تمثل التكاليف الرأسمالية المرتفعة تحديا كبيرا لمشغلي التخزين في ضمان توافق وحدات استعادة البخار القديمة مع الانبعاثات. يعد تجديد وحدة استرداد البخار حلا فعالا من حيث التكلفة لضمان امتثال الوحدة لأحدث اللوائح.
في جميع أنحاء العالم ، تعد أنظمة استرداد البخار مشهدا شائعا في المصافي ومحطات التوزيع ومرافق تخزين الصهاريج ، حيث تتعامل مع نقل المنتجات التي تتراوح من البنزين إلى العطريات مثل البنزين والزيلين ، وبشكل متزايد ، النفط الخام.
عندما يتم نقل الهيدروكربونات بين السفن والسكك الحديدية وناقلات الطرق وصهاريج التخزين ، عادة ما يتم إطلاق جزء صغير من المنتج كبخار. في حين أن الكسر قد يكون صغيرا ، إلا أن الإطلاق التراكمي يمكن أن يكون كبيرا بسبب الكميات الكبيرة من المنتج - عادة 10000 م 3 / ساعة إلى 1000 م3 / ساعة - وتدفقات بخار أعلى نموذجية في تطبيقات التحميل البحري. ما لم يتم استخدام تقنية التحكم في البخار ، يتم إطلاق البخار إلى الغلاف الجوي مما له تأثير ضار على البيئة والصحة والبنية التحتية المجاورة.
ولا يزال استرداد بخار الكربون المنشط (الشكل 1) التكنولوجيا المفضلة في معظم التطبيقات، وغالبا ما يشار إليها بأنها أفضل تكنولوجيا متاحة (BAT). توفر هذه الأنظمة للمشغلين أقصى قدر من المرونة، وتتعامل مع مجموعة واسعة من المنتجات وتتميز بنسبة دوران واسعة تتراوح من 0٪ إلى 100٪ من تدفق التصميم وتركيزات المدخل.
الشكل 1. وحدة VRU رطبة نموذجية تتميز بسريرين من الكربون ، ومضختين للتفريغ الحلقي السائل ، ووعاء فاصل جليكول ، وعمود ماص.
يطالب المشرعون في جميع أنحاء العالم باستمرار بمزيد من القدرة على التحكم في الانبعاثات من المشغلين ومصممي الأنظمة. يتم الآن تعيين المتطلبات الحالية منخفضة تصل إلى 50mg (HC) / Nm3 لأي ساعة واحدة متوسط الانبعاثات في أجزاء من أوروبا. وبطبيعة الحال، يجب على موفري النظم تكييف وتطوير التصاميم لتلبية هذه اللوائح والمطالب الجديدة. ستظل تشريعات التلوث البيئي دائما المحرك لتطوير تكنولوجيا استعادة البخار والاستثمار الرأسمالي للمشغلين ، بسبب العقوبات المالية الكبيرة على انتهاك متطلبات الانبعاثات. ولكن في الحالات التي لا يكون فيها الاستثمار الرأسمالي الكبير في متناول الجميع - ما هي الخيارات المتاحة للمشغلين عند مواجهة لوائح تنظيمية جديدة أو زيادة الإنتاجية الطرفية؟
من الضروري أن يتم تحديد حجم وحدات استرداد البخار بشكل صحيح لتدفق البخار وتركيز البخار وأهداف الانبعاثات المطلوبة. قد لا تتمكن الوحدات القديمة من مواكبة زيادة الإنتاجية أو اللوائح الجديدة. ومن الحلول الجديدة التي تم تصميمها خصيصا لخفض إنتاج الانبعاثات وزيادة السعة؛ ومع ذلك ، فإن هذه لها تكاليف رأسمالية عالية ومهل زمنية طويلة. بدلا من ذلك ، غالبا ما يكون من الممكن تجديد وحدات استعادة البخار الحالية وتجديدها وترقيتها في الموقع - مما يقلل من تكلفة رأس المال والمهل الزمنية ووقت توقف المصنع.
