با همكاری تنگاتنگ پژوهشگران كاتالیست و خوردگی فلزات پژوهشگاه صنعت نفت محقق شد

رفع مشكل كولر هوایی واحد آیزوماكس پالایشگاه بندرعباس

13/09/1390

دانش نفت: واحد پژوهش مهندسی واكنشهای كاتالیستی زیرمجموعه پژوهشكده كاتالیست و نانو فناوری پژوهشگاه صنعت نفت است. انجام آزمایشات و محاسبات تعیین سینتیك واكنشهای كاتالیستی یكی از فعالیتهایی است كه در این واحد انجام میشود. در اینجا قوانین سرعت واكنشهای كاتالیستی به صورت روابط ریاضی برحسب شرایط عملیاتی مورد نظر به دست میآید. از این روابط میتوان در مواردی مانند شبیهسازی، بهینهسازی و پیشبینی رفتار واحدهای صنعتی استفاده كرد. با توجه به این كه برخی كاتالیستها توسط موجودات زنده ساخته میشوند، انجام آزمایشات مربوط به موجودات زنده یا بیوكاتالیست بخش دیگری از فعالیتهای این واحد میباشد. شبیهسازی واحد آیزوماكس پالایشگاه بندرعباس یكی از فعالیتهای موفق پژوهشگاه صنعت نفت در راستای حل مشكلات واحدهای صنعتی در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی محسوب میشود. بروز چندین باره مشكل خوردگی در كولرهای هوایی واحد آیزوماكس پالایشگاه بندرعباس كه تعویض كولرهای این واحد صنعتی را در پی داشت، مسئولان تحقیق و توسعه پالایشگاه را بر آن داشت تا برای جلوگیری از تحمیل هزینههای سنگین از پژوهشگاه صنعت نفت كه همواره در حل مشكلات صنعت نفت حضوری فعال داشته است درخواست اجرای یك پروژه پژوهشی و یافتن راهكارهایی برای رفع این مشكل جدی نماید. پژوهشگران خوردگی فلزات كاتالیست پژوهشگاه با همكاری تنگاتنگ در مسیر اجرای این طرح توانستند با شناسایی عوامل ایجاد خوردگی در كولر هوایی و ارائه پیشنهادهای عملی برای رفع مشكل، الگویی از همكاری موفق میان دو پژوهشكده را ارایه كنند. با دكتر ایراندوخت مجری طرح رفع مشكل كولر هوایی واحد آیزوماكس پالایشگاه بندرعباس درباره مراحل شكلگیری، اجرا و همكاری پژوهشگران برای حل مشكل این واحد صنعتی گفتگویی داشتهایم كه از نظرتان میگذرد.

در ابتدا در مورد وظیفه واحد آیزوماكس در پالایشگاهها توضیح دهید؟

واحد آیزوماكس با شكست هیدروژنی یكی از فرآیندهای مدرن در پالایشگاههای نفت محسوب میشود. فلسفه وجودی این واحد در پالایشگاههای نفت این است كه مواد میان تقطیر با كیفیت بالا تولید كند. خوراك این واحد معمولا گازوئیل خلا است كه از جمله برشهای سنگین محسوب میشود. با توجه به اینكه این برش نفتی از مولكولهای خیلی بزرگ تشكیل شده، در اثر حضور كاتالیست، هیدروژن و شرایط عملیاتی مولكولهای درشت شكسته شده و به مخلوطی از بنزین، نفت سفید و گازوئیل مرغوب تبدیل میشوند. شایان ذكر است كه وظیفه كولر هوایی در واحد آیزوماكس خنك نمودن محصولات خارج شده از راكتور با استفاده از جریان هوا میباشد تا پس از سرد شدن به سایر دستگاههای واحد وارد شود.

به نظر میرسد، واحدهای آیزوماكس پالایشگاهها دارای مشكلاتی از قبیل رسوبگرفتگی و خوردگی هستند. دلیل این امر چیست؟

در حالت كلی، با توجه به اینكه خوراك این واحدها حاوی مقادیر زیادی تركیبات گوگردی و نیتروژنی است، در راكتور تركیبات اكسیژنی به بخار آب، تركیبات نیتروژنی به آمونیاك و تركیبات گوگردی به سولفید هیدروژن تبدیل میشود.

علاوه بر واكنشهای فوق شكست مولكولی نیز در راكتور صورت میگیرد از این رو این راكتور یك فضای غنی از گازهای خورنده شامل هیدروژن، سولفید هیدروژن، مونواكسیدكربن، آمونیاك و اسید كلریدریك پدید میآید. بنابراین در بسیاری از واحدهای هیدروكراكینگ در دنیا و همینطور واحدهای تصفیه هیدروژنی مشكل رسوبگرفتگی و نیز خوردگی شدید در كولرهای هوایی مشاهده میشود.

