مخزن نفت و گاز یا مخازن پالایشگاهی چیست و چگونه کار می کند؟ انواع مخازن نفت و گاز کدامند؟
مخازن نفت و گاز یا مخازن پالایشگاهی با توجه به اهمیتی که در صنعت کشور دارند و همچنین مواد نفتی و پتروشیمی پر اهمیتی که ذخیره سازی می‌کنند، همیشه با حداکثر دقت و جزئیات طراحی و ساخته می‌شوند. مخازن ذخیره سازی نفت و گاز بر اساس فناوری، جنس و موقعیت انواع مختلفی دارند که در این مقاله از پاوان به طور مفصل به معرفی آن‌ها پرداخته شده است.
مخازن پالایشگاهی یا مخازن نفتی و مخازن گازی چیست؟
مخزن پالایشگاهی ذخیره نفت و گاز به عنوان یک مخزن صنعتی، ظرف یا مخزنی است که نفت را به طور موقت در مراحل مختلف فرآوری به سایر فرآورده‌های نفتی، یا قبل از استفاده یا مصرف نگه می‌دارد. بر اساس موقعیت مکانی، مخازن نفتی را می‌توان به مخازن سطحی یا بالای سطح زمینی، نیمه زیرزمینی و یا زیرزمینی طبقه‌بندی کرد. ساختار و مواد مخازن نفتی، به کاربرد مورد نظر آن‌ها و شرایط محیطی، ایمنی و سایر الزامات قانونی در محل ذخیره بستگی دارد.
بیشتر بخوانید: مخزن سقف شناور داخلی و خارجی چیست؟ ویژگی، تفاوت، مزایا و الزامات ایمنی
انواع مخازن پالایشگاهی بر اساس جنس
مخازن پالایشگاهی نفتی و گازی بر اساس جنس معمولاً از موارد زیر تشکیل می‌شوند:
- فولاد – مخازن نفتی ساخته شده از فولاد، از ارزان‌ترین گزینه‌ها هستند. بهترین ویژگی این مخازن این است که می‌توان از آن‌ها برای ذخیره‌سازی زیرزمینی و بالای زمینی استفاده کرد.
- فایبرگلاس – مخازن فایبرگلاس سخت و بادوام هستند. بهترین خصوصیت این مخازن این است که در برابر زنگ‌زدگی، نشت و رسوب مقاوم هستند. این مخازن نیز در دو نوع مخزن زیرزمینی و بالای زمینی موجودند.
- ترکیبی – این مخازن نفتی دوجداره هستند که گزینه ذخیره‌سازی محکم و قابل اعتمادی را ارائه می‌دهند. به گفته کارشناسان، اگر به دنبال مخزنی مقاوم در برابر زنگ‌زدگی هستید، این مخازن گزینه بسیار خوبی هستند. بهترین ویژگی این مخازن این است که کاملاً مطابق با آزمایشات فشار و استانداردهای ساخت و ساز هستند.
انواع مخازن پالایشگاهی نفت و گاز بر اساس موقعیت
نفت و گازهای طبیعی و صنعتی را می‌توان در زیر زمین و بالای زمین ذخیره کرد. هر گزینه دارای مجموعه‌ای از مشخصات و مزایای خاص خود است. بسته به نحوه استفاده از مخزن در حال حاضر و آینده، می‌توان یکی از گزینه‌ها را انتخاب کرد.
مخازن پالایشگاهی نفت و گاز روی سطح زمین
همان‌طور که از نام آن پیداست، این مخازن روی سطح زمین قرار دارند. آن‌ها گازها را به دو شکل مایع یا گاز در خود جای می‌دهند. این مخازن برای زمانی که بودجه کمی دارید، گزینه‌ای عالی هستند. این نوع مخازن هزینه‌های مربوط به حفاری عمیق، پر کردن و ساخت روسازی برای خطوط لوله را کاهش می‌دهند. این مخازن سوخت، زمانی که می‌خواهید گاز را به طور موقت و قبل از حمل و نقل ذخیره کنید، بسیار کاربرد دارند.
مخازن پالایشگاهی زیرزمینی نفت و گاز
ذخیره‌سازی نفت و گاز در زیر زمین نیز غیرعادی نیست. با این روش از ایمنی اطمینان حاصل می‌شود و به حداکثر رساندن فضا در موقعیت کمک می‌کند. مخازن زیرزمینی همچنین این امکان را می‌دهند که مخازن سوخت را در فشار بالا قرار دهید، زیرا وزن خاک، پایداری مورد نیاز ساختار را فراهم می‌کند.
زمانی که محصولات و مواد در مخازن زیرزمینی نگهداری می‌شوند، در برابر عوامل محیطی محافظت شده و به همین دلیل ماندگاری بیشتری دارند.
