بهسازی آب خام پالایشگاه

آب های خوراک یک پالایشگاه معمولا قبل از استفاده در فرایندهای مختلف مورد تصفیه قرار می گیرند. نوع تصفیه بستگی به کیفیت آب منبع و استفاده نهایی آن در پالایشگاه دارد. کدورت، رسوبات و سختی، نمونه هایی از خصوصیات آب منبع است که ممکن است نیاز به تصفیه داشته باشد.

آبی که دارای مقدار زیادی مواد معدنی باشد به طور کلی به عنوان “آب سخت” نامیده می شود و تمایل به تشکیل رسوب دارد. وقتی که آب گرم می شود نمک های کلسیم به عنوان رسوب ته نشین می شوند و باعث کاهش میزان انتقال حرارت در مبدل های حرارتی و سیستم های برودتی می شوند. نمک های کلسیم و منیزیم به محض بخار شدن آب در تجهیزات بخار، رسوب ایجاد می کنند. این رسوبات نه تنها سرعت انتقال حرارت را کاهش می دهد، بلکه باعث محدود کردن جریان سیال می شوند. در واقع حذف کربنات کلسیم و منیزیم از آب فرایند نرم سازی آب است، و روش های رایجی که برای نرم سازی آب استفاده می شوند شامل آهک-سودا، فسفات، تبادل یونی، اسمز معکوس، سختی گیرهای رزینی، سختی گیر های الکترو مغناطیسی و افزودنی های شیمیایی می باشند.

پالایشگاه

سایر آلودگی هایی که در آب خالص وجود دارد و روش های حذف آنها در جدول 1 نشان داده شده است.

استفاده از آب خام در پالایشگاه ها

درجه خلوص مورد نیاز آب بستگی به کاربرد مصرفی آن دارد. مقدمات پایش همه آب های خام ورودی ممکن است غربالگری و رسوب گذاری برای حذف مواد جامد معلق باشد، اما پایش های بعدی، به استفاده نهایی برای هر سیستم آب بستگی دارد. موجودی آب مجموعه ممکن است به قسمت های فرایند، تغذیه دیگ بخار، خنک کننده، آب آشامیدنی و سیستم های آب مصرفی تقسیم شود.

شرح مختصری از استفاده های مختلف آب در پالایشگاه ها در زیر آمده است.

آب تصفیه شده

در پالایشگاه ها، آب به طور معمول برای مقاصد مختلفی که معمولا با هیدروکربن ها ارتباط نزدیکی دارد استفاده می شود. آب نرم شده معمولا برای این اهداف استفاده می شود.

منبع تغذیه دیگ

آب تغذیه دیگ بخار (BFW) مورد نیاز برای تولید بخار در یک پالایشگاه باید قبل از استفاده مورد پایش قرار گیرد. هرچه فشار بخاری که دیگ تولید می کند بیشتر باشد، به آب خوراک خالص تری نیاز است. به طور معمول آب توسط فرآیند آهک - سودا تحت پایش قرار می گیرد و به وسیله تبادل یونی یا با فسفات گرم تصفیه می شود. از اسمز معکوس نیز می توان برای نرم سازی آب استفاده کرد.

به طور معمول، جریان پالایش از سیستم های تصفیه آب حذف می شود تا از ایجاد آلودگی جلوگیری شود. این جریان پالایش به تصفیه فاضلاب ارسال می شود و با آب تازه جایگزین می شود.

آب خنک کن

کندانسورهای آب خنک کننده، خنک کننده محصولات (مبدل های حرارتی) و دیگر مبدل های حرارتی می توانند از مقدار زیادی آب در یک پالایشگاه استفاده کنند. بعضی از پالایشگاه ها، قبل از استفاده از مبدل حرارتی خنک کننده آبی، از خنک کننده های هوایی استفاده می کنند، که گرما ابتدا با هوای خنک مبادله می شود. این باعث می شود تا استفاده از آب خنک کننده در پالایشگاه به حداقل برسد.

بعضی از پالایشگاه ها از یک سیستم آب “یک بار گذر” استفاده می کنند که در آن آب ورودی در برابر مایعات فرایند، تبادل حرارت انجام می دهد و آب گرم تر سپس به منبع آب باز میگردد. با این حال، اگر محلی با مشکل کمبود آب مواجه باشد، ممکن است ترجیح داده شود که آب از طریق برج خنک کننده مجددا خنک شده و سپس به فرآیند بازگردانده شود. در این سیستم های  آب در گردش، آب در حدود 90 درجه فارنهایت خارج می شود و با حداکثر دمای 120 درجه فارنهایت به برج خنک کننده باز می گردد.

