Month: ژوئن 2020

بازدارنده‌های خوردگی یا اینهیبیتور(inhibitor) ، با وظیفه جلوگیری از آسیب رسیدن به مواد و تجهیزات، لایه نازکی از غشا محافظ باریک بر سطح مواد ایجاد می‌کنند و افزودنی هستند که با ایجاد تغییر و تحول بر روی سطح فلزات، محیط و یا هر دو، خوردگی را تحت کنترل در آورده، شیوه عمل آنها ایجاد اختلال در واکنش‌های آندی، کاتدی و یا هر دو آنها است که باعث کاهش سرعت خوردگی می‌گردد. ممانعت کننده‌ها را می‌توان بر حسب مکانیزم و ترکیب طبقه‌بندی نمود.

با توجه به ترکیب ممانعت کننده‌ها به دو دسته اصلی معدن (Inorganic) و آلی(Organic) تقسیم می‌گردند.خطوط لوله نفت و گاز به طور گسترده از فولاد کربن ساخته شده است. فولاد کربن در نزدیکی آب، نفت خام یا گاز طبیعی ایجاد شده از منابع زیرزمینی، دچار خوردگی می شود. تحقیقات در زمینه خوردگی در ابتدا فقط بر فاز آبی متمرکز بود اما تحقیقات جدید در زمینه اثربخشی بازدارنده های خوردگی در فاز نفت خام متمرکز است. هر چند بازدارنده‌های خوردگی از لحاظ ماهیت مواد تشکیل دهنده به دو گروه ترکیبات آلی و غیر آلی تقسیم‌بندی می‌شوند، اما دسته‌ بندی‌های دیگری نیز برای این مواد پیشنهاد شده‌است.

برای مثال بر اساس مکانیزم عملکرد، بازدارنده‌های خوردگی به سه دسته کاتدی، آندی و مخلوط کاتدی – آندی طبقه بندی می‌شوند. بر اساس سیستم مورد استفاده بازدارنده‌های خوردگی به سه دسته، محلول در آب، محلول در نفت و بازدارنده‌های خوردگی سه فازی تقسیم بندی نمود. مهم‌ترین عامل بر کارایی یازدارنده‌های خوردگی pH محیط است. ثابت نگه داشتن pH در سیستم‌های مختلف گازی با استفاده از گلایکول مکانیزمی است که در ایران به منظور جلوگیری از خوردگی مورد استفاده قرار می‌گیرد..

بر حسب مکانیزم عمل دو نوع مشخص بازدارنده وجود دارد:

غلظت مصرفی inhibitor لازم به ذکر است که ممانعت کننده از نظر فلز، محیط خورنده، درجه حرارت و غلظت معمولاً منحصربه‌فرد هستند. غلظت و نوع ممانعت کننده‌ای که در  محیط خورنده بایستی استفاده شوند با آزمایش و تجربه تعیین می‌گردند و این‌گونه اطلاعات را معمولاً از تولیدکنندگان آن مواد می‌توان دریافت نمود. در صورتی که غلظت ممانعت کننده کمتر از اندازه کافی باشد، ممکن است خوردگی تسریع شود، مخصوصاً خوردگی های موضعی مثل حفره‌دار شدن. لذا در صورتی که غلظت ممانعت کننده‌ها کمتر از اندازه کافی باشد، خسارت بیشتر از موقعی خواهد بود که ممانعت کننده اصلا بکار برده نشود. برای پرهیز از این خطر بایستی غلظت ممانعت کننده همواره بیش از مقدار مورد نیاز باشد و غلظت آن به‌طور متناوب تعیین گردد. موقعی که دو یا چند ممانعت کننده به یک سیستم خورنده اضافه گردند، تأثیر آنها گاهی اوقات بیشتر از تأثیر هرکدام به تنهایی است.

صفحه های نازک مبدل حرارتی صفحه ای تشکیل دهنده کانال های جریان می باشند. جریان سیال به وسیله صفحه های مسطح که به شکل موج دار یا صاف هستند از یکدیگر جدا می گردند. مبدل حرارتی صفحه ای به منظور انتقال دادن گرما بین مایع، گاز یا جریان های دو فازی مورد استفاده قرار می گیرند. هر کدام از صفحات یک واشر دارد که وظیفه آب بندی نمودن صفحه و همچنین تأمین کردن شبکه انتقال سیال در مجموعه صفحات را بر عهده دارد.

