واحد های جانبی در صنعت – واحد آب

chemblog

عضو جدید
واحد های جانبی در صنعت – واحد آب
یکی از اصلی ترین و حیاتی ترین بخش های واحد تاسیسات جانبی متمرکز، بخش آب میباشد. نیاز به منابع بسیار زیاد انواع آب های صنعتی، آزمایشگاهی و خانگی در یک منطقه ویژه صنعتی متمرکز پتروشیمی و وجود چنین واحدی را در واحد سرویس های جانبی متمرکز ضروری و اجتناب ناپذیر می نماید. به طورکلی واحد آب دو محصول اصلی را تولید مینماید. یک محصول شامل آب آشامیدنی و قابل شرب بوده و دیگری آب صنعتی یا همان آب سرویس است که در واحدهای مختلف تولیدی پتروشیمی مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

یکی از اصلی ترین و حیاتی ترین بخش های واحد تاسیسات جانبی متمرکز، بخش آب میباشد. نیاز به منابع بسیار زیاد انواع آب های صنعتی، آزمایشگاهی و خانگی در یک منطقه ویژه صنعتی متمرکز پتروشیمی و وجود چنین واحدی را در واحد سرویس های جانبی متمرکز ضروری و اجتناب ناپذیر می نماید. به طورکلی واحد آب دو محصول اصلی را تولید مینماید. یک محصول شامل آب آشامیدنی و قابل شرب بوده و دیگری آب صنعتی یا همان آب سرویس است که در واحدهای مختلف تولیدی پتروشیمی مورد استفاده قرار خواهد گرفت. آب آشامیدنی باید فاقد باکتری های بیماری زا، ذرات معلق در آب، بو و مزة خاص باشد. همچنین غلظت بعضی یون ها از جمله یون های نمک باید در حد استاندارد کنترل شوند. به طور کلی آب خالص در طبیعت وجود ندارد و تمامی آبها دارای ۴ دسته کلی ناخالصی ها میباشد. یون های محلول کاتیونی مثل کلسیم، منیزیم، سدیم، پتاسیم، آمونیوم، منگنز، یون های محلول آنیونی مثل بیکربنات، کربنات، هیدروکساید، کلراید، فسفات، سیلیس، مواد معلق شامل مواد آلی، سیلیس، ترکیبات کلوئیدی، میکروارگانیسم ها، باکتری ها، روغن و نهایتاً گازهای محلول مانند CO2، H2S،NH4. بنابراین جهت خالص سازی آب آشامیدنی یا آب شیرین می بایست ناخالصی های آن را تا حد امکان حذف نمائیم. آب سرویس یا اصطلاحاً آب صنعتی کاربردهای بسیار متفاوتی دارد، این آب به عنوان خوراک اولیه برای تهیه محصول نهایی، به عنوان حلال در واکنش های مختلف، برای تهیه بخار خالص، به عنوان ماده واسطة انتقال حرارت، به عنوان ماده واسطه جهت خارج کردن مواد زاید ، به عنوان سپر حرارتی در برابرگرما و تشعشع آب سنگینِ مورد استفاده در نیروگاه ها، به عنوان مادهایی ارزان و قابل اطمینان جهت کالیبراسیون دستگاه های اندازه گیری دما، دانسیته و ویسکوزیته، به عنوان سیال اصلی در واحد آتش نشانی به جز موارد خاص مثل مواد نفتی مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین بعضی از فرآیندهای مهندسی شیمی از قبیل خشک کردن، کریستالیزاسیون، mixing، رطوبت زدایی، جذب سطحی، نمک زدایی، تبادل یونی در ارتباط مستقیم با آب صنعتی هستند. آب صنعتی آبیست که فاقد ناخالصی هایی مانند یون ها، نمک های محلول، مواد معلق و دیگر املاح می باشد. وجود این ناخالصی ها مشکلات بسیار زیادی از قبیل تولید رسوب در دستگاه های حرارتی و دیگ بخار، تولید بخار با کیفیت پایین، خوردگی بویلرها و دیگر سیستم های حرارتی و لوله ها ایجاد می نمایند. بنابراین بخش های خاصی برای این محصولات در واحد تعبیه شده اند. مرحله اول شامل دریافت آب و توزیع آن به بخش های مصرف کننده در منطقه ویژه صنعتی میباشد. برای این منظور آب از طریق کانال های مخصوص از دریا یا رودخانه دریافت شده و به قسمت های فیلتراسیون و پیش تصفیه مقدماتی مانند کلرزنی فرستاده می شود. در این قسمت آب دریافتی توسط یک مجموعه از پمپ ها به واحدهای مختلف منتقل میشود. یکی از این مصرف کننده ها واحد تاسیسات جانبی می باشد. بعد از انجام یک سری عملیات مقدماتی برای تصفیه و گندزدایی، بخشی از آب ورودی به واحد شیرین سازی صنعتی فرستاده میشود. در این واحد برخی املاح همانند املاح نمکی از آب حذف شده و محصول در مخازن آب شیرین ذخیره سازی میشود. از مخازن آب شیرین یک بخش به واحد املاح زدایی جهت حذف تمامی املاح باقی مانده در آب و سپس تامین آب مورد نیاز بویلرهای نیروگاه فرستاده میشود. بخش دیگری که مصرف کننده آب شیرین می باشد واحد تولید آب آشامیدنی خواهد بود. در این واحد با ترکیب آب شیرین با آب املاح زدایی شده به نسبت خاصی آب آشامیدنی تولید شده و در مخازن مربوطه ذخیره سازی می گردد. آب کندانس جمع آوری شده از مجتمع های مختلف و واحد نیروگاه جهت خالص سازی و استفاده مجدد به بخشی به نام بخش آب کندانس وارد خواهد شد. در این بخش آب پس از عبور از فیلتر های مخصوص به مخازن ذخیره و یا سیکل آب واحد املاح زدایی برگشت داده می شود. جهت بهینه سازی مصرف آب مخصوص Cooling تجهیزات مورد استفاده در واحد های تولیدی از یک سیستم مبدل های متمرکز جهت خنک نمودن این تجهیزات در یک سیکل بسته استفاده می شود. بنابر این واحد تاسیسات جانبی وظیفه خنک نمودن این مبدل ها را بر عهده دارد. این آب پس از خنک نمودن مبدل ها به دریا بازگردانده خواهد شد.یکی از وظایف واحد سرویس های جانبی تامین آب شبکه سراسری آتش نشانی می باشد. این آب از بخش آبگیر دریافت شده و به مخازن ذخیره آب آتش نشانی پمپ خواهد شد. شرح کامل هریک از فرآیند های ذکر شده به تفصیل در بخش های بعد آورده شده است.
