پمپاژ نفت و گاز – جابجایی مایعات سمی در تاسیسات پمپ دریایی
فناوری پمپ قوی خطر نشتی را هنگام پمپاژ مخلوط میعانات به حداقل می رساند، ویژگی های مکش بهینه لجستیک را آسان تر می کند. توسط Thomas Neumann، Sales Oil & Gas Solutions، LEWA GmbH.
علاوه بر آلودگی ناشی از رسوبات شن و ماسه و آب، نفت خام و گازهای طبیعی حاوی اجزای متعدد غیرقابل فروش – و بنابراین ناخواسته – مانند سولفید هیدروژن و کلر هستند.
شکستن این اجزا و پردازش بیشتر آنها از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست. به همین دلیل، سیال پمپ شده در یک برنامه میعانات از این محصولات فرعی پاکسازی می شود، که سپس توسط پمپ های دیافراگمی فرآیندی به مشعل گاز تاسیسات دریایی پمپ می شوند، جایی که مخلوط باقیمانده سمی و غیرقابل استفاده سوزانده می شود یا به خشکی منتقل می شود. برای دفع برای جلوگیری از به خطر انداختن پرسنل و محیط زیست در طول این فرآیند، سیستم های پمپ مورد استفاده باید مقاوم و بدون نشتی باشند. انتخاب هوشمندانه مواد برای جلوگیری از ترک خوردگی استرس ناشی از گوگرد یا خوردگی تنشی به اندازه داشتن یک پمپ با سر مکش خالص مثبت کم (NPSHR) مهم است.
طبق گزارش آژانس بین المللی انرژی (IEA)، پمپاژ نفت خام به طور پیوسته در سراسر جهان در حال افزایش است. در سال ۱۹۹۰، کمتر از ۳٫۱ میلیون تن نفت خام از زمین خارج شد و در سال ۲۰۰۶ این رقم به ۴ میلیون متریک تن افزایش یافت. در حال حاضر، مقدار نفت خام پمپاژ شده به بالاترین حد خود یعنی بیش از ۴٫۵ میلیون تن رسیده است – روندی که طبق گزارش آژانس بین المللی انرژی در صنعت گاز طبیعی نیز قابل مشاهده است: در آن صنعت، میزان گاز پمپاژ شده ظرف کمتر از ۵۰ سال چهار برابر شد و به رکورد ۳٫۶ میلیون تن رسید. تقاضای بالا در بازارهای مواد خام را می توان تا حد زیادی به هیدروکربن ها نسبت داد که به عنوان سوخت های فسیلی در محصولاتی مانند بنزین، سوخت دیزل، نفت گرمایش یا بیوگاز وجود دارند و به عنوان ماده اولیه در فرآیندهای بی شماری سنتز شیمیایی عمل می کنند. نفت خام و گاز طبیعی که پمپاژ می شود، علاوه بر چندین ماده غیرقابل استفاده، هم هیدروکربن ها و هم آلاینده هایی مانند ذخایر آب و ماسه دارد. این شامل موادی مانند کلریدها و سولفیدهای هیدروژن می شود. پردازش بیشتر این مواد منطقی نیست.
انتخاب مواد و طراحی به عنوان عوامل تعیین کننده
در حالی که جریان به نفت خام، گاز طبیعی و آب تقسیم می شود، اجزای ناخواسته جدا می شوند. مواد خام خالص شده توسط خط لوله یا کشتی برای پردازش بیشتر منتقل می شوند، در حالی که مواد جدا شده به یک مخزن متصل جریان می یابند، زیرا در غیر این صورت این مواد جدا شده در راکتورها تجمع می یابند و حجم کمتری برای تقسیم مواد خام باقی می ماند. از این درام، مخلوط سمی با استفاده از سیستم های پمپ مناسب به فلر واقع در بالای نصب هدایت می شود و در آنجا می سوزد.
برای اطمینان از اینکه خطرات برای پرسنل و محیط زیست را می توان در هنگام پمپاژ محصولات جدا شده به شعله رد کرد، ضروری است که از فناوری دیافراگم فرآیندی هرمتیک استفاده شود. با این حال، پمپ‌هایی با طرح‌های معمولی دارای آب‌بندهای دینامیکی، که عمدتاً از فولادهای کم آلیاژ یا بسیار غیر خورنده ss316 ساخته شده‌اند، نمی‌توانند این الزامات را برآورده کنند، زیرا برای پمپاژ مخلوط‌های خطرناک مناسب نیستند. علاوه بر این، مواد فاقد استحکام هستند، و آنها را در برابر خوردگی سولفید هیدروژن و ترک‌خوردگی استرس سولفیدی که ممکن است با پمپاژ این مخلوط‌های سیال که اغلب حاوی H2S و کلرید هستند رخ دهد، حساس می‌کند. در این کاربردها، سازندگان باتجربه پمپ مانند LEWA GmbH از مواد دوبلکس، فوق دوبلکس یا مبتنی بر نیکل استفاده می‌کنند که در برابر خوردگی مقاوم‌تر هستند و کمتر در معرض آسیب‌های ناشی از سولفید و هیدروژن سولفید هستند. به این ترتیب، نشت ها را می توان در دراز مدت رد کرد و عملکرد مداوم کارآمدتری را ممکن کرد.
