وبلاگ

معمولاً وقتی كه چاهی در یك مخزن دست نخورده حفر می شود هیدروكربنها بطور طبیعی به سطح زمین جریان می یابند. در اثر تولید از یك مخزن بطور معمول از فشار مخزن كاسته شده و به میزان آب همراه ن فت تولیدی افزوده شده و درصد گاز تولیدی نیز كم می شود. این عوامل در كنار هم سبب آن می شوند كه جریان سیال از چاه كند و نهایتاً قطع شود. به این منظور جهت تقویت تولید در سیستم های تكمیل چاه از سیستم های فرازآوری مصنوعی استفاده می شود. در حقیقت سیستم فرازآوری مص نوعی به سیال درون چاه انرژی می دهد و زمانی كه حداقل انرژی برای جریان فراهم شد چاه شروع به تولید می كند.
بر اساس نتایج تحقیقاتی كه در سال 1994 صورت گرفت بطور تخمینی نشان می دهد كه حدود 900000 چاه با كمك سیستم فرازآوری مصنوعی تولید شده اند .یعنی تنها حدود 7 درصد از چاهها بطور طبیعی تولید شده اند و 93 درصد با كمك سیستم فرازآوری مصنوعی

 تولید شده اند و این در حالی است كه متوسط تولیدی چاهها كمتر از 70 بشكه در روز بوده است.

2-1- دلایل نیاز به سیستم فرازآوری مصنوعی:
زمانی كه چاه تولید نمی كند یا نرخ تولید آن اقتصادی نباشد سیستم فرازآوری مصنوعی مورد نیاز است. شکل 1(a) نشان می دهد كه فشار مخزن پایین است و سطح استاتیكی سیال بالای چاه است.
شکل 1(b) نشان می دهد كه چگونه نصب یك پمپ كوچك در فاصل ه كمی از سطح استاتیكی سیال سبب محدودیت در ایجاد سیستم رانش می شود.
چاه با نرخ q شروع به تولید نموده است . گرادیان فشارهای استاتیك و جریانی در شكلهای 1(a) و 1(b) شبیه هم هستند ضمن آنكه افت فشار اصطكاكی د ر لوله تولیدی با این نرخ جریان پایین، خیلی كم است.
به آسانی مشخص می شود كه چنین نرخ تولیدی در زمانی كه پمپ در ته چاه نصب شده باشد نیز می تواند اتفاق بیفتد، زیرا هم افت فشار داخل پمپ را سبب می شود و هم سبب افزایش مكش در چاه می شود. فایده اصلی قرار دادن پمپ در قسمت مشبك كاری شده اینست كه حداكثر پتانسیل تولید از چاه را می توان بدست آورد (شکل 1© كه این مس أله سبب تولید از چاه با qmax می شود.
نصب پمپ زیر قسمت مشبك كاری سبب حداكثر میزان مكش و نرخ تولید می شود.
طراحی یك فرازآوری مصنوعی نیازمند آنست كه پمپ با نمودار كارآیی جریان ورودی و خروجی منطبق باشد.

در حال حاضر وضعیت مصرف انرژی در بخش صنعت به گونهای است كه از نظر مقدار، حدود 3.29 درصد واز نظر ارزش حدود 4.20 درصد از كل مصرف نهایی انرژی كشور را به خود اختصاص داده است. كل مصرف انرژی بخش صنعت در سال 1385 معادل 7.36 میلیون بشكه نفت خام بوده كه ارزش آن بیش از 7.4 میلیارد دلار است.
بخش عمده انرژی مورد نیاز صنایع، از احتراق سوختهای فسیلی تامین میشود. از اینرو كمتر صنعتی را میتوان یافت كه به نوعی از سیستمهای احتراقی بهره مند نباشد. بدون استثناء در هر سیستم احتراقی وجود مشعل برای تولید انرژی حرارتی ضروری است. از طرف دیگر بخش عمده استفاده این مشعلها در رابطه با كورههای صنعتی و توربینهای گازی میباشد. برخی از موارد استفاده از این تجهیزات در صنایع عبارتند از:
– كوره های ذوب و تصفیه فلزات
– كوره های عملیات حرارتی
– كوره های صنایع پالایشگاهی و پتروشیمی
– توربین های گازی نیروگاه های تولید برق
از آنجایی كه معمولا در سیستمهای با دمای بالا اتلاف انرژی زیاد است، و از طرفی فرآیند احتراقنیز همواره در دمای بالا صورت میگیرد، در بیشتر موارد پتانسیل صرفه جویی انرژی در سیستمهای احتراقی یك واحد صنعتی، بیش از سایر قسمتهای آن میباشد. بنابراین با توجه به

 گستردگی استفاده از سیستمهای احتراقی در صنایع، در صورت توجه به بهینهسازی این تجهیزات، به مقدار زیادی در مصرف سوخت واحدهای صنعتی صرفه جویی خواهد شد.