واشر مبدل حرارتی صفحه ای به گونه ای طراحی می شوند تا در مقابل دما و خورندگی مقاوم باشند و در تماس با سیال باعث آسیب و فرسایش آن نشوند. جنس واشر مبدل حرارتی صفحه ای از انواع مختلف فیبر فشرده آزبست، پلاستیک های فلوئورکربنی، الاستومرهای سیلیکونی و اتیلن پروپیلن است. واشر مبدل حرارتی صفحه ای از چندین قسمت اصلی تشکیل شده است . آببندی پورت پلیت ، آببندی منطقه انتقال حرارت پلیت ، مناطق جلوگیری از اختلاط دو سیال و اتصال قسمتها به یکدیگر و حفظ یکپارچگی شیر ، حاصل عملکرد این بخش ها است.

SBR ,NBR , HNBR , EPDM , Silicon , Viton و در صورت نیاز از سایر پایه های پلیمری استفاده میشود .

آرایش مبدل های موازی اغلب زمانی مورد استفاده قرار میگیرد که سطح #انتقال_حرارت لازم آنقدر بزرگ باشد که با یک پوسته قابل تامین نباشد. این آرایش در مواردی که مبدل به صورت floating-head ( با تیوب باندل جداشدنی ) و یا U شکل است بسیار مورد توجه قرار میگیرد زیرا در #پالایشگاه های مدرن و بزرگ امروزی و دیگر پلنت های شیمیایی، معمولا وزن تیوب باندل ها محدود به 10,000 کیلوگرم است که به طور تقریبی دارای سطح حرارتی 450 تا 5400  فوت مربع می باشد. 

پلنت های بزرگتر مجوز استفاده از تیوب باندل های با وزن ماکزیمم 15 الی 20 تن را نیز می دهند. به دلیل اینکه مبدل های حرارتی با تیوب شیت فیکس، تیوب باندل جداشدنی (removable) ندارند، وزن برای آنها محدودیت به حساب نمی آید و در نتیجه سطح حرارتی در مقیاس های بزرگتر نظیر 2000 مترمربع و حتی بیشتر را می توان از یک پوسته واحد بدست آورد اما تنها محدودیت در اینجا توانایی ساخت و حمل و محدودیت های فیزیکی و ابعادی می باشد.

دلیل دیگری که باعث میشود به آرایش چند پوسته ای موازی روی آوریم این است که بتوانیم کنترل بهتری روی جریان داشته باشیم. زمانیکه بیش از یک جریان عملکردی وجود دارد و در جایی که دبی جریان سیال ( و بار حرارتی )  برای سناریوهای مختلف عملکرد به طور چشمگیری تفاوت دارند، برای جریانهای با دبی های کمتر، سرعت به طرز غیر قابل قبولی کم است و این امر منجر به #رسوبگذاری بیشتر می شود. سرعتهای پایین برای طراحی #مبدل_حرارتی یک عامل نامطلوب است و میتوان آن را در حالتی که سیستم اصطلاحا turndown میشود نیز مشاهده نمود. به منظور حل این مشکل، چندین پوسته با آرایش موازی مورد استفاده قرار میگیرند و یک یا تعداد بیشتری از آنها برای حالتهای سرعت پایین در حالت bypass قرار داده میشوند. سرعتهای پایین در سمت پوسته یا سمت تیوب و یا هردو اتفاق می افتد. با توجه به آزمایشات و شواهد موجود، زمانیکه سیستم turndown می‌شود سرعت هم در سمت پوسته و هم در سمت تیوب کمتر و کمتر شده و رسوب گذاری را افزایش می دهد.

گروه #صنعتی نسیم مبدل، با بیش از 34 سال سابقه فعالیت در حوزه طراحی ، مهندسی و ساخت انواع مبدل های حرارتی، آماده ارایه خدمات #مشاوره_مهندسی به کارفرمایان محترم می باشد.