ویژگی های مکش بهینه
علاوه بر انتخاب مواد مناسب، جابجایی ایمن سیالات نیز به معنای استفاده از پمپ با طراحی مناسب است. در نتیجه، وجود سطوح آب بندی متحرک بین سیال و محیط از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا این سطوح دارای حداقل نشتی هستند که توسط سیستم تعیین می شود، حتی در بهترین حالت. طراحی پمپ API674 که اغلب مورد استفاده قرار می‌گیرد، این نیاز را برآورده نمی‌کند، زیرا پیستون‌ها و بسته‌بندی خیس شده‌اند و بنابراین از نظر سفت نیستند. اگرچه طراحی بسته‌بندی با سیستم آب‌بندی می‌تواند هر گونه نشتی را که ممکن است رخ دهد را بگیرد یا از آن جلوگیری کند، با این حال آلودگی‌های مکرر شن و ذرات سیال طول عمر این مواد را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد که نه تنها منجر به نصب اضافی، بلکه هزینه‌های نگهداری بالاتر نیز می‌شود. سیستم باید به طور منظم نگهداری شود و با استفاده از ابزارهای اضافی نظارت شود تا از عملکرد مناسب در دوره های طولانی اطمینان حاصل شود.
از سوی دیگر، طرح‌های پمپ توسط LEWA با استاندارد API675 برای اطمینان از قابلیت اطمینان فرآیند هنگام پمپاژ c مطابقت دارد.
مایعات قابل احتراق یا سمی و همچنین مایعاتی که حاوی مواد جامد هستند یا ویسکوزیته بالایی دارند. پمپ های LEWA آب بندی دینامیکی با حرکات نسبی بین آب بند و سطح آب بندی ندارند. این امر نشت مایع ناشی از سیستم را رد می کند.
یک مزیت اضافی سر پمپ M9 با مکش تقویت شده به لطف حرکت برگشت دیافراگم فعال شده با فنر است: به لطف این طراحی، سر پمپ های LEWA M9 برخلاف سایر پمپ های دنیا دارای ویژگی های مکش هستند. این سر پمپ ها می توانند بدون کاویتاسیون، حتی در مقادیر سر مکش خالص مثبت (NPSH) کار کنند. این ویژگی هنگام پمپاژ میعانات کاملاً حیاتی است، زیرا مخازن معمولاً در همان سطح پمپ قرار می گیرند و سیالات دارای فشار بخار بالایی هستند. بدون مشخصات مکش بهینه سر پمپ های LEWA M9، تنظیم مخزن یا خود مخزن باید اصلاح شود تا مقدار خالص سر مکش مثبت (NPSH) افزایش یابد، که بسیار پرهزینه خواهد بود.
شبیه سازی برای تحلیل بهینه سیستم کلی
به منظور هماهنگی پمپ و سیستم لوله کشی تاسیسات با یکدیگر، محاسبه نحوه پاسخ لوله کشی به تحریک پالسی پمپ مفید است. با در نظر گرفتن پیچیدگی سیستم، تعداد سیلندرهای پمپ و خواص سیال، این نوع آنالیزهای ضربان می توانند توصیه هایی را برای روزنه ها و سایر اتصالات که بسته به شرایط لازم باشد ارائه دهند. در صورتی که سایر اقدامات امکان پذیر نباشد، برای لوله های سمت تخلیه، اندازه دمپرهای ضربانی / تشدید کننده ها محاسبه می شود. این تحلیل‌ها همچنین روش‌هایی را که در آن سیستم پمپ رفتار می‌کند و واکنش نشان می‌دهد، در حالی که چندین پمپ به طور همزمان استفاده می‌شوند، با فشار پاسخ سوپاپ اطمینان و در سرعت‌های متفاوت، را شامل می‌شود. LEWA تنها تولید کننده پمپ است که از میز تست داخلی خود برای تأیید این برنامه های محاسباتی از طریق آزمایش های واقعی و ارائه این نوع شبیه سازی ها در داخل استفاده کرده است. تخصص چندین ساله این شرکت در این زمینه به این معنی است که الزامات برای ابعاد و موقعیت یابی بهینه اجزا قبل از پایان مرحله برنامه ریزی برآورده می شود و اطمینان حاصل می شود که سیستم پمپ مطابق دلخواه عمل می کند و به خوبی کار می کند. همچنین به این معنی است که تغییرات بعدی لازم نخواهد بود.
خلاصه
در کاربردهایی که هیدروکربن ها به عنوان جزئی از نفت خام و گاز طبیعی پمپ می شوند، سیال پمپ شده قبل از اینکه حتی از تاسیسات پمپ دریایی خارج شود به اجزای مختلف جدا می شود. این امر از حمل و نقل غیر ضروری مواد غیرقابل فروش از جریان پمپ اصلی جلوگیری می کند. این آلاینده‌های ناخواسته، از جمله کلریدها و سولفیدهای هیدروژن، با استفاده از میعانات گازی جدا می‌شوند و به داخل شعله‌های تاسیسات دریایی هدایت می‌شوند یا برای دفع از خشکی عبور می‌کنند. ضروری است که این کار با استفاده از پمپ‌هایی انجام شود که دارای فناوری دیافراگم فرآیندی محکم هستند، مانند پمپ‌های ساخته شده توسط LEWA GmbH. این به این دلیل است که سیستم های مورد استفاده باید بدون نشتی کار کنند تا حداکثر ایمنی را در کار با مخلوط های سمی تضمین کنند. در عین حال، هد مکش خالص خالص مورد نیاز (NPSHR) هنگام استفاده از واحد سودمند است، زیرا این بدان معناست که پمپ را می توان بدون تغییرات پرهزینه در تاسیسات در تاسیسات ادغام کرد. پمپ های دیافراگمی فرآیند تولید شده توسط LEWA قادر به ارائه این ارزش افزوده هستند. این همچنین در مورد آنالیزهای پالسی توسعه داده شده در داخل، که از شبیه سازی های متعدد برای اطمینان از ابعاد و موقعیت بهینه اجزا استفاده می کند و در نتیجه به بهبود قابلیت اطمینان و دوام سیستم کلی کمک می کند، صدق می کند.