بعلاوه وقتی از عمر كوره و سیستم احتراقی، بیش از 10 سال میگذرد، این بدان معنی است كه بازده آن در بهترین شرایط كمتر از 55 درصد است. به عبارت دیگر، این سیستم تقریباً نیمی از انرژی حرارتی سوخت را اتلاف میكند. همواره می توان مقدار قابل ملاحظه ای از تلفات انرژی سیستم را كاهش داد.
در صورتیكه بتوان با استفاده از تجهیزاتی از انرژی این گازها استفاده كرد و هوای مورد نیاز را برای احتراق پیشگرم كرد، به مقدار قابل ملاحظه ای در مصرف سوخت صرفه جویی میشود. انجام این كار ضمن بهبود فرآیند احتراق و افزایش دمای شعله از احتراق ناقص سوخت نیز جلوگیری میكند. نمونه ای از این تجهیزات بازیافت انرژی ركوپراتورها هستند.
به طور كلی اثرات استفاده از سیستمهای بازیابی انرژی را می توان به دو دسته طبقه بندی كرد:
– اثرات استفاده مستقیم : بازیابی انرژی هدر رفته بر روی راندمان فرآیند تا ثیر مستقیم دارد این عمل باعث كاهش در مصرف و هزینه های جانبی  آب، برق، بخار و………… هزینه فرآیند میشود.
– اثرات استفاده غیرمستقیم: مزیت اثرات استفاده غیرمستقیم به شرح زیر میباشد:
الف) كاهش آلودگی
در كوره ها مقداری از مواد سمی ناشی از احتراق مانند دی اكسیدكربن، گاز ترش كربن سیاه، گاز باقیمانده پلاستیك های شیمیایی و غیره در اتمسفر آزاد می شوند. و هدف برای ما بازیابی انرژی و كاهش آلودگی های محیط زیست میباشد.
ب) كاهش سایز و اندازه تجهیزات
بازیابی انرژی تلف شده مصرف سوخت را كاهش می دهد كه سبب ك اهش گازهای تولیدی احتراق هم می شود. این نتایج سایز تجهیزات برای همه دستگاههایی كه گازهای حاصل از احتراق در آنها بكار میرود را كاهش میدهد مانند فنها، دودكش كوره، مشعلها و… .
ج) كاهش مصرف انرژی
علاوه بر این كاهش در اندازه تجهیزات سبب كاهش در مصرف انرژی هم میشود همانند كاهش مصرف الكتریسیته برای فن ها و پمپها و غیره

:
انرژی و مباحث مربوط به آن از مهمترین مسائلی است كه صاحبان صنایع و مهندسان به آن توجه نشان می دهند. از دیرباز و پس از بحران انرژی دهة 70 میلادی اهمیت كاهش مصرف انرژی در صنایع بیش از پیش جلوه گر شد، كشورهای غربی و صنعتی در طراحی كارخانه ها و واحدهای صنعتی عمده كه دارای مصرف انرژی بالایی هستند مثل پالایشگاهها، مجتمع های پتروشیمی و نیروگاهها و … به