سیستم دریافت و توزیع آب دریا
اصلی ترین منبع آب، جهت استفاده در واحد تاسیسات جانبی متمرکز، در مناطق ویژه پتروشیمی آب دریا می باشد. برای استفاده از آب دریا ابتدا می بایست این آب از اعماق دریا که بدور از هرگونه تلاطم های ناشی از جزر و مد و عبور کشتی هاست، به یک استخر ذخیره سازی منتقل گردد. به این منظور از یک سازه بتنی بنام کالورت یا همان کانال سرپوشیده استفاده میشود. ابعاد این کانال با توجه به میزان آب مورد نیاز منطقة ویژة صنعتی پتروشیمی طراحی شده و در عمق مناسبی در کف دریا، که دما در این عمق در فصول مختلف سال تقریباً ثابت است، نصب میشود. از آنجایی که طول کالورت عموما زیاد می باشد، در طراحی و ساخت آن از قطعات کوچک بتنی استفاده میشود. این سازه ها در اندازه های کوچکتر ساخته شده و پس از انتقال به محل نصب، در کنار یکدیگر چیده می شوند. جهت آببندی این قطعات به یکدیگر از آب بندهای لاستیکی با شکل امگا استفاده می شود. همچنین در درون کالورت ها برای جلوگیری از رشد خزه و جلبک، با رنگهای ضد خزه پوشانده خواهد شد. پس از نصب و راه اندازی، آب دریا از طریق برجهای آبگیر یا intake tower به کالورت وارد می شود. برجهای آبگیر، سازه های بتنی مجهز به شبکه فولادی می باشند که جهت جلوگیری از ورود اجسام بزرگ مثل ماهیهای بزرگ، کلوخه، سنگ، پلاستیک وغیره طراحی شده اند. اولین مرحله کلر زنی به آب دریا در برجهای آبگیر توسط لوله هایی که در اطراف کالورت جهت انتقال کلر از ساحل به عمق دریا تعبیه شده صورت می گیرد. عملیات کلر زنی در این بخش از امکان رشد موجودات ذره بینی، گیاهان، ماهیها و جلبک ها در سطح داخلی کالورت جلوگیری می نماید. علاوه بر تزریق کلر به صورت پیوسته که در تمام ساعات انجام میشود، برای از بین بردن آن دسته از موجوداتی که به میزان کلر موجود در آب عادت نموده اند، در فواصل زمانی خاص، حجم زیادی از کلر به صورت شوک در کالورت تزریق می شود. معمولا کالورت ها را در هنگام طراحی با دهانه های متعدد طراحی میکنند تا در صورت بروز اشکال در یکی از دهانه ها، توقفی در عملیات آبرسانی ایجاد نشود. آب دریا پس از خروج از کالورت از طریق انشعابات آن که هریک بوسیلة یک دریچه صفحه ای کنترل می شود وارد حوضچة تلاطم گیر شده و از تلاطم آن کاسته خواهد شد. در این مرحله آب جهت انجام یک مرحله فیلتراسیون اولیه و تزریق مجدد کلر، از فیلتر های میله ای یا همان Barscreen عبور داده می شود. بار اسکرین ها فیلترهایی متشکل از میله های فلزی موازی هستند که در قاب ساکن و مایلی قراردارند. فاصله بین میله ها اصولاً بین ۵ تا ۱۰ سانتیمتر بوده و برای جداسازی ذرات فوق اندازه یا همان نخاله ها مثل سنگ، کلوخه، پلاستیک و ماهی های درشت به کار می روند. در مرحله بعدی فیلتراسیون، آب دریا به بخش DrumScreen ها انتقال خواهد یافت. طراحی درام اسکرین ها بصورت یک چرخ دوار می باشد که به دور بدنه آن صافی مشبک کشیده شده است. در این عملیات در حین عبور آب از بدنه مشبک صافی، ذرات و زباله ها بر روی سطح داخلی صافی باقی می مانند. اندازه شبکة صافی تعیین کنندة اندازه ذرات جدا شونده از آب می باشد. از آنجا که آب دریا باعث خوردگی در فلزات می شود در ساخت این فیلتر ها از نوعی فولاد ضد زنگ که مقاومت زیادی در مقابل خوردگی دارد، استفاده شده است. سرعت چرخش فیلتر ها با توجه به میزان ناخالصی های موجود در آب قابل تنظیم و تغییر می باشد. جهت تمیز نمودن فیلترها سطح صافی ها به طور خودکار و با توجه میزان گرفتگی، بصورت پیوسته توسط جت آب شسته شده و زباله ها درون ظرف هایی در زیر جت آب ریخته میشوند. سپس این زباله ها بوسیله آب و از طریق کانال به چاله های انتقال آب که مجهز به سبدهای آشغالگیر هستند هدایت خواهند شد. پس از این مرحله از فیلتراسیون، آب به یک حوضچه بزرگ سرپوشیده که اصطلاحاً ایستگاه پمپاژ نام دارد وارد می شود. در این مجموعه پمپ هایی با توان بسیار بالا تعبیه شده اند. این پمپها وظیفه پمپاژ آب به واحدهای مختلف پتروشیمی، جهت استفاده به عنوان آب Cooling و به بخشهای مختلف واحد سرویس های جانبی متمرکز، جهت انجام پروسه های پیشرفته تر بر روی آب را دارند. تعداد و ظرفیت هر یک از این پمپها بسته به میزان آب مورد نیاز برای انواع واحد های پتروشیمی طراحی می شود. غالباً این پمپ ها از نوع حلزونی انتخاب میشوند و بخش حلزونی آنها از جنس فولاد میباشد. لوله