو است که حدود ۷۸ درصد از جو ما را تشکیل می دهد. پرجینگ نیتروژن در حال حاضر در طیف وسیعی از فرآیندهای تولید صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد و پرجینگ یکی از دلایل رایج بودن استفاده صنعتی از نیتروژن است. در زیر به برخی از کاربردهای کلیدی روش های شستشوی نیتروژن در کاربردهای مختلف اشاره شده است.

  • پوشش نیتروژن برای کشتی ها، تانکرها و محیط های بالقوه قابل احتراق
  • پرژینگ نیتروژن برای ترانسفورماتورها و محیط های الکتریکی فرار
  • پرجینگ ترکیبات آلی در صنایع شیمیایی/پتروشیمی
  • حذف گازهای سمی در محفظه های فرآیند (مانند ابزارهای کندوپاش یا اسپاترینگ)
  • خشک کردن و پاکسازی خط لوله برای محدود کردن غلظت اکسیژن
  • بسته بندی اتمسفر اصلاح شده (MAP) با نیتروژن مناسب مواد غذایی در کارخانه های تولید و بسته بندی مواد غذایی برای حذف رطوبت، اکسیژن و سایر ناخالصی های گازی
  • ساخت فلز که در آن از سیستم های تصفیه N2 برای حذف ترکیباتی استفاده می شود که ممکن است بر کیفیت جوش تأثیر بگذارد.

۴ نوع پرژینگ نیتروژن

سیستم‌های پرژینگ نیتروژن مختلف برای استفاده در دسترس هستند، اما انتخاب نهایی سیستم پرژینگ N2 به ترجیحات و الزامات اپراتور بستگی دارد. چهار نوع سیستم پرژینگ نیتروژن کلیدی در زیر توضیح داده شده است.

پرژینگ جابجایی با نیتروژن

تکنیک پرژینگ جابجایی با گاز نیتروژن (Displacement Purging) برای تجهیزات مستقیم (مانند خطوط لوله) ایده آل است. انجام این روش ساده است. یک جزء تمیز کننده که به نام “پیگ” شناخته می شود، از طریق مجرای تجهیزات تمیز شده با استفاده از گاز نیتروژن تحت فشار هدایت می شود. در طول فرآیند پیگینگ، پیگ و گاز از هر کانال لوله عبور می کند و فضای داخلی را تمیز می کند و ناخالصی های گازی و ذرات را از بین می برد.

پرژینگ رقیق سازی با نیتروژن

پرژینگ رقیق سازی (Dilution purging) شامل ترکیب نیتروژن گازی با گاز مورد نیاز برای حذف آن است. سپس مخلوط از طریق یک نقطه خروجی که تا حد امکان دور از ورودی گاز قرار دارد خارج می شود. این روش پرژ نیتروژن در هر دو سیستم ساده و پیچیده با مقاطع مختلف مانند کوره ها، راکتورها و ستون ها موثر است.

انتقال مایع تحت فشار

روش انتقال مایع تحت فشار برای اکسیژن زدایی سیستم های با محدودیت فضا مفید است. این روش برای هدایت مایعات بدون استفاده از پمپ خارجی استفاده می شود. گاز نیتروژن مورد استفاده برای به حرکت درآوردن سیال به همان اندازه فضای سر را تحت فشار قرار می دهد و کانتینر را پرژ می کند. این تکنیک پرجینگ به طور قابل توجهی خطر اکسیداسیون مرتبط با انتقال مایع بین دو مخزن فرآیند را کاهش می دهد.

روش وکیوم نگهدارنده فشار

برای روش هایی که در آن عمل پاکسازی مستقیم نیتروژن مناسب نیست، مخازن فرآیند می توانند با نیتروژن تحت فشار قرار گیرند. این روش معمولاً در تجهیزات با یک دریچه استفاده می شود. هنگامی که محتویات خطوط گازی با نیتروژن تحت فشار ترکیب شد، رقیق سازی و تخلی گاز و هوا انجام می شود. این فرآیند در صورت نیاز تکرار می شود تا کانتینر به سطح رضایت بخشی پرژ شود.

نیتروژن پرژینگ در خطوط لوله

پرژینگ خط لوله با گاز نیتروژن یک جزء مهم راه اندازی خط گاز طبیعی برای خطوط جریان است. این روش برای از بین بردن اکسیژن، بخار آب و سایر ناخالصی‌هایی که در یک شبکه خط لوله جدید باقی مانده است ضروری است. عدم حذف این مواد باعث تغییر کیفیت مایعات در حال انتقال از طریق خطوط جریان می شود. پرژینگ نیتروژن یک روش کاملاً ساده است که در آن گاز تحت فشار از مجرای لوله های انتخابی عبور می کند و تمام ناخالصی های گازی و ذرات را خارج می کند.