كولر هوایی پالایشگاه بندرعباس تا قبل از اجرای پروژه پژوهشگاه صنعت نفت چه وضعیتی داشت؟

همانطور كه گفته شد خوراك پالایشگاه بندرعباس، نفت خام سنگین ایران است كه حاوی مقادیر زیادی از تركیبات گوگردی و نیتروژنی بوده و پتانسیل زیادی برای بروز مشكل خوردگی دارد. به طور طبیعی این گازها در شرایط راكتور و همینطور خارج راكتور با همدیگر واكنش داده و در نهایت نمكهای خورنده نیز تشكیل میشود و از این رو باعث بروز مشكلات عملیاتی از قبیل خوردگی و گرفتگی در تیوبهای كولرهای هوایی میشود.

در پالایشگاه بندرعباس، به علت شدت خوردگی، كل كولرهوایی كه شامل 16 دسته تیوب میشود دوباره تعویض شده است. همانطور كه میدانید به علت زیاد بودن تعداد تیوبهای به كار رفته در كولر هوایی واحد آیزوماكس، هزینه بسیار زیادی حین تعویض كولرهای هوایی به این پالایشگاه تحمیل میشد. علاوه بر آن به دلیل shutdown اضطراری و عدم تولید واحد در هنگام تعویض كولر ضرر و زیان مضاعفی به پالایشگاه وارد میشد.

این پروژه با همكاری تنگاتنگ پژوهشگران خوردگی فلزات و كاتالیست پژوهشگاه صنعت نفت به انجام رسیده است. در این خصوص توضیح دهید.

در ابتدا درخواست تحقیق و توسعه پالایشگاه بندرعباس به واحد خوردگی فلزات ارجاع شد. اما با توجه به ماهیت كار و اهداف پروژه جناب آقای دكتر جابر نشاطی، رییس پژوهشكده حفاظت صنعتی حضور واحد پژوهش مهندسی واكنشهای كاتالیستی را در این كار پژوهش ضروری تشخیص دادند بعد از بازدید از واحد فوق و نیز بررسی دقیق ابعاد مختلف فرآیند و مشكلات موجود دفترچه پیشنهاد پروژه تهیه و ارایه شد.

پس از بسته‌‌ شدن قرارداد پژوهشی با پالایشگاه بندرعباس، در پژوهشگاه دو پروژه به صورت همزمان در پژوهشكده كاتالیست و نانو فناوری و نیز پژوهشكده حفاظت صنعتی تعریف شد.

هر چند فعالیتهای لازم این طرح به ظاهر در قالب دو پروژه جداگانه در پژوهشگاه تعریف شد ولی ماهیت آنها به گونهای بود كه ارتباط ارگانیك دو گروه پژوهش كاتالیست و خوردگی را الزامی میساخت، چرا كه اطلاعات حاصل از هر گروه برای تكمیل نتایج و تعبیر و تفسیر یافتهها مورد نیاز گروه دیگر بود.

بنابراین مقالات و منابع علمی و فنی جمعآوری شده در هر دو گروه مورد مطالعه قرار گرفته و تبادل اطلاعات برای بحث و تفسیر دادههای حاصل از انجام آزمایشها و محاسبات در جلسات مشترك مورد استفاده قرار میگرفت.

لطفا درباره مراحل پروژه كمی توضیح دهید.

فعالیتهایی كه در پژوهشكده حفاظت صنعتی در این رابطه انجام شد شامل نمونهبرداری از نقاط مختلف كولر هوایی، خروجی راكتور و تفكیككنندهها بود. آزمایشها و بررسیهای بسیار زیادی در پژوهشگاه انجام و در نهایت مكانیزمها و انواع خوردگی و نیز چگونگی كنترل خوردگی توسط متخصصان خوردگی شناسایی شد. اما آن بخش از پروژه كه به واحد مهندسی واكنشهای كاتالیستی مربوط میشد، مبتنی بر پیدا كردن راهكارهایی بود تا مشكل خوردگی تا حد امكان كاهش یابد. برای دستیابی به این مهم، پژوهشگران مهندسی واكنشهای كاتالیستی چند بار به واحد آیزوماكس پالایشگاه مراجعه كرده و پس از به دست آوردن اطلاعات فرآیندی مورد نیاز، كار بررسی روی دادهها را آغاز كردند. در این بررسیها كه شامل ارزیابی دادهها به شیوههای متداول و مرسوم بود، نحوه برخورد با مسائل و چگونگی بروز این مشكل با توجه به منابع و بانكهای اطلاعاتی مطالعه شد. پس از مطالعات بسیار دقیق و جامع و با همكاری تنگاتنگ با واحد خوردگی فلزات به این نتیجه رسیدیم كه برای یافتن بهترین راهكار ضروری است كه تركیب درصد مواد در خروجی راكتور و ورودی كولر هوایی را مشخص كنیم. بنابراین به عنوان یك گام عملیاتی در این پروژه، ایجاد یك محل برای نمونهگیری در دستور كار قرار گرفت. به هر حال برای ایجاد اتصالات محل نمونهگیری، زمانی حدود یك سال مورد نیاز بود. ما در طول این مدت، از تكنیكهای شبیهسازی كامپیوتری برای شناخت بیشتر ماهیت مسئله استفاده كردیم. روش كار به این صورت بود كه كل واحد آیزوماكس با استفاده از نرمافزارهای تجاری موجود شبیهسازی شد و سپس بر اساس آنالیز نمونههای گرفته شده از پالایشگاه صحت شبیهسازی انجام شده در پژوهشگاه به اثبات رسید. در این شبیهسازی از نرمافزار petrosimكه یك نرمافزار تخصصی در مورد فرآیندهای پالایشگاهی است و همینطور نرمافزارPlusAspen و ASPENHYSYS برای بررسی حالتهای مختلف استفاده كردیم و با توجه به اطلاعات به دست آمده از مطالعه واحدهای آیزوماكس در سایر كشورها، مجموعهای از راهكارها به پالایشگاه بندرعباس ارایه شد.