های خروجی از پمپ ها بوسیله دو شیر با ظرفیت بسیار بالا تجهیز شده اند. شیر اول از نوع Check valve با سیستم هیدرولیکی و شیر دوم از نوع شیر پروانه ای است که در صورت اشکال در چک ولو بصورت دستی تنظیم میشود. به منظور تضمین تامین پیوسته آب برای مجتمع های پتروشیمی، در کنار هر پمپ در حال کار، یک پمپ به صورت آماده باش نیز تعبیه شده است. خروجی تمام پمپ هایی که به منظور تامین آب یک واحد پتروشیمی طراحی شده اند به یک مخزن مشترک یا همان header وارد شده و از آنجا به خطوط لوله ارسال می شوند. جهت جلوگیری از پدیده ضربه قوچ در لوله ها، در ابتدای خطوط لوله از مخازن ضربه گیر یا همان surge tanks استفاده میکنند. بوسیله این مخازن نوسانات جریان کاهش یافته و از آسیب رسیدن به خطوط لوله جلوگیری خواهد شد. بطور کلی در واحد های تاسیسات جانبی محوطه ای که شامل شیرها، مخازن مشترک، لوله های انتقال و surge tanks می باشد را اصطلاحاً header bay می نامند. جهت کنترل میزان آب ارسال شده به هریک از مجتمع های پتروشیمی تمامی عملیات های دریافت و توزیع آب از culvert ها و حوضچه های ورود، فیلترهای دوار و خطوط انتقال در اتاق کنترل بخش آبگیر توسط سیستم مونیتورینگ آبگیر کنترل می شوند. در بخش آبگیر واحد های سرویس های جانبی جهت سنجش دبی و فشار آب در پمپها، سنجش دما و فشار آب و دیگر پارامتر های حساس در این عملیات ها از تجهیزات ابزار دقیق که از اتاق کنترل قابل تنظیم می باشند، استفاده شده است.

سیستم آب cooling در مناطق صنعتی متمرکز پتروشیمی
اصولاً در یک منطقه صنعتی پتروشیمی متمرکز، دو نوع مصرف کننده اصلی آب دریا وجود دارد. مجتمع های تولیدی و واحد تاسیسات جانبی. آب دریا در مجتمع های تولیدی در مرحله اول به منظور آب Cooling مبدل های مدار بستة موجود در مجتمع و در مرحله دوم به عنوان آب سرویس هایی مانند شستشو مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین مصارف متعدد آب دریا در واحد سرویس های جانبی شامل خوراک واحد هایی مانند آب شیرین کن و آب DM یا همان آب مورد نیاز بویلر های نیروگاه می باشد. این واحد ها در فصل های آتی بطور مفصل تشریح خواهند شد. در این بخش به شرح سیستم خنک کننده مدار بسته در مناطق ویژه متمرکز پتروشیمی خواهیم پرداخت. اصولاً در شرایطی که واحدهای تولیدی پتروشیمی در ارتفاع زیادی از سطح دریا قرار داشته باشند به جای صرف انرژی زیاد برای پمپاژ آب به تجهیزات خنک کنندة Local مانند برجهای خنک کن کوچک مستقر در واحد های تولیدی، از سیستم خنک کننده مدار بسته استفاده میشود. سیستم خنک کن مدار بسته، سیستمی است که آب در آن در یک مسیر بسته بین مصرف کننده های آبِ خنک و مبدل های خنک کننده آب گرم در گردش بوده و به علت عدم مجاورت با هوا، تبخیر به طور محسوس در آن صورت نمی گیرد و در نتیجه به آب جبرانی بسیار کمی نیاز خواهد داشت. آبِ در گردش در سیستم خنک کننده مدار بسته جهت جلوگیری از کاهش کارایی مبدل ها از کیفیت بسیار بالایی برخوردار است. این کیفیت بالا باعث جلوگیری از رسوب، خوردگی و رشد میکرواُرگانیسم ها در خطوط لوله و مبدل ها خواهد شد. به همین دلیل در این چرخه بجای آب دریا از آب شیرین و کلردار استفاده می شود. در این سیستمِ خنک کننده، از مبدل های حرارتی صفحه ایی با ضریب انتقال حرارت بالا و یا برجهای خنک کن استفاده شده است. مکانیزم این برج ها بدین صورت است که آب گرم از بالا وارد برج شده و در تبادل حرارتی با هوا قرار می گیرد میشود. به منظور افزایش سطح انتقال حرارت در بالا و پایین افشاننده های آب، از شبکه های پلیمری خاصی استفاده میشود. یک فن پر قدرت نیز با سرعت چرخش بسیار زیاد جریان هوا را در خلاف جهت جریان آب هدایت می نماید. برای جبران تبخیر ناشی از تبادل حرارت آب و هوا و کاهش غلظت ناخالصی های احتمالی، آب خروجی از برج با مقداری از آب خروجی از واحد شیرین سازی مخلوط میشود. به منظور کاهش PH، مقداری اسید سولفوریک، برای گند زدایی مقدار مشخصی هیپو کلرید سدیم و برای جلوگیری از زنگ زدگی در داخل لوله ها Dispenser و Inhibitor به سیستم تزریق میشود. همانطور که گفته شد با توجه به ارتفاع هر مجتمع از سطح دریا و با توجه به نقطه بهینه مصرف انرژی پمپاژ، مجموعه مبدل های صفحه ای مربوط به هر مجتمع می تواند در محوطه واحد های سرویس های جانبی و یا در محوطه داخلی مجتمع تولیدی نصب شود.