نحوه انجام عملیات پرژینگ ازت

هدف هر سیستم پرژینگ ازت، “پاکسازی” لوله ها و سایر قسمت هایی است که حاوی آلاینده ها هستند. با انجام این کار، خطرات مرتبط با عناصر خطرناک از جمله اکسیژن را به میزان قابل توجهی کاهش خواهید داد. بسته به روش مورد استفاده، نیتروژن ممکن است در فشار بالا یا پایین در گردش باشد.

البته، روش جابجایی خاص نیتروژن مورد استفاده به عوامل زیادی بستگی دارد، از جمله برخی از نکاتی که در بالا به آن پرداختیم. صرف نظر از روش مورد استفاده، شما نیاز به دسترسی به جریان ثابت نیتروژن دارید. اینجاست که یک مولد نیتروژن وارد عمل می شود و به شما کمک می کند تا به سطح خلوص ۹۹.۹ درصد برسید. خدمات نیتروژن میدان نفتی که به تحویل کشتی های نیتروژن متکی است می تواند گران و خطرناک باشد. سیستم‌های تولید نیتروژن در محل به شما این امکان را می‌دهند که به نیتروژن در محل دسترسی فوری داشته باشید و راه‌حلی مقرون‌به‌صرفه‌تر، مطمئن‌تر و ایمن ‌تر ایجاد کنید. اگرچه سرمایه گذاری اولیه مورد نیاز است، اما پس انداز درازمدتی را برای شما به همراه دارد. این صرفه جویی در تمام صنایع بر اساس ضایعات گاز کمتر و افزایش بهره وری مشاهده می شود زیرا زمان کمتری به دلیل زمان تحویل و انتظار تلف می شود.

نکات ایمنی برای پرجینگ خط لوله

پرژ در یک محیط صنعتی بدون خطر نیست. برای انجام ایمن پرجینگ خط لوله، اپراتورها باید مراحل زیر را انجام دهند:

  • از جابجایی دقیق ابزار/دستگاه اطمینان حاصل کنند.
  • همه پرسنل را به درستی آموزش دهند و در مورد نحوه انجام ایمن وظایف خود توضیح دهند.
  • تعیین پروتکل های اضطراری برای خاموش کردن، و تخلیه پرسنل با ارائه چندین نقطه خروج
  • استفاده اجباری از تجهیزات حفاظت فردی توسط کلیه پرسنل درگیر در عملیات پرژ

کلدباکس(Cold Box)

کلدباکس:

کلدباکس یک بسته کامل از مبدل حرارتی آلومینیوم لحیم کاری شده است که در بدنه فولاد کربنی با پشتیبانی ساختاری، محفظه عایق و حفاظت برای تجهیزات داخلی قرار دارد. عایق کاری مبدل حرارتی و مجموعه لوله‌کشی به راحتی توسط عایق پرلیت انجام می‌شود و داخل کلدباکس تحت فشار و با گاز نیتروژن خشک تصفیه می‌شود. کلد باکس SPP می‌تواند فضای نصب را در محل راه اندازی با ارائه پکیج واحد کامل مبدل حرارتی و مجموعه لوله‌کشی به حداقل برساند. همچنین کلد باکس را می‌توان به راحتی نصب کرد و دسترسی آسان به لوله‌های اتصال باعث کاهش کار نصب در پیش راه اندازی می‌شود. همچنین یک جایگزین اقتصادی که باعث صرفه جویی در زمان در حین کار در محل می‌شود، نصب مبدل‌های مختلف در محفظه فولادی Cold Box)) است. لوله‌های متصل کننده، مخازن، شیرها و ابزار دقیق در این واحد بسته بندی شده گنجانده شده است تا پس از پر شدن با مواد عایق (پرلیت)، یک واحد آماده به کار تشکیل شود. Cold boxها مجموعه‌ی حرارتی کرایوژنیک هستند که در واحد جداسازی هوا کاربرد دارند. این مجموعه حرارتی درون قاب فلزی کربن استیل قرار گرفته است که با پرلیت (PERLITE) عایق بندی می‌شود این بخش شامل تجهیزات اصلی زیر می‌باشد:

  • مبدل حرارتی (Heat Exchanger)
  • برج تقطیر (Rectification Column)
  • شیر ژول تامسون (Joule–Thomson)
  • توربو اکسپندر (Turbo Expander)
  • کندانسور(Condenser)