يمكن إصلاح وحدات استرداد البخار وترقيتها بطرق مختلفة ، اعتمادا على متطلبات المستخدم النهائي. في الأساس ، هناك حاجة إلى كتلة أكبر من الكربون المنشط وزيادة معدل تدفق الفراغ. ومع ذلك ، فإن إضافة المزيد من الكربون المنشط ليس ممكنا دائما. عادة ، لا تحتوي أوعية الكربون المنشط على حجم مجاني متاح. في السيناريوهات التي لا يمكن فيها استبدال أوعية قاع الكربون بوحدات أكبر ، يمكن تعديل الوقت الذي تكون فيه كل سفينة في مرحلة الامتزاز ، ضمن حدود التصميم ، لضمان عدم تجاوز حدود الانبعاثات بالقرب من نهاية كل دورة.
أصبح من المفيد في العديد من السيناريوهات استبدال مضخات التفريغ الحلقية السائلة "الرطبة" (LRVP) وأنظمة السوائل الختم بتحديث "جاف". هذا يحل محل LRVP (على غرار الشكل 3) مع عادة برغي جاف أو مضخة ريشة دوارة مطابقة على وجه التحديد للظروف المادية الموجودة داخل العملية وفي الموقع. بمجرد النظر إليها على أنها شكل قوي من أشكال إمدادات الفراغ - تتطلب الأنظمة "الرطبة" عادة صيانة أكثر إرهاقا حيث يجب الاحتفاظ بسائل الختم في تركيبة ثابتة حتى يعمل بشكل صحيح. الآن ، نظرا للتقدم في التصميم والقدرة ، أصبحت مضخات تفريغ النظام الجاف أكثر تنوعا مع القدرة على الأداء بشكل موثوق في الظروف القاسية ودرجات الحرارة المتفاوتة بسبب حقن البنزين أو تتبع الحرارة لإدارة درجة الحرارة. الوقت المثالي لدمج هذه الأنظمة الإضافية هو أثناء تجديد VRU. دافع آخر للمشغلين لإزالة LRVP واستبداله بمضخات لولبية هو الاستخدام المتزايد للبنزين المخلوط بالإيثانول. يصبح سائل ختم LRVP ملوثا بالإيثانول أثناء الاستخدام - وسوف يخفف بسرعة إلى مستوى ، مما يقلل من القدرة الفعالة للمضخات. لا تعاني المضخة اللولبية الجافة من هذه المشكلات.
الشكل 3. LRVP.
عندما يتم زيادة قدرة VRU ، فمن الضروري أيضا بشكل عام زيادة سعة مضخة التفريغ ، حيث يجب الآن تجديد الهيدروكربونات الممتزجة في فترة زمنية أقصر. بالنسبة لوحدة استرداد البخار منخفضة الانبعاثات ، يجب أن تكون مضخة التفريغ قادرة على تحقيق فراغات منخفضة نسبيا ؛ 50 إلى 35mbara ، مع تجديد سرير الكربون في فترة أقصر بكثير. ويمكن تحقيق ذلك عن طريق استبدال نظام مضخة التفريغ الحالي بنظام سعة أكبر. الجانب السلبي لوقت الامتزاز المنخفض هو أن العمر العملي للكربون ينخفض نتيجة لمزيد من دورات التجديد في وقت معين.
تؤدي الزيادات في سعة التفريغ إلى بدء التغييرات في المعدات اللاحقة داخل وحدة استرداد البخار من مضخة التفريغ. على سبيل المثال، في وحدات استرداد البخار التي تتميز بمضخة تفريغ حلقة سائلة، سيحتاج فاصل الجليكول (الشكل 4) أيضا إلى الترقية باستخدام وعاء أكبر لاستيعاب سعة التدفق الأكبر التي تتطلبها مضخة تفريغ حلقة سائلة ذات سعة أعلى، والتي تم تغيير حجمها لاستيعاب تدفق البخار المتزايد.
الشكل 4. فاصل جليكول.
