پایان نامه ها

پایان نامه با کلمات کلیدی نفت و گاز، گاز طبیعی، محیط زیست، منافع اقتصادی

دیفیوزر، با افزایش سطح مقطع، کاهش یافته و فشار افزایش می یابد. در خروجی دیفیوزر بیشتر انرژی مخلوط سیال محرک و ساکشن، بصورت انرژی فشاری می باشد.
در نوع دوم، دیفیوزر دارای سه بخش همگرا، گلوگاه یا بخش سطح مقطع ثابت و واگرا می باشد. این نوع دیفیوزرها هنگامی بکار می روند که سرعت سیال اختلاط )سیال محرک و سیال مکش( ماورای صوت باشد. بدین ترتیب، بدلیل خاصیت سیال ماورای صوت، سرعت سیال اختلاط، هنگام عبور از بخش همگرای دیفیوزر، با کاهش سطح مقطع، کاهش می یابد و انرژی سرعت آن به انرژی فشار تبدیل می گردد. بخش سطح مقطع ثابت دیفیوزر همواره به گونه ایی طراحی می شود تا با ایجاد امواج شوک سرعت سیال را کاهش داده و فشار آن بطور ناگهانی افزایش یابد. در نتیجه سیال از حالت ماورای صوت،به مادون صوت می رسد. بدین ترتیب در قسمت واگرای دیفیوزر، با افزایش سطح مقطع، سرعت سیال کاهش یافته و فشار افزایش می یابد. در خروجی دیفیوزر بیشتر انرژی مخلوط سیال محرک و مکش، بصورت انرژی فشاری بوده و در نتیجه از اجکتور خارج و وارد تجهیز بعدی می شوند. مقدار فشار سیال خروجی، بین فشار سیال محرک و فشار سیال ساکشن می باشد.

4-1-2- مزایا، معایب و کاربردها
بطور کلی موارد کاربرد اجکتورها در سه دسته کلی قابل توصیف می باشند:
ایجاد خلاء
انتقال مواد شامل پمپاژ، تهویه و …
ایجاد اختلاط بین مواد به منظور افزایش فشار سیالات یا تبادل حرارت بین آنها
در بکارگیری و طراحی اجکتور هر یک از وظایف فوق و یا هر دو با هم می توانند مد نظر قرارگیرد. به عنوان مثال در صنایع غذایی برای بهبود کیفیت کنسانتره میوه ها و همچنین افزایش ظرفیت واحد از شرایط تحت خلأ استفاده می شود و همچنین در پالایشگاه ها برای جدا کردن مواد نفتی سنگین که دمای جوش بالا دارند از تقطیر تحت خلأ استفاده می کنند که برای ایجاد خلأ می توان از اجکتور استفاده کرد. در بعضی موارد از اجکتور برای مخلوط مایعات و گازها و مایعات استفاده می شود و همچنین برای جدا کردن ذرات معلق در گازها آنها را با مایعات مخلوط می کنند که برای این کار از اجکتور استفاده می گردد. اجکتورها کاربردهای تازه ای نیز پیدا کرده اند که به عنوان نمونه می توان به جایگزینی اجکتور با کمپرسور در یک سیکل تبرید اشاره نمود. از مزیت های اصلی اجکتورها می توان به موارد ذیل اشاره کرد:
هندسه ساده و کارا همراه با ضریب اطمینان بالا
نداشتن قسمت های متحرک و مستهلک شونده
هزینه تعمیر و نگهداری پائین
قابلیت کارکرد با گازهای خشک، مرطوب و خورنده )مقاومت در برابرخوردگی مواد شیمیایی در مقایسه با سایر انواع پمپ ها(
قیمت اولیه مناسب
توانایی ایجاد خلأ های مختلف مورد استفاده در صنایع
عدم نیاز به ورودی انرژی محوری الکتریکی یا مکانیکی که سبب کاهش عمده جرم دستگاه و افزایش قابلیت اطمینان می گردد.)مناسب نصب در مکان های دور از دسترس(
نصب و راه اندازی راحت و سریع
کارکرد پایدار در محدوده طراحی
بازده خوب
هزینه نصب بسیار کمتر نسبت به سایر دستگاه ها
کارکرد ساده و عدم نیاز به دستگاه های کنترل
عمر طولانی
و از معایب اجکتور می توان موارد زیر را نام برد:
ایجاد صدای زیاد )می توان با طراحی صداگیر مشکل را حل نمود(
حساسیت زیاد به شرایط خارج از طراحی
مصرف بالای انرژی )سیال محرک(
اجکتورها بدلیل ذکر ویژگی های مذکور کاربردهای گسترده ای در نیروگاه ها، هوافضا، پیشرانش و تبرید پیدا کرده اند. جت پمپ های مایع در مقایسه با سایر انواع پمپ ها مقاومت بسیار خوبی در مقابل کاویتاسیون دارند. بنابراین، جت پمپینگ می تواند روش جذابی برای انتقال حرارت اتلافی در نسل های جدید فضاپیماها باشد. با وجود اینکه تکنولوژی جت پمپ برای سیالات تراکم ناپذیر بالغ تر از تکنولوژی، اجکتور برای سیالات تراکم پذیر مانند گازها می باشد، اجکتورهای گاز هم در هواپیماهای ارتفاع بالا تقویت نیروی محرکه هواپیما و پیل های سوختی هیدروژنی، و غیره یافت می شوند.