سیستم بازگشت آب
آب دریا پس از استفاده هایی همچون آب سرویس در واحدهای تولیدی پتروشیمی، آب خنک کننده های سیستم مدار بستة Cooling ، واحدهای شیرین سازی، کلرزنی و مبدل های حرارتی مجدداً به دریا بازگردانده می شود. این آب در واحدهای پتروشیمی معمولاً برای خنک کردن تجهیزات به کار برده شده است و از نظر زیست محیطی در برگشت به دریا مشکلی ایجاد نمی سازد. برای انتقال آب از واحدهای پتروشیمی به دریا از لوله های بازگشت آب استفاده می کنند. این لوله ها با توجه به موقعیت واحد و ارتفاع آن از سطح دریا به سمت کانال های سطحی انتقال آب و یا به تاسیسات خروج آب یا همان outfall هدایت می شوند. از آنجاییکه واحدهای پتروشیمی در ارتفاع های متفاوتی از سطح دریا قرار دارند برای بازگشت آب به دریا یعنی به ارتفاع صفر از سطح دریا لازم است که انرژی آب گرفته شود. همچنین ریزش آب از روی سرریز تا حدودی باعث کاهش دمای آب می شود که برای برگشت آب از نظر زیست محیطی ضروری می باشد. بنابر این در انتهای خطوط بازگشت و قبل از ریختن آب به حوضچه خروجی، از یک بند یا همان weir جهت ایجاد هد آب و کاهش انرژی جریان آب استفاده می شود. آب برگشتی از روی بند به حوضچه و از آنجا به کانال سرپوشیده یا همان کالورت خروجی منتقل میشود. این مجرا همانند کالورت ورودی در بستر دریا جاسازی شده و درساخت آن از قطعات بتنی با اندازه های متفاوت استفاده می شود. این قطعات توسط جرثقیل به بستر دریا انتقال یافته و در آنجا نصب می شوند. به لحاظ مسائل زیست محیطی دمای آب خروجی از کالورت در قسمت خروجی به دریا با استفاده از یک مدل ریاضی تبادل حرارتی دریایی تعیین و کنترل می شود. در تنیجه دمای آب در آن ناحیه ، بیش از چند درجه با آب دریا تفاوت نخواهد داشت.

تولید آب شیرین – تقطیر
یکی از مهمترین و پرکاربرد ترین روش های شیرین سازی صنعتی آب دریا، چگالش بخار یا همان تقطیر می باشد. بالا بودن ظرفیت عملیاتی در این روش، بخصوص در مناطق صنعتی متمرکز پتروشیمی مانند ماهشهر و عسلویه که ضمن دسترسی به منبع عظیم آب خلیج فارس، روزانه به حجم بالایی از آب خالص نیاز دارند، بسیار مقرون به صرفه و مناسب خواهد بود. مبنای فرایند جدا سازی در این روش، بر اساس تبادل حرارتی بین بخار سوپر هیت و جریان آب دریا می باشد. این عملیات تبادلی به صورت پیوسته و در دو بخش سل ها و کندانسر، در یک مجموعة دستگاه آب شیرین کن، صورت می پذیرد.
قسمت اول فرایند شیرین سازی آب، مجموعه سل هایی است که در طراحی های اولیه، تعداد آنها با توجه به شرایط مختلف عملیاتی و جغرافیایی و همچنین مشخصات آب دریا تعیین خواهد شد. هر سل، شامل لوله های افقی بسیار زیادی است که بخار سوپر هیت در داخل آنها جریان دارد. دمای ورودی این بخار، بسته به شرایط عملیاتی مختلف در حدود ۲۵۰ درجه سانتیگراد ست خواهد شد. آب دریا از بالای هر سل، توسط دوش هایی که به منظور پاشش یکنواخت آب بر روی لوله ها طراحی شده اند به صورت مستمر بر روی لوله ها پاشیده شده و در اثر تبادل حرارتی ایجاد شده بین آب دریا و بخار سوپر هیت داخل لوله ها، آب دریا تبدیل به بخار خواهد شد. در این فرایند در انتهای هر سل، آب کاملاً شور یا همان براین، خارج شده و به دریا برگردانده شده و بخار حاصل شده در محفظة هر سل تحت نیروی خلاء به سل بعدی حرکت می نماید. در این فرایند، بخار ورودی به هر سل از مرحله قبل، ضمن کمک به تامین گرمای تبخیر سل جدید، با پیشروی از هر سل به سل بعدی، به درصد خلوص بیشتری نیز خواهد رسید. در نتیجه غلظت نمک خروجی از پایین هر سل نسبت به سل قبل افزوده می شود.