قد يحتاج برج الامتصاص أيضا إلى استبداله لاستيعاب قدرات مضخة تفريغ أعلى أو تغييرات في خصائص الماصة: درجة الحرارة وضغط البخار. ترتبط كفاءة الامتصاص ارتباطا مباشرا بالخصائص الفيزيائية للماصة (درجة الحرارة وضغط البخار) ، وتدفق الماصة والغاز (البخار) ، وقطر الامتصاص وارتفاعه ، وكلها ستحتاج إلى مراجعة وربما زيادتها عند تركيب مضخة تفريغ أكبر.
استبدال برج امتصاص كامل مكلف. قد تتضمن الخيارات البديلة إضافة صمام التحكم في الضغط في خط إعادة التدوير من عمود الامتصاص إلى أسرة الكربون. يمكن أن يكون حجم هذا للحفاظ على ضغط التشغيل داخل برج الامتصاص لتحسين أداء العملية. وينبغي أيضا إيلاء الاعتبار للعوامل الثانوية، مثل زيادة درجات الحرارة في تفريغ مضخة التفريغ، التي قد تتطلب فيما بعد تبريدا إضافيا، ربما في شكل حقن البنزين أو، في حالة النظام الرطب، زيادة في حجم المبادل الحراري المثبت.
بالإضافة إلى زيادة السعة وخفض انبعاثات الهيدروكربونات، يمكن أن توفر عمليات تجديد وحدة استعادة البخار أيضا مزيدا من التحكم والميزات والتنوع والسلامة للمستخدم النهائي. ويمكن تحقيق ذلك عن طريق إضافة مضخات تفريغ إضافية للتكرار؛ ترقيات وتحليلات CIM/CEM جديدة من أجل الرصد الدقيق للانبعاثات؛ الصمامات والمحركات التي تمت ترقيتها ؛ ودرجة الحرارة والضغط ومستوى أجهزة الإرسال. يمكن دمج المعدات الجديدة بسلاسة مع نظام PLC / HMI الذي تمت ترقيته إلى جانب نظرية التحكم المخصصة لتقليل فرص حدوث حادث عالي الانبعاثات. ومن المزايا الإضافية لاستبدال المعدات الموجودة أنه يزيل المشكلة القديمة المتمثلة في المعدات التي لم تعد مدعومة من قبل الشركة المصنعة للمعدات الأصلية، ولا سيما فيما يتعلق بأنظمة PLC/HMI.
الشكل 6. تعديلات انزلاق الأنابيب.
لا تقل صيانة VRU التي تم تجديدها أهمية عن اختيار البائع المناسب والهندسة اللاحقة التي تتم أثناء التجديد. يخضع الكربون المنشط في VRUs منخفضة الانبعاثات لقوة ميكانيكية أكبر ، وفي بعض الحالات ، مواد كيميائية غير مرغوب فيها ، والتي تحظر الامتزاز. لذلك ، من الضروري الالتزام بفترات الخدمة الموصى بها واختبار الكربون المنشط بشكل دوري ، وبالتالي التخفيف من خطر استمرار الضرر الذي من شأنه أن يؤدي إلى فشل مفاجئ.
يعد تجديد وحدة استرداد البخار حلا وسطا قويا للمشغلين الذين يسعون إلى زيادة سعة المحطة الطرفية مع الحفاظ على توافقهم مع الانبعاثات ، أو للمشغلين الذين يسعون إلى الامتثال الجديد للوائح الانبعاثات HC دون إنفاق رأس المال على VRU جديد. على الرغم من الاستبدال الشامل للمعدات المطلوبة - لا يزال تجديد استعادة البخار حلا أكثر فعالية من حيث التكلفة من تركيب وحدة جديدة تماما في العديد من السيناريوهات.
يتطلب تجديد VRU الناجح خبرة كبيرة ، مثل خبرة Zeeco، مع مجموعة متنوعة من أنظمة VRU بسبب التفاعلات المعقدة للمعدات عبر النظام. Zeeco يمكن أيضا تقديم الخدمة على المعدات التي لم يتم توفيرها في الأصل من قبلهم.
لمزيد من المعلومات
كتب هذا المقال توم أولفر ، مهندس المبيعات الفنية والإسقاط وبدء التشغيل ل Zeeco أوروبا.
تحميل المقال