کلدباکس

Fig1. Air Separation Unit

هوای فشرده فراوری شده ((Purified Compressed Air ابتدا وارد مبدل حرارتی اصلی در محفظه کلدباکس می‌شود و تا دمای مایع شدن سرد می‌شود. مبدل حرارتی مورد استفاده در این پکیچ Aluminum Plate Finاست که از مزایای آن می‌توان به وزن کم، اختلاف دمایی کم و انتقال حرارت بسیار کارآمد اشاره نمود. این جریان به قسمت پایینی برج تقطیر وارد می‌شود Rectification Column از اختلاف نقطه جوش برای جداسازی اجزا استفاده می‌کنند. هوای مایع غنی از اکسیژن از پایین برج تقطیر خارج و سپس توسط شیر فشار شکن منبسط می‌شود و به کندانسور وارد می‌شود. همچنین گاز نیتروژن خالص (محصول خروجی از بالای برج) وارد کندانسور می‌شود. سرمای مورد نیاز برای مایع کردن گاز نیتروژن، به منزله تولید محصول نیتروژن مایع خالص و نیز تأمین رفلاکس برج، از تبادل حرارتی بین نیتروژن و هوای مایع غنی از اکسیژن تأمین می‌شود.

برای کمبود سرمای مورد نیاز در فرایند، تمام یا بخشی از گاز باقیمانده ناخالص (Waste N2) حاصل ازا نتقال حرارت در کندانسور در یک توربو اکسپندر منبسط شده و پس از عبور از مبدل حرارتی اصلی از کلدباکس خارج می‌شود که برای احیا دسیکانت (Molecular Sieve) موجود در سیستم غربال مولکولی واحد خشک کن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در پایان گاز نیتروژن از بالای ستون تقطیر وارد مبدل حرارتی شده و گرم می‌شود و در نهایت به عنوان محصول نیتروژن گازی با خلوص مدنظر به مصرف کننده تحویل می‌گردد. همچنین نیتروژن مایع خالص از کندانسور خارج شده و در تانک ذخیره سازی برای مصارف نگهداری می‌شود.

Fig 2. PFD of Cold box

از موارد کاربرد کلد باکس می‌توان به استفاده آن در موارد ذیل اشاره نمود:

LNG Cold Box


که در کارخانه مایع سازی گاز طبیعی استفاده می‌شود، برای مایع سازی و تصفیه گاز طبیعی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر محتوای نیتروژن در گاز طبیعی بیش از حد مطلوب باشد، ستون حذف نیتروژن باید برای تصفیه گاز طبیعی تنظیم شود.

Liquid Nitrogen Cold Box


که عمدتاً در فرآیند تصفیه برای صنعت کود استفاده می‌شود.

ASU Cold Box


هسته واحد جداسازی هوا است.

Propane Dehydrogenation Propylene (PDH) Cold Box


هیدروژن زدایی پروپان (PDH) یک فرآیند جذب گرما قوی است که می‌تواند عملکرد پروپیلن خوبی را در دماهای بالا و فشار نسبتا کم ایجاد کند. اغلب پروپیلن و اتیلن در فرآیند هیدروژن زدایی پروپان (PDH) برای خنک شدن تدریجی و جداسازی الفین‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

MTO/MTP Cold Box


MTO (متانول به الفین) و MTP (متانول به پروپیلن) دو فرآیند مهم جدید برای صنعت شیمیایی متان هستند. این یک فناوری شیمیایی است که از متانول سنتز شده از زغال سنگ یا گاز طبیعی به عنوان ماده خام استفاده می‌کند و با واکنش بستر سیال که شبیه به آن است. واحد کراکینگ کاتالیزوری، تولید الفین‌های کم کربن بخش جداسازی برودتی جداسازی الفین از کلد باکس چند جریانی استفاده می‌کند.

Carbon Monoxide Cold Box


مونوکسید کربن یک ماده خام شیمیایی مهم است که می‌تواند برای سنتز انواع محصولات با ارزش افزوده بالا مانند اسید استیک، انیدرید استیک، اسید فرمیک، دی متیل فرمامید، گاز سبک و ترکیبات کربونیل فلزی و غیره استفاده شود. برای به دست آوردن مونوکسید کربن با خلوص بالا، می‌توان از فرآیند جداسازی برودتی استفاده کرد. جداسازی برودتی، جداسازی اجزای مختلف بر اساس نقاط جوش متفاوت آنهاست. با توجه به محتویات مختلف موجود در مونوکسید کربن، از ترکیبات مختلفی برای تحقق جداسازی و خالص سازی استفاده می‌کنیم.

ویژگی‌های پکیج کلد باکس

  • دمای طراحی: -269oC تا 93oC
  • فشار طراحی: تا 130 بار
  • تعمیر و نگهداری آسان
  • اتوماسیون کامل و کنترل از راه دور
  • بر اساس استانداردهای بین المللی مانند: ASTM، ASME، ANSI، DIN و EN
  • طراحی آلومینیوم با وزن کم
  • افت فشار کم
  • انتقال حرارت بسیار کارآمد
  • طراحی بسیار فشرده در مقایسه با نوع مبدل حرارتی معمولی