گونه ای عمل كردند كه نیازمند حداقل مصرف انرژی باشند، و با تحقیق در زمین ههای مختلف كاهش مصرف انرژی به موفقیت هایی نیز دست یافتند.
از سویی دیگر كشورهای درحال توسعه و بخصوص كشورهای صاحب ذخایر عظیم انرژی نظیر ایران به پشتوانه این منابع خدادادی و قیمت ارزان آن در طراحی واحدهای صنعتی كمترین توجهی به حفظ انرژی نشان نداند. اما امروزه با وضع قوانین سختگیرانه زیست محیطی و رو به پایان بودن و تجدید ناپذیری این منابع از سویی و قیمت بالای انرژی از سوی دیگر مسئولان این كشورها را نیز بر آن داشت تا به مسالة صرفه جویی و كاهش مصرف انرژی توجه بیشتری نشان دهند.
در تعریف انرژی كه براساس قانون اول ترمودنیامیك استوار است، فرض می شود تمام حالات انرژی برابرند و اتلاف كیفیت انرژی محاسبه نمیشود به عنوان مثال، تغییرات كیفیت انرژی حرارتی كه از دمای بالا به پایین منتقل می شود توسط تحلیل انرژی قابل بیان نیست، فقط بیانگر توالی جریان انرژی است. ولی تحلیل اكسرژی بر پایه قوانین اول و دوم ترمودینامیك استوار است و از لحاظ ترمودینامیك نواقص فرآیند را نشان می دهد از جمله اتلاف مواد و انرژی را.
معمولاً در موازنه انرژی قانون اول را در یك محیط بسته استفاده م یكنیم بنابراین هیچگاه احتمال اتلاف انرژی بررسی نمی شود مگر انرژی منتقل شده به محیط كه غیرقابل استفاده م یشود. برای دقت در بیان بازگشت ناپذیری باید از تحلیل اكسرژی استفاده كرد.
بخش گسترده ای از مصرف انرژی در صنایع مانند صنایع پالایشگاهی و پتروشیمیایی میباشد و رابطة مفهوم اكسرژی را م یتوان برای بررسی سه نوع از Eها استفاده كرد كه شامل انرژی، اقتصاد و محیط زیست است.
بسیاری از كاربردهای مفهوم اكسرژی كه براساس تكنیكهای اكسرژی پایه ریزی شده می تواند برای كاهش مصرف انرژی در صنایع به كار روند كه باعث كاهش اتلاف انرژی و انعطاف پذیری فرآیندها از لحاظ اقتصادی و زیست محیطی می شوند.
تحلیل اكسرژی م یتواند اطلاعات بسیاری در راستای عملكرد واحدهای صنعتی و اصلاح و بهینه سازی آنها فراهم كند.
پایان نامه حاضر به بررسی تحلیل اكسرژی و كاربرد آن در واحدهای پالایشگاهی برای كاهش مصرف انرژی و بخصوص برج تقطیر اتمسفریك پالایشگاه تبریز می پردازد. در فصلهای مختلف این پایان نامه به معرفی تحلیل اكسرژی و بیان روابط و نمودارهای آن، كاربردهای تحلیل فوق در صنایع و بررسی اقتصادی این تحلیل و دستاوردهای آن در صنایع و در نهایت شبیه سازی برج تقطیر پالایشگاه تبریز پرداخته شده است.

همه ساله به علت عدم توجه به نكات، مقررات و دستورالعمل های مربوط به ایمنی و بازبینی های به موقع شاهد حوادثی در برخی از نقاط مختلف دنیا چه از بعد مالی، جانی و یا هر دو هستیم. در این میان شاید بزرگترین خسارات تاكنون گریبان گیر صنایع به خصوص صنایع شیمیایی بوده كه از آن میان می توان به حادثه بوپال هند اشاره نمود. این نوع وقایع معمولاً از یك اشتباه به ظاهر كوچك و ساده از قبیل بستن و یا باز كردن یك شیر به اشتباه، وارد شدن در داخل یك مخزن بدون مجو زهای لازم، برچسب گذاری غلط روی مخازن و تجهیزات، ناخوانا بودن علائم و پارامترهای انداز هگیری شده توسط ابزاردقیق و درنتیجه اتخاذ واكنش غلط و نابجا، استفاده ناصحیح از تانكرها در تخلیه و یا پر نمودن مواد، عدم اطلاع اپراتورها از میزان خطرات مواد شیمیایی، و یا اتفاقاتی نظیر جرقه های ناشی از الكتریسیته ساكن، لبریز شدن مخازن و تانكرها، پاره شدن شیلن گها، آزاد شدن گازهای قابل انفجار در فضاهای مسدود، شكسته شدن لوله ها، نشت مواد، گرفتگی مشعل ها، همچنین اشكالات پیچیده تر از جمله بروز برخی معایب در مراحل كار و عدم طراحی ایمن، خطاهای سخت افزاری و نر 

مافزاری، استفاده از مواد نامناسب برای ساخت و در نتیجه ایجاد خوردگی، عدم توزیع صحیح مسئولیت بین افراد و… شروع می شوند.