اولین نکته در هنگام  نصب مبدل حرارتي صفحه اي،ورود سیال تمیز به مبدل حرارتی است که یکی از ارکان مهم در عملکرد مفید و راندمان بالای آن می باشد. این امر مستلزم استفاده از فیلتر صافی مناسب با توري از جنس فولاد ضدزنگ می باشد. در زمان راه­ اندازی مبدل حرارتی صفحه ای در موتورخانه، بهتراست  بر روی ورودی­ های سیال از صافی استفاده کنید. حتی در صورت تمیز و عاری از ذرات آلودگی بودن سیال به کار رفته، همیشه این امکان برای مبدل نو وجود دارد که ذراتی در سیستم باقی بمانند.

احتمال این امر وجود دارد که این ذرات  به داخل مبدل حرارتی پمپ راه پیدا کنند و چنانچه در داخل آن گرفتار شوند، می توانند منجربه افت فشار، کم شدن بازدهی مبدل و یا آسیب دیدن آن شوند.در زمان نصب مبدل هاي حرارتي صفحه اي تراز بودن آن بسیار حائز اهمیت است  که باید به آن توجه داشت . از دیگر اقدامات لازم در این مورد نبود امكان هوا گرفتن مبدل در طول مدت زمان بهره برداري از آن و همچنين نصب دستگاه سختي گير در مسير آب سرد ورودي می باشد.توجه داشته باشید که هنگام نصب مبدل حرارتی،كليه شيرآلات و اتصالات را در جای دقیق خود قرار داده باشید .براي پيش گيري و جلوکیری از نشتي هنگام نصب، با استفاده از نوار تفلون به خوبي اتصالات را آب بندي کنید.بهتر است که براساس دوره هاي زماني ارائه شده توسط سازنده تميزكاري مبدل حرارتی صورت پذیرد.به هنگام بلندكردن و جابه جايي صفحات الزامی است مطابق با شيوه نامه سازنده و با دقت بسيار اقدام كرد تا به صفحات مبدل آسیبی وارد نگردد.به منظور دسترسي و انجام تعميرات بايد فضاي كافي و مناسب پيرامون مبدل فراهم باشد.تمام اتصالات به مبدل حرارتی بايد مجهز به شير قطع كن باشند.اتصالات بالايي در بالاترين نقطه بايد شير هواگيري داشته باشد.براي جلوگیری از بروز پديده ضربه قوچ در مبدل حرارتی توصیه می شود از شيرهاي قطع سريع استفاده نشود.بر اثر اختلال و نوسان شديد در دما و فشار سيستم ممکن است نشتي موقتي بوجود آید. به همین دلیل، بايستی از ايجاد موج شديد و ناگهاني فشار و دما در مبدل حرارتی پرهيز نمود.بازدید از همه مجراها قبل از بستن اتصالات صورت گیرد كه احیانا پليسه و يا زائده اي در آن نباشد.