این عملیات به تعداد سل های طراحی شده در دستگاه آب شیرین کن تکرار شده و در انتها، بخار تولید شده در همة سل ها به کندانسر انتهایی خواهند رسید. در این کندانسر بخار در تبادل حرارتی با آب خنک دریا که در لوله های کندانسور جریان دارد قرار گرفته و بخش اعظمی از آن تبدیل به مایع می شود. مایع تولیدی در این کندانسور که به عنوان محصول اصلی دستگاه آب شیرین کن شناخته می شود، با درصد خلوص بسیار بالا وارد مخازن ذخیرة آب شیرین جهت مصارف صنعتی و غیر صنعتی خواهد شد. بخاراتی که در کندانسور نهایی باقی مانده و تبدیل به مایع نشده اند نیز از بالای کندانسور به محیط ونت خواهند شد.
پارامتر های قابل کنترل در یک فرایند شیرین سازی از روش تقطیر شامل کنترل دبی آب پاششی بر روی هر سل و کنترل دمای آب تغلیظ شدة خروجی از پایین هر سل بین ۶۳ تا ۶۵ درجه سانتیگراد می باشند. همچنین جهت افزایش راندمان و جلوگیری از کاهش ضریب تبادل حرارتی در اثر رسوبات از مواد ضد کف، ضد رسوب و ضد کلر نیز در این عملیات استفاده خواهد شد.
در تکنولوژی های جدیدتر جهت بهینه سازی مصرف انرژی از یک اجکتور به منظور بهره گیری از بخار کم فشار موجود در لوله های سل آخر استفاده می شود. سیال Make up این اجکتور، یک بخار بسیار داغ به نام motive steam است که با سرعت بسیار زیاد وارد نازل می شود. در اثر انبساط بوجود آمده در اجکتور، بخار فشار پایین که از لوله های آخرین سل خارج می شود به سمت نازل، مکش شده و در اجکتور با motive steam مخلوط و با فشار بالا به لوله های سل اول تزریق می شود. در این سیستم با تبدیل انرژی جنبشی بخارات ورودی، به انرژی فشاری و استفاده از گرمای نهان بخار کم فشار در سل پایانی، مقدار زیادی در مصرف انرژی صرفه جویی خواهد شد.

تولید آب شیرین – الکترودیالیز
الکترودیالیز یکی دیگر از روشهای شیرین سازی صنعتی آب دریا می باشد. این روش یکی از روشهای جدید شیرین سازی و حذف املاح است که در آن مستقیماً از جریان الکتریسیته استفاده شده و مبنای جداسازی در آن، سیستم غشایی می باشد. از آنجا که آب، یک ساختار مولکولی قطبی دارد، می تواند نمک را در خود حل کند. به این ترتیب نمک در آب یونیزه شده و سدیم با بار مثبت و کلر با بار منفی تشکیل می شود. هنگامی که نمک در آب یونیزه می شود، مولکول های آن آزادانه در میان مولکول های آب حرکت کرده و پخش می شوند. بنابر این با استفاده از جریان الکتریسیتة مستقیم یا همان DC می توان یونهای نمک را از یکدیگر تفکیک نمود. در این فرایند تحت تاثیر جریان الکتریسیته یونهای منفی کلرید، به سمت دیوارة مثبت یا همان کاتد و یونهای مثبت سدیم به سمت دیواره منفی، یا همان آند حرکت می کنند. یونهای منفی کلرید، به سمت دیوارة مثبت یا همان آند و یونهای مثبت سدیم به سمت دیواره منفی، یا همان کاتد حرکت می کنند.
حال اگر در محفظه ای که یونها تحت تاثیر نیروی الکتریسیته به حرکت در آمده اند، از دو غشاء مختلف که هر کدام اجازه عبور یک طرفة یونها را به سمت دیواره ها می دهند، استفاده شود یونها از میان غشاهای مخصوص عبور کرده و آب شیرین و بدون املاح در وسط دو غشاء باقی خواهد ماند. همچنین جریان آب تغلیظ شده از نمک و املاح نیز در بالا و پایین دو غشاء تشکیل می شوند. همانطور که مشاهده می شود، پس از گذشت مدتی از انجام عملیات شیرین سازی، مقداری رسوبات بر روی غشاء ها تشکیل می شود. در این مرحله با تغییر جهت جریان DC و تغییر جهت حرکت آنیونها و کاتیون ها، به سمت کاتد و آند جدید، رسوبات تولید شده بر روی غشاء ها از روی سطح غشاء حرکت نموده و سپس وارد وارد حلال می شوند. بدین ترتیب غشاء ها احیا شده و جهت استفادة مجدد آماده خواهند شد. در مقیاس صنعتی مجموعه ای از این غشاء ها با هم ترکیب شده و یک مجموعة غشایی را تشکیل می دهند. زمانیکه تعداد زیادی از این مجموعه ها در کنار هم قرار بگیرند، واحد آب شیرین کن صنعتی با استفاده از تکنولوژی الکترودیالیز بوجود خواهد آمد.