صنایع شیمیایی و پتروشیمی اغلب با مواد شیمیایی خطرزا و واحدهای عملیاتی تحت شرایط دما و فشار بالا نظیر راكتورها، تانك های ذخیره و … سروكار دارند. بنابراین احتمال وقوع حوادثی مثل آتش سوزی، انفجار و نشت مواد سمی در این واحدها وجود دارد. این حوادث ممكن است به علت اشكالات فرایندی، نقص دستگاه ها و یا خطاهای انسانی ایجاد گردد. رشد صنایع در كنار رشد جمعیت انسانی نه تنها باعث تكرار حوادث بلكه موجب افزایش خسارات ناشی از آ نها نیز شده است. علاوه بر مسائل ناشی از خسارات و عقب ماندن در میدان رقابت جهانی، عوامل دیگری نیز وجود دارد كه در جلب توجه به مسأله ایمنی ایجاد انگیزه می كند. یكی از مهمترین این عوامل، جنب ههای وجدانی و اخلاقی مسأله است. آمار حوادث بیشماری كه منجر به فاجعه و به خطر افتادن جان كارگرانی كه در داخل و یا مردمی كه در اطراف زندگی می كنند، شده است حاكی از این است كه مسأله ایمنی اهمیت دارد و باید به فكر راهی برای فرار، كنترل و یا رفع مخاطرات بود.
برای حفظ ایمنی ابتدا باید مخاطرات بالقوه را شناخته و مهمترین آ نها را تعیین نمود و سپس راهی برای مقابله با آن ها پیدا نمود. بنابراین بحث و بررسی در مورد مخاطرات فرایند دو جنبه دارد. نخست شناخت و معلوم كردن مخاطرات یعنی فهمیدن این مسأله كه در یك واحد صنعتی یا یك فرایند چه خطراتی بالقوه وجود دارند و دوم روش های ارزیابی آن ها به منظور تعیین میزان حذف آن ها و یا محافظت جان انسان ها در مقابل آن ها.
یكی از بهترین تعاریف ایمنی عبارتست از: «میزان فرار از مخاطرات». چون هر روشی برای برآورد خطرها دارای محدودیت خاص خود می باشد و كلیه خطرات، علت ها و پیامدها را پوشش نمیدهد به همین منظور از كلمه «میزان» به منظور نسبی بودن ایمنی استفاده شده است.
یكی از مهمترین مسایل كه در ایمنی صنایع شیمیایی مطرح است بحث اقتصادی بودن یا اقتصادی نبودن سرمایه گذاری برای ایمن بودن فرایند است. با توجه به محدود بودن بودجه و وجود حوادث محتمل زیاد باید توسط مدیریت و ارزیابی ریسك به اولویت بندی آ نها پرداخت. چون ابعاد حادثه با احتمال وقوع آن در اكثر مواقع نسبت عكس دارد بهترین راه یك جا جمع نمودن ابعاد حادثه و احتمال وقوع آن است كه با مدیریت ریسك به آن هدف می توان رسید.
همان گونه كه در شكل مشاهده می كنید جهت ارزیابی ریسك باید مراحل زیر را انجام دهید:
1- شناسایی مخاطرات احتمالی فرایندی با استفاده از روش های تجزیه و تحلیل مقدماتی خطر آنالیز فهرست های جامع، آنالیز پرسش و…
2- ارزیابی كیفی این مخاطرات با تكنیك هایی مثل HAZOP
3- ارزیابی كمی این مخاطرات با قوانین احتمالات مثل تحلیل درخت خطا
4- بررسی اثر و عواقب حوادث نامطلوب احتمالی با روش آنالیز پیامد
5- با مشخص شدن احتمال حوادث و شدت وقوع پیامد می توان به ارزیابی ریسك پرداخت.
موضوع اصلی این پروژه مرحله سوم آنالیز ریسك یعنی مطالعه و بررسی آنالیز پیامد تانك آمونیاك پتروشیمی آمونیاك و اوره كرمانشاه (اعم از مدل سازی آتش، انفجار و پیامد نشت مواد سمی) می باشد. آنچه در این پروژه آمده است شامل كلیات ایمنی و مخاطرات فرایندی، شرح فرایند مخزن نگهداری آمونیاك مجتمع آمونیاك و اوره كرمانشاه، آنالیز پیامد و روابط حاكم بر آن، مدل سازی پیامد تانك آمونیاك مجتمع آمونیاك و اوره كرمانشاه و در فصل آخر نتیجه گیری و پیشنهادات این مدل سازی ارائه شده است.