برخی از مراحل تصفیه آب حتی برای سیستم های خنک کننده یکبار گذر برای جلوگیری از تشکیل رسوب، خوردگی و ایجاد لجن و جلبک ضروری است. میزان پایش مورد نیاز برای سیستم های در گردش بسیار بیشتر است زیرا در اثر تبخیر، ناخالصی ها در سیستم متمرکز می شوند. در سیستم های برج های خنک کننده، افزایش غلظت نمک اجتناب ناپذیر است زیرا آب در برج خنک کننده تبخیر می شود. آب تصفیه شده برای جایگزینی این کسری ها ضروری است.

آب دریا به طور موفقیت آمیز به عنوان آب خنک کننده به خصوص در مناطق ساحلی که با کمبود آب شیرین مواجه اند، مورد استفاده قرار گرفته است. سیستم های حفاظت کاتدیک با استفاده از آندهای منیزیم که در سر شناور و کانال مبدل ها نصب می شوند از خوردگی بیش از حد جلوگیری می کنند.

رسوبات با محدود کردن افزایش دمای آب خنک کننده پایین تر از نقطه ای که نمک های کلسیم شروع به رسوب می کنند به حداقل می رسند.

آب شرب پالایشگاه

آب شرب برای استفاده در آشپزخانه، واحدهای شستشو و حمام در پالایشگاه ها و همچنین در دوش ایمنی مورد نیاز است. آب شهر یا آبهای زیرزمینی پس از تصفیه می تواند برای این منظور مورد استفاده قرار گیرد.

در مناطق دورافتاده و یا در شهرهای کوچک، بخشی از آب تصفیه شده از واحد نرم کننده می تواند برای استفاده به عنوان آب آشامیدنی استفاده شود. آب تصفیه شده باید برای از بین بردن باکتری ها کلر زنی شود و سپس برای جلوگیری از آلودگی احتمالی در یک سیستم مستقل پمپ می شود. در برخی از واکنش های شیمیایی ویژه ممکن است لازم به استفاده از آب قابل شرب باکیفیت باشد(به عنوان مثال، به عنوان رقیق کننده).

آب آتشنشانی

اغلب، پالایشگاه ها آب باران یا آبهای تصفیه نشده را جمع آوری کرده و آن ها را در یک مخزن اختصاص داده شده به سیستم آب آتشنشانی ذخیره می کنند. مقررات به طور معمول برای اتصال (برای استفاده در شرایط اضطراری) سیستم آب آتش نشانی به بزرگترین مخزن آب موجود وضع شده است. معمولا این منبع آب خام است چرا که آب آتشنشانی نیازمند تصفیه نیست. آب های دریایی و یا آب شور، اغلب به عنوان آب آتشنشانی توسط مجموعه های مستقر در مناطق ساحلی استفاده می شود.

نرخ خوردگی آب آتشنشانی

به دلیل عدم تصفیه ی آب آتشنشانی و همچنین ساکن ماندن طولانی مدت آن، این آب می تواند دو مشکل عمده را برای سیستم ایجاد کرده و خسارات زیادی به بار آورد. با توجه به اینکه آب آتشنشانی دارای نرخ خوردگی 2 تا 5mpy  می باشد این آب قدرت خورندگی بالایی دارد و جهت پیشگیری از خوردگی باید نرخ خوردگی را تا 1mpy  کاهش داد.

از طرفی چون سیستم آب آتشنشانی بر خلاف دیگر سیستم های آبی پالایشگاه کم تر مورد استفاده قرار می گیرد (فقط در مواقع آتش سوزی)، در نتیجه آب مدت زیادی درون خطوط انتقال، در حالت سکون قرار می گیرد و در نقاط مختلف سیستم، به خصوص نقاط انتهایی لوله ها علاوه بر خوردگی ایجاد رسوب می نماید. این رسوبات باعث کاهش قطر مجاری عبور آب می شوند و در هنگام آتش سوزی، آب نمی تواند هنگام خروج از لوله فشار لازم جهت خاموش کردن آتش را داشته باشد. همچنین با روشن شدن پمپ برای استفاده از آب آتشنشانی، فشاری ناگهانی به لوله ها وارد میشود که این فشار می تواند در نقاط ضعیف و نقاطی که دچار خوردگی شده اند باعث آسیب و حتی سوراخ شدن لوله شود. این مسائل به ظاهر ساده خود می تواند هنگام وقوع آتش سوزی باعث بروز فجایع جبران ناپذیری شوند.

آب مصرفی

آب مصرفی برای عملیات های مختلف شستشو مانند تمیز کردن یک منطقه عملیاتی استفاده می شود. این آب باید عاری از رسوبات باشد اما نیازی به مراحل پیشرفته تر تصفیه ندارد.

جدول 1 ناخالصی های معمول در انواع مختلف آب و فرایندهایی که معمولا برای حذف آنها استفاده می شود را نشان می دهد.

منبع: Petroleum refining water/wastewater use and management.Operations Best Practice Series 2010