تولید آب نیروگاه
به کمک روشهایی مانند تقطیر و اسمز معکوس میتوان مقدار بسیار زیادی از ناخالصی های آب را از بین برد. آب خروجی از این واحد ها در بسیاری از موارد کلیه استاندارد های لازم را در بر داشته و مورد استفاده قرار می گیرد. ولیکن در بخشهایی مانند بویلرهای تولید بخار واحد نیروگاه از آنجایی که وجود املاح در آب باعث تشکیل رسوب بر روی لوله های بخار و هچنین بر روی تیغه های بویلرها می شود آب ورودی به بویلر ها می بایست تا بطور کامل املاح زدایی شده و فاقد هرگونه ناخالصی باشد. جهت دستیابی به این میزان خلوص، در صنعت پتروشیمی با توجه به ظرفیت بالای عملیاتی، از فرایند تبادل یونی استفاده می شود. اصول فرایند در این روش جابجایی یون های موجود در آب با یون هایH+ وOH- در فیلترهای تبادل یونی به نام میکس بد mixed bed می باشد. داخل این فیلترها از پلیمر های نامحلول کاتیونی و آنیونی پر شده است. در حین عبور آب از کنار پلیمرهای آنیونی، آب آنیون های خود مانند کلرید، سولفات و بی کربنات با -OH پلیمر مبادله می نماید. به همین روش، آب در کنار پلیمر های کاتیونی، کاتیون های خود را با +H پلیمر مبادله می نماید. با توجه به واکنش H+و- OH در این مخزن، نهایتاً خروجی از زیر فیلتر، آبی خالص و فاقد مواد معدنی محلول، خواهد بود. این فیلتر ها نیز پس از گذشت زمان، نیاز به انجام عملیات احیاء دارند. زمان دقیق احیای فیلترهای تبادل یونی توسط دستگاه هایی که میزان هدایت الکتریکی آب خروجی را بر حسب میکرو زیمنس اندازه گیری می نمایند، تعیین می شود. در عملیات احیاء برای احیای پلیمرهای کاتیونی از اسید سولفوریک و برای احیای پلیمرهای آنیونی از هیدروکسید سدیم استفاده می شود. مراحل کامل یک سیکل فیلتراسیون تبادل یونی در بخش های بعد به طور مفصل تشریح شده است.
اصولاً روش های تصفیه آب با استفاده از سیکل های تبادل یونی شامل ۴ مرحله بارگیری، احیا، آبکشی و شستشوی معکوس می باشد. این سیکل بطور متناوب در سکانس های زمانی مشخص صورت گرفته و عملیات خالص سازی آب در آن انجام خواهد شد. به علت ۴ مرحله ای بودن عملیات و به منظور پیوسته بودن جریان آب خالص شده از این واحد خالص سازی، حداقل از ۴ فیلتر که هرکدام به طور تناوبی در یک مرحله از سیکل قرار دارند می بایست استفاده شود. به طور کلی در یک فیلتر تبادل یونی به منظور انجام فرایند یون زدایی از آب، دو ستون تبادل کننده آنیونی و کاتیونی جهت جداکردن کاتیونها و آنیونها نیاز است. در این فیلتر ها دو ستون آنیونی و کاتیونی در هم ادغام شده و در لایه های نزدیک به هم به صورت فشرده و در یک بستر مخلوط یا همان mixed bed قرار داده شده اند. در اولین مرحله از سیکل یا همان مرحله بارگیری، آب ناخالص از بالا به مخزن شارژ می شود. این محلول در بستر فیلتر، در مجاورت با رزینهای کاتیونی و آنیونی قرار گرفته و پس از گذشت زمان ماند مشخص، آنیونهای موجود در آب توسط رزینهای کاتیونی و کاتیونهای موجود در آب توسط رزین های آنیونی جذب شده و در نتیجه آب خالص در فضای بین رزین ها باقی خواهد ماند. در انتهای این مرحله از سیکل، آب خالص از زیر مخزن خارج شده و به مخازن آب خالص انتقال خواهد یافت. در زمان غوطه ور شدن رزین ها در آب و همچنین در حین خروج آب خالص از مخزن، از آنجایی که رزین های کاتیونی سنگینتر از رزین های آنیونی شده اند، یکنواختی مخزن بهم خورده و در نتیجه رزینهای کاتیونی در زیر رزین های آنیونی قرار خواهند گرفت. مراحل بعدی این سیکل، به منظور بازگرداندن رزین های فیلتر به حالت اولیه خود انجام خواهند شد. در مرحله احیاء مواد احیا کنندة قلیایی یا همان باز، از بالای مخزن به صورت خیلی آرام تزریق شده و این محلول در جهت بالا به پایین در میان رزینهای موجود در مخزن حرکت می نماید. در نتیجه یونهای موجود در قلیا در اثر مجاورت با رزین های فیلتر، پلیمر های آنیونی را احیا نموده و به حالت اول خود باز می گردانند. سپس جریان اسیدی از زیر مخزن تزریق شده و در حین حرکت خود از پایین به بالای مخزن و در اثر مجاورت با رزینهای موجود در فیلتر، یونهای موجود در اسید، پلیمرهای کاتیونی را احیا می نمایند. در انتهای این مرحله از سیکل خالص سازی، ناخالصی هایی که به رزین های آنیونی و کاتیونی فیلتر چسبیده بودند در محلول های اسیدی و قلیایی حل شده و رزینها پاکسازی می شوند. در مرحله آبکشی، آب ورودی از بالای مخزن با دبی بسیار بالا، مواد احیا کنندة اسیدی و قلیایی را از حجم های خالی موجود در میان رزین ها جدا کرده و از مخزن خارج می نماید. در این مرحله رزین های مخزن از لحاظ شیمیایی به حالت اولیه خود برگردانده شده و آماده جذب مجدد ناخالصی های آب می باشند. ولیکن هنوز از لحاظ یکنواختی بستر موجود در فیلتر، رزین های کاتیونی در زیر و رزین های آنیونی در بالا قرار گرفته اند. بنابر این مرحله آخر سیکل جهت همگن سازی بستر انجام خواهد شد. در مرحله آخر یا همان شستشوی معکوس، با تزریق هوا از زیر مخزن با فشار بسیار بالا، رزین های مخزن بصورت فلودایز درآمده و مجدداً بصورت یکنواخت در مخزن پخش خواهند شد. در انتهای مرحله شستشوی معکوس، محتویات مخزن جهت یک مرحله بارگیری مجدد بطور کامل آماده شده است.