رسوب زدایی تیوب های مبدل ‌های حرارتی به منظور افزایش راندمان حرارتی مبدل هایی که دچار پدیده رسوب شده اند، حتما باید در فواصل زمانی معینی اجرا شود تا لایه های رسوب از روی سطح داخلی تیوب برداشته شده و تیوب به حالت اولیه خود که در واقع سطح فلز است برگردد. این امر باعث افزایش زمان عمر تیوب و در نتیجه اقزایش طول عمر و راندمان حرارتی مبدل می گردد.بعد از تمیزکاری، لایه نازکی از اکسید در سطح تیوب تشکیل می گردد که خود به عنوان عامل جلوگیری از خورندگی عمل می کند.تمیزکاری تیوب های مبدل های پوسته – لوله فقط در صورتی انجام می گیرد که مبدل در سرویس نباشد. روش های مختلفی برای تمیزکاری اعم از شستشوی مکانیکی و شستشوی شیمیایی استفاده می شود.
فرآیند رسوب زدایی مبدل های حرارتی کاملاً تخصصی می باشد و نحوه و روش آن بستگی به عواملی همچون نوع مبدل، نوع و میزان رسوب، میزان سختی رسوب، جنس و ضخامت لوله و … (دیگر عواملی که ممکن است در روند عملیات محدودیت ایجاد کنند) دارد .و به طور کلی روش های رسوب زدایی عبارتند از:
– روش شیمیایی
– روش مکانیکی
– روش هیدرومکانیکی
انتخاب روش کار، مواد شیمیایی و ابزار مکانیکی برای عملیات رسوب زدایی به عوامل فوق الذکر بستگی دارد. و همانطور که مشخص است شستشو و رسوب زدایی سطوح داخل لوله و خارج لوله کاملاً متفاوت هستند. رسوب زدایی مبدل های حرارتی شستشوی شیمیایی مبدل ‌های حرارتی هنگام بروز نقص یا کاهش انتقال حرارت در مبدل ‌های حرارتی پس از خارج کردن مبدل از سرویس، بایستی آزمایشات شیمیایی لازم با توجه به شرایط فرآیند بر روی نمونه های موجود از رسوبات انجام شود تا نوع رسوبات اعم از رسوب ناشی از سیال فرآیندی و یا رسوبات ناشی از خوردگی مشخص گردد.
پس از مشخص شدن نوع رسوب، مبدل ‌های حرارتی توسط تجهیزات خاص مورد استفاده تحت شستشو قرار می گیرند.این تجهیزات معمولاً از چند مخزن با پوشش های مخصوص ضد خوردگی ساخته می شوند که متناسب با نوع فرایند شستشو با مواد شیمیایی مناسب پر شده و با لوله هایی به هم متصل می باشند.برای برقراری جریان، پمپ هایی در نظر گرفته شده که با لوله های انعطاف پذیر (Flexible pipe) به مولد مورد نظر متصل می شوند و عمل چرخش(Circulation) شوینده را انجام می دهند.
مواد و محلول های مختلفی از قبیل قلیاها، اسیدها، بازدارنده های خوردگی، محلول های مرطوب کننده و حلال های آلی در شستشوی شیمیایی صنعتی مورد استفاده واقع می شوند.انتخاب نوع حلال با توجه به جنس فلز و آلیاژ، میزان حلالیت رسوب و همچنین هزینه اقتصادی آن انجام می پذیرد.

برخی حلال های شیمیایی و کاربردهای آن ها در زیر ذکر می شود:
محلول Boil-out :
برای زدودن آلودگی های آلی از مبدل ‌های حرارتی و برداشتن رسوبات سخت و در مواردی که رسوبات به دلایل مختلف حاوی روغن های روان کننده، گریس و رنگ می باشد استفاده می شوند. از انواع این محلول ها می توان به محلول سود و بی کربنات سدیم، مخلوط تری سدیم فسفات و دی سدیم فسفات، و متا سیلیسیلات سدیم اشاره کرد.
پرمنگنات قلیایی: این ماده در شستشوی رسوبات پلیمری و قیری استفاده می گردد. اما باید توجه داشت که این محلول بر روی فولاد اثر خوردگی دارد.
محلول های اسیدی:
 این گونه محلول ها مناسب ترین محلول ها برای حل کردن اکسیدهای معدنی و نمک های اسید ضعیف هستند.نکته بسیار مهم در کاربرد اسیدها اثر بالای خورندگی آنها بر فلزات است که این امر کاربرد آن ها را در شستشوی مبدل ‌های حرارتی به حداقل رسانده است.در برخی موارد توصیه شده است از اسیدهای ضعیف آلی استفاده شود که فعالیت یون هیدروژن آن ها کمتر از اسیدهای معدنی است مانند اسید هیدروکسی استیک، اسید اگزالیک و اسید سیتریک.
محلول های قلیایی:
برای خنثی سازی باقیمانده اسیدهای حاصل از شستشوی شیمیایی و کمک به رویین سازی سطح فلز شستشو شده استفاده می شود. در مواردی که فلزهای آلومینیوم، سرب و روی به کار رفته نباید استفاده شود.
آمونیوم بی فلوئورید(NH4HF4) : با اضافه کردن این ماده مقدار کمی اسید هیدروکلریک، رسوبات سیلیکاتی ناشی از آب نظیر آکمیت . Na2O.Fe2O3.4SiO2) آنالیست (Al2O3.4SiO2.Na2O) و منیزیم ارتو سیلیکات هیدرات را می توان از تیوب های مبدل ‌های حرارتی پاک کرد.
گلوکونات سدیم (Sodium Gluconate) : توانایی روغن زدایی و زنگ زدایی را همزمان دارد که به طور موفقیت آمیزی در چندین مورد آزمایش شده است.در اکثر موارد شستشو با حلال های شیمیایی، پسماندهای خطرناکی را به همراه می آورد که جابه جایی و دفع آنها را از محل شستشو با خطرات زیادی همراه است و اثرات زیست محیطی مخربی را نیز می تواند در بر داشته باشد.همچنین در این روش، جداسازی رسوبات به طور کامل صورت نمی گیرد و به روش های مکمل مکانیکی جهت تکمیل تمیزسازی و خارج کردن باقیمانده آنها نیاز است. 