4-1-3- کاربرد سیستم های اجکتوری در صنایع نفت و گاز
اصل ساده ای که سبب گردیده سیستم های اجکتوری راه حلی ایده آل برای صنایع نفت و گاز قلمداد گردند، عبارت است از عملکرد بدون هزینه این سیستم ها. منایع انرژی موجود در صنایع نفت و گاز به شکل گسترده ای قابلیت استفاده به عنوان سیال محرک در این سیستم ها را دارا می باشند. این موضوع باعث حصول منافع اقتصادی و زیست محیطی بسیاری می شود زیرا منبع انرژی جدیدی برای راه اندازی یک اجکتور مورد نیاز نبوده و در موارد بسیاری سبب حذف نیاز به کمپرسورها و پمپ های مکانیکی گرانقیمت، مشکل ساز و مخرب محیط زیست می شوند. اجکتورهای جایگزین شده بجای کمپرسورها تحت عنوان جت کمپرسور شناخته می شوند. هزینه های کلی پروژه ها با جایگزینی سیستم اجکتوری بجای کمپرسورها و پمپ های مکانیکی به شکل چشمگیری کاهش می یابد.
به طور کلی مهمترین مزایای جت کمپرسورها در مقایسه با کمپرسورهای مکانیکی عبارتند از:
نداشتن قطعات متحرک و هزینه تعمیر و نگهداری
نداشتن هزینه های عملیاتی؛ زیرا اجکتورها می توانند انرژی گازهای پر فشار که به صورت سنتی از طریق یک شیر اختناق اتلاف می شود یا گاز پر فشار برگشتی از کمپرسورهای موجود را مورد استفاده قرار دهند.
هزینه های نسبتا پائین سبب می شوند که اجرای پروژه توجیه اقتصادی پیدا نماید.
گزینه دوستدار محیط زیست بدون هیچ گونه هزینه ع
ملیاتی و آلاینده.
نصب سریع سبب استفاده از فرصت های کوتاه مدت می گردد.
ایجاد حداقل اختلال به عملیات تولید موجود.
وزن پائین و اندازه کوچک و متراکم اجازه نصب در اکثر واحدهای تولیدی را می دهد.
گزینه ای بدون ریسک .
بهبود ساده عملکرد بوسیله بهبود شرایط تخلیه سیستم.
مناسب برای تجهیزات موجود در خشکی یا دریا