یکی از اصلی ترین مصارف آب DM تامین بخار مورد نیاز در در بویلرهای نیروگاه بود، این بخار پس از اینکه در بویلرهای نیروگاه به عنوان سیال محرک توربین ها مورد استفاده قرار گرفت، انرژی جنبشی خود را از دست داده و با دما و فشار پایین به همراه مقدار زیادی ناخالصی های روغنی، نمک ، مواد جامد معلق و گازهای محلول تبدیل به کندانس می شود. برای استفاده مجدد از این حجم عظیم آب کندانس خروجی از نیروگاه، این آب به واحدی به نام واحد آب کندانس جهت تصفیه فرستاده خواهد شد. از آنجایی که پلیمر های موجود در فیلتر های میکس بد نسبت به دماهای بالا بسیار حساس می باشند، در ابتدا آب کندانس خروجی از بویلرها برای تنظیم دما به بخش مبدل های حرارتی رفته و پس از تنظیم دما در حدود ۴۵ درجه سانتیگراد به مخزن ذخیره سازی فرستاده می شود. اولین مرحله تصفیة آب کندانس حذف روغن و مواد جامد معلق در فیلترهای مخصوص است. این فیلتر ها عمدتاً به صورت استوانه ای و تحت فشار هستند که با چندین لایة شن و ماسه در اندازه های متفاوت شامل دانه های ماسه ای به قطر ذرات ۹/۰ تا ۸/۱ میلیمتر ، شنِ ریزدانه با قطر ذرات ۵/۲ تا ۴ میلیمتر، شن حفاظتی با قطر ذرات ۵ تا ۸ میلیمتر و لایه دوم شن حفاظتی به قطر ذرات ۱۰ تا ۲۵ میلیمتر پر شده اند. در این فرایند ابتدا آب کندانس از پایین، وارد مخزن شده و بصورت یکنواخت از داخل لایه ها رو به بالا جریان می یابد. عبور از این لایه های شنی باعث می شود پیوند های فیزیکی بین آب و ذرات ناخالصی از بین رفته و در نتیجه روغن و ذرات چربی که دانسیتة کمتری نسبت به آب دارند در سطح قرار بگیرند. در یک عملیات فیلتراسیون پیوسته به طور متناوب مخلوط روغن و آب از بالای مخزن خارج شده و به بخش تصفیه پساب فرستاده خواهد شد. مواد جامد معلق در آب نیز با گیر افتادن در تخلخل های بین دانه های شن و ماسة لایه ها، از آب جدا می شوند. با عبور آب از این فیلترها، غلظت چربی و روغن در آب معمولاً به کمتر از ۲ ppm می رسد. از آنجایی که هدف از تصفیه این آب، استفاده مجدد از آن در بویلر های نیروگاه می باشد، بنابر این همانند بخش DM، این آب نیز می بایست در فیلتر های پلیمری میکس بد تحت عملیات یون زدایی قرار گیرد. ولیکن از آنجایی که هنوز میزان مواد روغنی موجود در آن زیاد است، قبل از ارسال این آب به واحد DM، از یک سری فیلتر های حاوی کربن فعال جهت جداسازی ذرات ریز روغن عبور می نماید. این فیلترها عمدتاً به شکل استوانه ای و تحتِ فشار با لایه هایی از شن به قطر ذرات ۲ تا ۳ میلیمتر، ماسه به قطر ذرات ۷/۰ تا ۲/۱ میلیمتر و کربن فعال به قطر ذرات ۶/۰ تا ۳/۲ میلیمتر پر شده اند. در این فیلتر ها آب کندانس از بالا وارد مخزن شده و به آرامی از لایه های کربن فعال، شن و ماسه عبور می نماید. کربن فعال، ذغالی است که از موادی به نام ذغال سنگ، چوب، پوست بادام و نارگیل به دست می آید. با عبور آب از فیلتر کربن فعال، مقدار مواد آلی محلول و ذرات روغنی موجود در آب به کمتر از ۱/۰ ppm خواهد رسید. در این مرحله آب خروجی از این بخش به منظور استفاده مجدد در واحد نیروگاه، به بخش خالص سازی نهایی و جدا سازی یونها در واحد DM فرستاده خواهد شد.