 شستشوی مکانیکی مبدل ‌های حرارتی
بیشترین روشی که برای تمیزکاری مبدل ‌های حرارتی انتخاب می شود روش مکانیکی است از میان روش های مختلف استفاده از آب فشار بالا، یکی از انتخاب های متداول می باشد.به دلیل اینکه جت آب به آرامی لوله ها را تمیز می کند این روش وقت گیر می باشد.ولی باید دقت کرد که در این روش تمیز کاری به آرامی و با دقت انجام گیرد چرا که در غیر این صورت می تواند باعث تخریب تیوب ها و یا تیوب شیت گردد. که اکثر این تخریب ها بعد از در سرویس قرار دادن مجدد مبدل آشکار می گردد.
مهمترین ابزاری که برای تمیزکاری مکانیکی مبدل هایی که در سرویس نیستند به کار می رود تمیزکننده های پلاستیکی هستند که Pig نامیده می شوند.این تمیز کننده ها در صورتی که مبدل دارای رسوب نرم باشد کاربرد بیشتری دارند. برس های تمیزکاری نیز برای جدا کردن رسوبات نرم مناسب هستند این ابزارها رسوبات بیولوژیکی را بهتر تمیز کاری می کنند.همچنین در صورتی که تیوب ها سایز کوچکتری داشته باشند یا دارای پوشش هایی از نوع اپوکسی باشند می توان از این نوع تجهیزات استفاده کرد.
برای تمیزکاری رسوبات سخت تر در مبدل ‌های حرارتی، از تمیز کننده های فلزی استفاده می شود. این تمیز کننده ها شامل قطعات فلزی U شکل هستند که بر روی هم سوار می شوند.طرز قرار گرفتن این قطعات بر روی هم به صورتی است که در مجموع تمامی سطح داخلی تیوب را به یک باره تمیزکاری کند.این قطعات از یک انتها به یک قطعه پلاستیکی و یا لاستیکی متصل می شوند و این امکان را بوجود می آورند که از جت آب نیز به طور همزمان جهت تمیزکاری بهتر استفاده شود.آب مورد استفاده در تمیزکاری توسط یک دستگاه جت که آب را از طریق یک پمپ قابل حمل با فشارهای مختلف تامین می کند، به درون تیوب های مبدل تزریق می شود.
قابل حمل بودن این تجهیزات این امکان را بوجود می آورند که بتوان از آنها در قسمت های مختلف یک واحد تولیدی استفاده کرد.در بیشتر موارد فشار آب مورد استفاده در حدود 300 Psig می باشد، فشارهای بالاتر امکان تخریب مبدل را بوجود می آورد.رسوب زدایی از مبدل حرارتی-روش فیزیکی در برخی از سیستم های تمیزکاری از مخلوط آب و هوا جهت تمیز کردن استفاده می شود به دلیل اینکه امکان افزایش حجم یا به عبارتی انبساط هوا زیاد است استفاده از این روش خطراتی به دنبال دارد.
مزیت دیگر استفاده از آب به عنوان تمیز کننده این است که می توان رسوبات جدا شده را جمع آوری کرد و پس از خشک کردن با آنالیز آنها به منشاء آن ها دست یافت و تا حد امکان سعی در بر طرف کردن عوامل ایجاد کننده رسوب نمود.با افزایش سطح تماس تجهیزات تمیز کننده می توان کارایی آنها را افزایش داد به عنوان مثال تمیز کننده هایی که دارای 6 کاردک هستند، بهتر از تمیزکننده هایی با 2 کاردک عمل می کنند.
استفاده از تمیز کننده های با سطح تماس زیاد نه تنها زمان تمیزکاری را کاهش می دهد بلکه در مورد رسوباتی که شامل چندین نوع رسوب مختلف هستند نیز بسیار مناسب تر می باشند.برای تمیزکاری رسوبات کلسیتی که بسیار سخت هستند و حتی تمیزکاری آنها با استفاده از اسید نیز مشکل است از تمیز کننده های ویژه ای استفاده می شود. این تمیز کننده ها از یک بدنه تفلونی که چندین تیغه برنده چرخشی به آن متصل شده تشکیل شده اند.زاویه قرارگیری این تیغه ها طوری طراحی شده که بیشتر بازده تمیز کاری را داشته باشند.
این تمیزکننده ها به طور گسترده برای تمیزکاری رسوبات کلسیکی کندانسورها و مبدل های حرارتی بخش سرویس های جانبی Utility مورد استفاده قرار می گیرند.در برخی مبدل ‌های حرارتی که تیوب ها به صورت U شکل هستند از تمیزکننده های قابل انعطاف خاصی برای تمیز کاری رسوبات نرم استفاده می شود. در شکل 7 یک نمونه از تمیزکننده های انعطاف پذیر نشان داده شده است.رسوبات نرم را می توان توسط برس های مخصوص به همراه آب یا شوینده ها نیز تمیز کاری کرد. رسوبات سخت تر نیازمند استفاده از مته به همراه آب می باشند که آب علاوه بر کمک در تمیزکاری به عنوان سرد کننده مته و جلوگیری کننده از تخریب مبدل عمل می کند.
برای رسوبات بسیار سخت که جداسازی آن ها بسیار مشکل است از فشار بالای هوا استفاده می شود که توسط یک کمپرسور تامین می شود با استفاده از مته های مناسب وبرس های ویژه رسوبات تیوب ها جداسازی می گردند.