دو دسته کلی از جت کمپرسورها وجود دارند:
جت کمپرسور با نازل سطح متغییر: این نوع زمانی مورد استفاده قرار می گیرد که شرایط محرک،ساکشن، یا تخلیه متغییر باشد و ضروری باشد که فشار یا دبی تخلیه کنترل گردد. کنترل این نوع جت کمپرسور توسط یک اسپیندل که میزان جریان گاز محرک ورودی به نازل را تنظیم می کند انجام می پذیرد. با این حال بر خلاف شیر کنترل که در آن انرژی از دست می رود، اسپیندل می تواند جریان را بدون کاهش انرژی موجود کاهش دهد. کنترل اسپیندل می تواند بوسیله دما، فشار، دبی یا نسبت ساکشن به محرک فعال گردیده و تغییرات مکانی اسپیندل بوسیله هر نوع از عملگرهای مناسب قابل انجام می باشد.
جت کمپرسور با نازل ثابت: این نوع از جت کمپرسورها اسپیندل تنظیم کننده نداشته و عموما جایی مورد استفاده قرار می گیرند که شرایط عملکردی پایدار باشد. این کمپرسورها مقداری تغییرات را تحمل می نمایند در حالیکه محدوده این تغییرات نسبت به نوع قبلی بسیار کوچکتر می باشد.

تعدادی از مهمترین کاربردهای اجکتورهای گازی در صنایع نفت و گاز به شرح ذیل می باشند:
سیستم های بازیابی گازهای ونتینگ و ارسالی به فلر
جمع آوری انواع گازهای کم فشار و اتلافی و …
ازدیاد برداشت از چاه های کم فشار )احیاء مجدد چاهها(
جایگزین کمپرسورهای موجود )متراکم سازی گازهای کم فشار(
فرآیندهای زیر دریا )پمپینگ سیالات در سیستمهای جداسازی از جامدات، تخلیه چاه، تقویت جریان به منظور ازدیاد تولید، سیستمهای تصفیه و جداسازی(
پمپ کردن مخلوط های دوغابی حاوی شن و ماسه

1)کاربرد اجکتورها در سیستم های بازیابی گاز فلر
به دلیل ضرورت بازیابی گازهای ضایعاتی و تخلیه ای ارسالی به فلر در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی نیاز به تجهیزی که گازهای ارسالی به فلر را به شکلی ایمن و اقتصادی متراکم نموده و به سیستم تصفیه و فرآیندی واحد بازگرداند، به شدت رو به افزایش می باشد. اجکتورهای گازی وسایلی ایده آل برای این کار می باشند زیرا انرژی موجود در یک جریان گاز پرفشار موجود در واحد را بکار گرفته و گازهای ضایعات و ارسالی به فلر را جمع آوری و تا فشاری که گاز بتواند در فرآیندهای واحد و تصفیه و جداسازی بکار گرفته شود، متراکم می نمایند. این سیستم در مناطقی مورد استفاده قرار می گیرد که در آنجا تاسیسات جمع آوری گاز موجود باشد.
در شکل 24 طرح شماتیکی از یک نمونه سیستم بازیابی اجکتوری گازهای ارسالی به فلر ارائه شده است. در این سیستم ها می توان از یک جریان جانبی موجود در واحد مانند تخلیه کمپرسورهای سیرکولیشن یا بالا برنده گاز به عنوان منبع گاز محرک استفاده نمود. طرح های شماتیکی که در آنها گاز فلر متراکم شده به سیستم سوخت گازی واحد تخلیه می شوند نیز طرح های متداولی می باشند. سیالات پرفشار متداولی که به عنوان محرک در این سیستم ها بکار گرفته می شوند، عبارتند از:
گاز استحصالی از چاه های فشار بالا
نفت یا گاز صادراتی
سوخت گازی )گاز طبیعی پرفشار شبکه(
آب تزریقی
مایع یا گاز برداشتی از جداکننده مرحله اول یا دوم
گاز تزریقی یا گاز لیفت

شکل 24 – طراحی مفهومی سیستم بازیابی اجکتوری گاز فلر[62]