در بین صحبتهایتان، به ارائه مجموعهای از راهكارها برای حل مشكل پالایشگاه اشاره كردید. ممكن است كمی بیشتر درباره پیشنهادهای ارائه شده توضیح دهید.

پس از انجام مطالعات و بررسی نتایج آزمایشها و نیز شبیهسازی واحد راهكارها در دو بخش كوتاه مدت و میان مدت به پالایشگاه بندرعباس ارایه شد كه عبارتند از:

راهكارهای كوتاه مدت

1. اصلاح میزان تزریق آب

2. تزریق آب به همه دسته لولههای كولر هوایی

3. كاهش میزان اكسیژن

4. كنترل منابع گاز و كلر و تركیبات آن به واحد

5. تمیزكاری تمامی تیوبها پس از هر تعمیر اساسی

6. استفاده از كاتالیست سولفیدی در واحد

راهكارهای میان مدت

1.تغییر آلیاژ كولر

2. استفاده از وسایل افزایشدهنده انتقال حرارت و جرمگیر HTE

3. انجام محاسبات دینامیك محاسباتی سیال CFD

4. تغییر آرایش کولر هوایی

پس از شبیهسازی واحد آیزوماكس در مركز تحقیقات كاتالیست و اطلاعات به دست آمده توسط پژوهشكده حفاظت صنعتی، مراحل بعدی پروژه را چگونه پشت سرگذاشتید؟

با توجه به اطلاعات ارزشمندی كه حاصل همكاری متخصصان دو پژوهشكده بود، علاوه بر گازهای اشاره شده وجود نمكهای خورنده كلرید آمونیوم و نیز هیدروسولفید آمونیوم در كولر هوایی واحد آیزوماكس مسجل شد.

شواهد به دست آمده بیانگر این واقعیت بود كه برای جلوگیری از بروز گرفتگی و خوردگی باید غلظت گازهای آمونیاك، سولفید هیدروژن و اسید كلریدریك را به حداقل كاهش داد. در جهت عملیاتی كردن اولین راهكار كوتاه مدت، حالتهای مختلفی مورد بررسی قرار گرفت تا میزان آب تزریقی لازم به دست آید. بعد از محاسبه میزان بهینه آب به كارفرما پیشنهاد شد كه 34 متر مكعب در ساعت باید آب به ورودی كولر هوایی تزریق شود در حالیكه این مقدار تا قبل از اجرای پروژه حدود 20 متر مكعب در ساعت بود. پس از عملیاتی شدن این پیشنهادها كه از بهمن 89 اجرا شد تاكنون این واحد صنعتی بدون مشكل به كار خود ادامه میدهد.

در پایان اگر مطلب دیگری برای توضیح بیشتر لازم میدانید بفرمایید.

در اینجا بر خود واجب میدانم از همكاری نزدیك و صمیمانه كارشناسان واحد تحقیق و توسعه، واحد مهندسی پالایش و بازرسی فنی پالایشگاه بندرعباس كه در پیشبرد اهداف پروژه نقش به سزایی داشتند تشكر كنم. به نظر من این پروژه الگویی موفق از همكاری پژوهشگران دو پژوهشكده برای حل مشكلات صنعت نفت است. از این رو از آقایان سعید میرفندرسكی، نعمتالله ادیبی و دكتر حمیدرضا فرید از پژوهشكده حفاظت صنعتی و همچنین از همكارانم در مركز تحقیقات كاتالیست آقایان سپهر صدیقی، سیدرضا سیف محدثی و امید قبولی كه سهم عمدهای در اجرای موفق این پروژه داشتهاند، بسیار متشكر و قدردان هستم.

خبرنامه

در صورت تمایل به دریافت خبرنامه لطفا ابتدا فرم عضویت را تکمیل نمائید.


کلیه حقوق مادی و معنوی این پورتال محفوظ و متعلق به پژوهشگاه صنعت نفت می باشد.© 2019

طراحی و بهینه سازی سایت توسط واحد روابط عمومی پژوهشگاه صنعت نفت