مخازن زیرزمینی اغلب مایعات و گازهای خطرناک را ذخیره می‌کنند، به همین دلیل باید تمام الزامات مشخص شده توسط آژانس حفاظت از محیط‌زیست (EPA) را برآورده کنند. بازرسی از این مخازن به طور مکرر انجام نمی‌شود، به همین دلیل احتمال نشتی و عیوب دیده نشده را افزایش می‌دهد. خوشبختانه احتمال انفجار مخازن زیرزمینی کم است.
انواع مخازن پالایشگاهی نفت و گاز صنعتی
مخازن گاز صنعتی و طبیعی در شکل‌ها و اندازه‌های مختلفی تولید می‌شوند. آن‌ها از مخازن کوچک 25 گالن تا واحدهای زیرزمینی بزرگ که میلیون‌ها گالن گاز و سوخت را در خود جای می‌دهند، متغیر هستند. قبل از شروع برای جستجوی تجهیزات مورد نیاز خود، عوامل زیر را در نظر داشته باشید:
- کاربرد مخزن
- ظرفیت مخزن
- بودجه و قیمت مخزن
مخازن سقف ثابت
مخازن سقف ثابت معمولاً استوانه‌ای شکل هستند که سقف ثابتی به بدنه مخزن متصل می‌شود. این مخازن دارای دریچه‌های فشار – خلأ و دریچه‌هایی برای حفظ فشار محیط (PSI 5/0) هستند. این مخازن ذخیره‌سازی می‌توانند هر نوع مایعی اعم از بنزین، گازوئیل یا مواد شیمیایی را در خود جای دهند.
بیشتر بخوانید: مخزن نفت و گاز یا مخازن پالایشگاهی چیست و چگونه کار می کند؟ انواع مخازن نفت و گاز کدامند؟
مخازن سقف شناور
این مخزن دارای سقفی است که مستقیماً روی محتویات آن شناور است. در حالی که یک مخزن سقف شناور بیشتر مایعات را ذخیره می‌کند، به طور گسترده در صنعت فرآورده‌های نفتی استفاده می‌شود. بزرگ‌ترین مزیت مخزن سقف شناور مدیریت بخار ترکیبات فرار (VOCs) و سایر آلاینده‌های هوا است. مخازن سقف شناور ایمنی کلی را بهبود می‌بخشند و خطر از بین رفتن محصول را کاهش می‌دهند.
دو نوع مخازن سقف شناور وجود دارد:
- مخازن سقف شناور خارجی (EFR) – این مخازن محتویات را در معرض جو در لبه یا ناحیه بین پوسته مخزن و سقف شناور قرار می‌دهند.
- مخازن سقف شناور داخلی (IFR) – مخازن سقف شناور داخلی این امکان را می‌دهند که بتوان مایعات با نقطه ذوب پایین مانند بنزین یا اتانول و حتی گازها را ذخیره کرد. سقف شناور، داخل یک سقف ثابت خارجی (اغلب مخروطی) است.
سقف شناور بسته به سطح محتویات مخزن به سمت بالا یا پایین حرکت می‌کند. وقتی سطح محتویات پایین باشد، سقف شناور روی پایه‌های داخل مخزن می‌نشیند.
مخازن تحت فشار (مخازن فشار قوی)
تانکرهای تحت‌فشار و مخازن تحت‌فشار اغلب به جای یکدیگر استفاده می‌شوند. با این حال، تفاوت زیادی بین این دو وجود دارد. در حالی که تانکرهای تحت‌فشار دارای حداکثر فشار مجاز عملیاتی (MAOP) 15 PSI هستند، مخازن تحت‌فشار می‌توانند تا PSI 3000 (و در شرایط ویژه مقدار بیشتری) را تحمل کنند.
مخازن تحت‌فشار که در طیف وسیعی از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند، می‌توانند فرآورده‌های نفتی، گازهای مایع و آب را ذخیره کنند. همه مخازن فشار قوی تحت دستورالعمل دیگ بخار و مخازن تحت‌فشار ASME (انجمن مهندسان مکانیک آمریکا) قرار دارند. این دستورالعمل، طراحی، ساخت، مواد، آزمایش و گواهی کیفیت مخازن تحت‌فشار را تنظیم می‌کند.
مخازن گلوله‌ای شکل
مخازن گلوله‌ای یا به شکل کروی یا استوانه افقی با انتهای گرد (مانند گلوله) هستند. این مخازن روی زمین برای ذخیره گازهای مایع مانند بوتان و آمونیاک که نقطه ذوب بسیار پایینی دارند، ایدئال‌اند. این مخازن، گازها و مایعات را در دمایی کمتر از 148- درجه فارنهایت ذخیره می‌کند که از 000/5 تا 000/30 گالن متغیر است. مخازن گلوله‌ای شکل می‌توانند سوخت را با سایر مواد افزودنی که ممکن است برای راه‌اندازی یک کارخانه صنعتی لازم باشد، نگه دارند.