به طور معمول، استفاده از سیستم جت کمپرسور در واحدهای بازیابی گاز فلر در دوحالت ذیل امکان پذیر می باشد:
1)استفاده از پمپ و سیال چرخشی آب یا آمین به عنوان سیال محرک )جت کمپرسور مایع(: (شکل 25 را ببینید) [63]

شکل 25 – طرح شماتیک از سیستم بازیابی گاز فلر اجکتوری با استفاده از جت کمپرسور مایع[63]
مشخصات کلی این سیستم ها به شرح ذیل می باشند:
می توانند در محدوده فشار کاری بین فشار مکش 4psia تا فشار تخلیه 465psia کار کنند.
جریان تخلیه از جت کمپرسور مایع در جداکننده های دو یا سه فازی تفکیک می شوند.
یک پمپ سانتریفیوژ یا رفت و برگشتی به منظور سیرکولاسیون سیال محرک بکار گرفته می شود.
حرارت ایجاد شده در فرآیند تراکم نزدیک به شرایط همدما در یک کولر گرفته می شود.
هنگامی که تمیز کردن گاز مورد نیاز باشد، سیستم جت کمپرسور می تواند به عنوان یک تصفیه کننده و همچنین به عنوان یک کمپرسور عمل نموده و به راحتی با واحد فرآیندی موجود یکپارچه شود.
هر نوع جریان فرآیندی، آب یا سایر مایعاتی که با احتیاجات سیستم مطابقت داشته باشند، می توانند به عنوان سیال محرک به کار برده شوند.
گاز متراکم شده به خطوط پر فشار تخلیه می شود تا برای تمیز شدن، استفاده به عنوان سوخت یا دیگر مصارف بکار برده شود.
2)استفاده از یک جریان گاز فشار بالا به عنوان سیال محرک )جت کمپرسور گاز(:
مکش و اختلاط گاز فلر بوسیله یک جریان گاز پر فشار و انتقال آن به مراحل بعدی سیستم بازیافت گاز فلر انجام می گیرد. جریان گاز فشار بالا در جت کمپرسور گاز می تواند بخار، هوای فشرده، پروپان،گاز طبیعی یا هر نوع گاز پایه دیگری باشد )شکل های 26 و 28 را ببینید(.

شکل 26 – نمونه ای از جت کمپرسور گاز جهت بازیابی گاز فلر[62]
تفاوت و مزیت عمده این سیستم ها نسبت به جت کمپرسورهای مایع در این است که اگر جریان
گاز محرک از نوعی باشد که در ترکیب با گاز کم فشار، مشکلی در مصرف ثانویه ایجاد ننماید، نیاز به سیستم جداسازی از بین خواهد رفت. به عنوان مثال، اگر برای فشرده سازی جریان گازهای کم فشار فلر جهت بازیابی مجدد آنها از گاز طبیعی یا سایر جریان های هیدروکربنی پرفشار استفاده نمائیم، دیگر نیازی به تفکیک گازها در خروجی نمی باشد و جریان مخلوط شده مستقیما به محل مصرف )به عنوان مثال سیستم سوخت گازی( ارسال می گردد.
در این حالت همچنین می توان به عنوان مثال با کنترل میزان نسبت گاز پر فشار ترکیب شده با گازهای فلر، ترکیب گاز مخلوط بازیابی شده در خروجی را در حالتی ثابت و بدون نیاز به تاسیسات خاص و پیچیده کنترل نمود. در موارد بسیاری جت کمپرسورهای گازی زمانی مورد استفاده قرار می گیرند که نیاز باشد ارزش حرارتی ویژه و چگالی مخلوط گازها در خروجی، برای مصارف خاصی مانند سوخت، مقدار معینی باشد. در این حالت کمپرسورها روی شرایط بار پیک یا تامین شرایط اضطراری تنظیم می گردند. گاز پروپان، بوتان یا گاز طبیعی استفاده شده در جت کمپرسورها می تواند بوسیله اختلاط با نسبت

دیدگاهتان را بنویسید