در كلیه كارخانه های سیم ان سرتاسر جهان سعی بر این است كه در ارجحیت اول تولید كلینكر را افزایش و هزینه تولید را كاهش داده تا در بازار رقابت سوددهی بیشتری حاصل گردد.
پیشرفته ترین كارخانه های سیمان دارای كوره های مجهز به پری كلساینر 6 مرحله ای می باشند. در حالی كه هنوز كارخانه های سیستم تر نیز در دست بهره برداری هستند.
كارخانه های مدرن تولید سیمان را جهت افزایش تولید با كمترین هزینه با سیستم های پری هیتر و پری كلساین ر با كانال های هوای گرم و همچنین مشعل های پیشرفته انتخاب و به كولرهای مدرن مجهز می كنند و در نهایت آنچه كه از اهمیت زیادی برخوردار است آجرهای مناسب و مقاومی است كه در برابر افزایش ظرفیت ایستادگی بیشتری داشته و از عمر مناسبی برخوردار باشند.

اقدام مهم و اساسی برای ایجاد بهترین شرایط تولید، انتخاب صحیح تجهیزات و متعلقات كوره سیمان است به گونه ای كه كوره با حداقل تعداد توقف به طور پیوسته مورد بهره برداری قرار گیرد. در اینجا برای نیل به این هدف سعی شده بحرانی ترین پارامتر ها و پیش شرط ها جهت بهره برداری طولانی مدت كوره ذكر گردد.
1- علل توقف كوره
یك كوره دوار سیمان ممكن است به دلایل و علل ناخواسته ای مانند، آماده نبودن مواد خام اشكالات مكانیكی و یا قطع برق متوقف گردد.
عللی كه مربوط به مواد و آجرهای نسوز در توقف كوره می باشند عواملی هستند كه در آمادگی نسوز كاری و عمر آجرهای نسوز تاثیر دارند . این عوامل را می توان به سه گروه زیر تقسیم نمود.
الف – عوامل شیمیایی: شامل (تركیب سوخت مصرفی و تركیب مواد خام)
ب – عوامل حرارتی: شامل (شوك حرارتی و بار گرمایی ویژه)
ج – عوامل مكانیكی: شامل (اوالیتی و طراز كوره)
شكل 1- نشان می دهد كه در مناطق پخت چگونه تنش های مختلف باهم تركیب می شوند.
مثال:
نفوذ املاح: در مناطقی از كوره كه درجه حرارت باعث بخار شدن املاح می گردد، بخار املاح به آجرهای نسوز نفوذ می كند. به این صورت كه اجزا املاح در بافت اصلی آجرها نفوذ نموده و در بدنه داخلی آجر متراكم و سپس در اثر چرخش های مكرر كوره آجر متلاشی می شود.
در اثر نفوذ فاز مایع كلینكر نیز همین پدیده رخ می دهد و كلینكر مذاب در سطح آجر متراكم می شود. بعلت اختلاف درجه حرارت بین بستر كلینكر و اتمسفر كوره باعث می شود كه دیواره های آجر چینی به طور پیوسته تحت تنش های حرارتی قرار گیرند. شدید ترین تنش های حرارتی در مناطق بدون كوتینگ برزخ بالا و پایین و همچنین در هنگام استارت شدن و متوقف شدن كوره روی می دهد.
نقاطی از كوره كه روی تایرها (رینگ ها) قرار دارند به علت حالت الاستیكی پوسته كوره و فشرده شدن بدنه بر اثر اوالیتی، بارهای شدید مكانیكی به دیواره های آجر چینی وارد می شود.
در شكل (2) خلاصه ای از پدیده های اصلی فرسایش منطقه پخت كوره دوار سیمان كه بر اساس ارزیابی های آماری تهیه شده نشان داده شده است.