تولید آب آشامیدنی
تأمین آب آشامیدنی مناسب و عاری از هرگونه مواد مضر و منطبق بر استانداردهای سازمان بهداشت جهانی، از نیازهای روزمره تمامی صنایع، از جمله صنایع پتروشیمیایی می باشد. این آب می بایست کاملاٌ بی بو، بی رنگ و فاقد مزه خاصی باشد. بدین منظور آب خروجی از واحد تصفیه آب دریا را به نسبت های خاصی با آب خروجی از واحد آب شیرین کن صنعتی مخلوط می نمایند. در واحد تهیه آب آشامیدنی ، ابتدا آب تصفیه شده از مخازن مربوطه به سمت فیلترهای دانه ای و کربن فعال هدایت خواهد شد. قبل از ورود به فیلترها به منظور کنترل سختی موقت و کاهش خوردگی لوله ها و همچنین جلوگیری از رشد میکروارگانیسم ها دو مادة پلی فسفات و هیپوکربنات سدیم به آب تزریق می شوند. پس از تزریق این مواد در اولین مرحله از فیلتراسیون، آب وارد فیلترهای دانه ای می گردد. در این فیلتر ها مواد معلق جامد و غیر محلول در آب حذف می شوند. فیلتر دانه ای از سه لایه مجزا تشکیل شده است. ۲بخش از این لایه ها محتوی شن و یک بخش محتوی ماسه با درجه دانه بندی متفاوت می باشد. لایة ماسه ایی در بالا با قطر دانه ای حدود ۷/۰ تا ۲/۱ میلی متر و لایه های شن درشت و شن ریز با دانه هایی به قطر ۲ تا ۸ میلی متر در پایین آن قرار دارد. در این فیلتر ها آب از بالا وارد مخزن میشود. در اثر عبو جریان آب، مواد جامد معلق و نامحلول در آب در بین فضاهای خالی لایه های شن و ماسه باقی خواهند ماند. در مرحله بعد آب خروجی از این مرحله وارد فیلترهای کربن فعال خواهد شد. در این فیلترها باقیمانده مواد آلی و کلرین آزاد در آب توسط اکتیوکربن ها جذب میشوند. شما می توانید جهت آگاهی از تکنولوژی مورد استفاده در فیلتر های کربن فعال به سرفصل آب کندانس مراجعه نمایید. آب خروجی از این فیلترها پس از تزریق مجدد پلی فسفات سدیم و هیپو کلریت سدیم جهت جلوگیری از خوردگی لوله ها، در یک مسیر مشترک با آب واحد شیرین سازی ترکیب شده و به مخازن ذخیره سازی آب آشامیدنی منتقل شده و سپس به شبکه سراسری آب شرب مناطق ویژه صنعتی پتروشیمی تزریق می شود.

تولید آب آتشنشانی
از آنجا که مواد اولیه و همچنین محصولات تولیدی مجتمع های پتروشیمی به شدت قابل اشتعال هستند ، همواره خطر بزرگ آتش سوزی و انفجار، این واحدهای صنعتی را تهدید می نماید. در هر مجموعه صنعتی طراحی و کاربرد شبکه آتش نشانی و سیستم اطفاء حریق از اهمیت فوق العاده ایی برخودار است. اصولاً آب مورد نیاز واحد آب آتش نشانی در مناطق صنعتی متمرکز از منابع بزرگ و دائمی مانند دریا و رودخانه های اطراف تامین می شوند. این آب در مخازن بسیار بزرگ ذخیره سازی شده و در شبکه آتش نشانی با یک فشار حداقل ثابت همیشه در دسترس می باشد. آب Make Up روزانه این سیستم نیز از مخازن مربوط به آب تصفیه شده در واحد پساب واحد تاسیسات جانبی تأمین می شود. همچنین با افزایش وسعت آتش سوزی در مواقع اضطراری آب به طور مستقیم از دریا به شبکه آتش نشانی و سیستم اطفاء حریق وارد خواهد شد. سیسستم آتش نشانی در واحد سرویس های جانبی شامل مخزن ذخیره آب آتش نشانی ، پمپ های جوکی ، پمپ های الکتریکی و پمپ های دیزلی می باشد. این پمپها وظیفه ایجاد فشار حداقل بین ۱۲ تا ۱۴ بار در سر مسیر خروجی آب آتش نشانی در شبکه سراسری مناطق صنعتی را داشته و هر یک در شرایط خاصی در سرویس قرار می گیرند. دراین سیستم افت فشارهای کم را پمپ های جوکی جبران می کند. اگر افت فشار از یک مقدار معین بیشتر شود دیگر پمپ های جوکی نمی تواند افت فشار را جبران کند و باید پمپ اصلی وارد سرویس شود. از آنجایی که پمپهای اصلی از دبی خروجی بسیار بالایی برخوردار هستند هنگامی که این پمپها در سرویس قرار می گیریند در صورتیکه مصرف خیلی زیاد نباشد بسرعت پس از تامین فشار مورد نیاز از سرویس خارج میشوند و در صورت ادامه مصرف دوباره وارد سرویس میشود. در صورت قطع جریان برق و بروز آتش سوزی در شرایط مانند حملات موشکی، پمپ های دیزلی بسرعت و به صورت اتوماتیک در سرویس قرار گرفته و فشار بسیار بالای مورد نیاز شبکه آتش نشانی را تامین می نمایند. در این سیستم جهت جلوگیری از رسوب و سیرکوله بودن آب در شبکه، حتی در زمانی که خروجی آب از شبکه وجود نداشته باشد، با کنترل فشار حداقل سیستم، یک پمپ بصورت دائمی در حال کار بوده و دبی اضافی آب به مخزن ذخیره برگشت داده می شود.
 
آخرین ویرایش توسط مدیر:
بالا