بیشتر بخوانید: مخازن تحت فشار چیست؟ از کاربرد و انواع تا استادارد طراحی و اجرا
مخازن LNG
مخازن LNG گاز طبیعی مایع را در دمای بسیار پایین (162- درجه سانتی‌گراد) ذخیره می‌کنند. این مخازن دارای یک پوسته داخلی هستند که گاز را نگه می‌دارد و یک پوسته خارجی دارند که عایق را نگه می‌دارد. مخازن LNG بخارها را در فواصل معین آزاد می‌کنند تا از افزایش دما و فشار و ایجاد فوران جلوگیری کنند.
تفاوت بین CNG و LNG
در حالی که گاز طبیعی فشرده (CNG) اغلب با گاز طبیعی مایع (LNG) اشتباه گرفته می‌شود، مهم است که تفاوت این دو را مورد توجه قرار دهیم.
- گاز طبیعی فشرده در دمای محیط و فشار بالا ذخیره می‌شود.
- گاز طبیعی مایع در دمای پایین و فشار محیط ذخیره می‌شود.
ذخیره‌سازی CNG ارزان‌تر است، زیرا نیازی به کنترل دما و مخازن دوجداره ندارد. قطارها، کشتی‌ها و خطوط لوله، گاز طبیعی را در فواصل طولانی به شکل LNG حمل می‌کنند و قبل از توزیع آن به مشتری، آن را به CNG تبدیل می‌کنند.
نکات ایمنی مخزن نفت و گاز
- استفاده از مصالح ضد لغزش روی پله‌ها و راهروهای باریک
- استفاده از نوار ایمنی زردرنگ در پله‌ها و راهروهای باریک برای دید بیشتر
- استفاده از برچسب‌های یادآوری عملیات ایمن
- استفاده از راه‌پله ایمنی جانبی، بدون نرده محافظ مکانیکی برای نصب
- استفاده از نمودارهای نوارپیچ شده
آزمایش و کنترل کیفیت مخازن نفت و گاز
آزمایش هیدرو استاتیک روشی برای آزمایش مخزن تکمیل شده قبل از استفاده برای نفت یا گاز است. همان‌طور که از نام آن پیداست، این آزمایش مستلزم پر شدن مخزن با آب است. آزمایش هیدرو استاتیک در درجه اول تست نشتی ساختاری مخزن است.
بسته به نوع مخزن مورد نیاز، آزمایش جامع ممکن است شامل موارد زیر نیز باشد:
- بازرسی بصری و نظارت گام به گام کلیه فرآیندها برای اطمینان از بهترین کیفیت ممکن
- تست رادیوگرافی (RT)
- تست فراصوت (UT)
- تست نفوذ رنگ (PT)
- تست ذرات مغناطیسی (MT)
- درمان حرارتی و کاهش فشار
- تست سختی
- تست ضربه
- شناسایی مواد مثبت (PMI)
- تست نشتی
- تست نمک محلول
- اندازه‌گیری برش طولی پوشش و ضربه انفجار
- تست ضخامت پوسته خشک
- تست چسبندگی
- تست تداوم پوشش
حفاظت حرارتی برای مخازن گاز
اگر به مخزن LPG یا LNG کم فشار نیاز دارید، حفاظت حرارتی به منظور خنک نگه داشتن گاز و جلوگیری از افزایش فشار مخزن اهمیت دارد. عایق نشدن صحیح مخزن می‌تواند منجر به نشتی شود و اگر ترک یا نشتی در مخزن LPG ظاهر شود، می‌تواند منجر به انفجار شده که باعث خسارات اقتصادی هنگفت و تلفات جانی می‌شود.
اگر به مخزن LPG یا LNG نیاز دارید، مهندسان این مخازن را با بهترین حفاظت حرارتی ممکن طراحی خواهند کرد. بسته به محصولی که در مخزن ذخیره می‌شود، عایق حرارتی می‌تواند از فولاد، آلومینیوم، فلز موج‌دار یا فلز صفحه تخت ساخته شود. این عایق برای جلوگیری از خوردگی و آسیب آب، بهینه‌سازی شده است.
در صورت لزوم، می‌توان سیم‌پیچ‌های گرمایشی را در مخزن ایجاد کرد که به رساندن محتویات مخزن به دمای مورد نیاز کمک می‌کند تا به درستی ذخیره یا انتقال داده شوند. بخار یکی از روش‌هایی است که برای گرم کردن محصول استفاده می‌شود و می‌توان آن را از طریق سیم‌پیچ‌ها عبور داد. روش دیگر استفاده از بخاری برقی است. اگر قصد دارید نفت خام یا مواد مشابه را ذخیره کنید، این روش ممکن است برای نگهداری از مخزن ضروری باشد.