رسوب زدایی از مبدل حرارتی با شست و شوی الکترونیکی مبدل های حرارتی
بررسی تاثیر استفاده از سیستم رسوب زدایی الکترونیکی (EAF (Electronic Anti-Fouling در جلوگیری از تشکیل رسوب می باشد که روشی جدید برای کاهش تشکیل رسوب کربنات کلسیم در مبدل ‌های حرارتی است.این روش با تشدید عملیات تبدیل یون های قابل انحلال به بلورهای غیرقابل حل در حجم محلول، کمک به کاهش رسوب تشکیل شده در سطح مبدل حرارتی می کند که انجام این فرآیند از طریق اعمال یک میدان الکترومغناطیسی که منجر به جهت دهی یون ها می شود، توسط عبور جریان پالسی از یک سیم پیچ، انجام می پذیرد.در مجموع دو سری آزمایش به مدت 60 ساعت با و بدون استفاده از سیستم EAF انجام گرفته که با استفاده از دستگاه غلظت و هدایت الکتریکی سنج مقدار یون های حل شده در محلول را در هر دو سری آزمایش در زمان های مختلف بررسی کرده ایم.ساختار رسوبات به دست آمده از آزمایشات، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی گردیده و همچنین با روش های آنالیز EDX و پراش اشعه (XRD) X، به ترتیب عناصر و نیز ترکیبات و فازهای مختلف موجود در رسوب شناسایی شده است.نتایج آزمایش ها نشان داد که سیستم EAF، تاثیر بر ساختار رسوب تشکیل شده داشته و با کاهش رسوبات آراگونیت در مبدل حرارتی و تبدیل آن به رسوبات غیر چسبنده کلسیت در حجم محلول کمک به حذف رسوبات در دیواره مبدل کرده است.