فریبرز کریمی، بهروز اسلامی، ملک ارسلان صدری، احمد پسندیده فرد

کمیتة تخصصی انرژی شهرک علمی و تحقیقاتی اصفهان

خلاصه

     در این مقاله امکان استفاده از یک پمپ خلاء به جای مرحله سوم اجکتور واحد تقطیر پالایشگاه اصفهان به منظور کاهش مصرف بخار مورد بررسی و ارزیابی قرار می‎گیرد. با توجه به این امر که تولید بخار برای واحدهای صنعتی بسیار پر هزینه و مستلزم مصرف انرژی نسبتاً بالایی است، ارائه راهکارهایی جهت کاهش مصرف بخار در این واحدها می‎تواند کمک مؤثری به صرفه‎جویی در مصرف انرژی بنماید.

     برج خلاء واحد تقطیر پالایشگاه اصفهان دارای یک اجکتور سه مرحله‎ای جهت تولید خلاء مطلقی برابر با mm Hg 30 می‎باشد. بخار ورودی به اجکتور در هر سه مرحله دارای فشار 20 بار بوده و مصرف بخار تنها در مرحله سوم آن kg/hr 1680 می‎باشد.

     با توجه به مقدار خلاء مورد نیاز در مرحله سوم این اجکتور و همچنین مقدار دبی گازهای ورودی به این مرحله، پمپ خلاء متناسب با این شرایط انتخاب می‎گردد و سپس طرح پیشنهادی از نظر اقتصادی با طرح موجود مورد مقایسه قرار می‎گیرد. برآورد اقتصادی صورت گرفته نشان می‎دهد که مدت بازگشت سرمایه جهت نصب و راه‎اندازی طرح جدید حدود سه و نیم سال می‎باشد.

واژه‎های کلیدی: اجکتور، خلاء، ‌تقطیر، پمپ خلاء

1ـ مقدمه

     به طور کلی اجکتورها وسایلی هستند که برای ایجاد خلاء در محفظه‎های بسته مورد استفاده قرار می‎گیرند. اجکتورها نوعی پمپ خلاء یا کمپرسور خلاء هستند، لیکن در ساختمان آنها هیچگونه قطعه متحرک مکانیکی وجود ندارد. لذا تعمیرات و نگهداری آنها ساده و کم هزینه است. بنابراین از لحاظ اقتصادی، اجکتورها در مقایسه با انواع پمپ‎های خلاء وسیله‎ای مناسب و با صرفه برای تولید خلاء می‎باشند.

     از آنجا که تولید بخار در کلیه مراکز صنعتی از جمله پالایشگاهها پرهزینه و گران است و همچنین یکی از تجهیزات مهم در شبکه توزیع بخار پالایشگاهها که حجم بالایی از بخار را به طور پیوسته مصرف می‎کنند اجکتورها هستند، بررسی عملکرد آنها و راههای کاهش مصرف بخار در آنها نقش مؤثری در بهینه‎سازی و صرفه‎جویی در مصرف انرژی خواهد داشت. یکی از این راهها، جایگزینی یک پمپ خلاء مناسب به جای مرحله آخر اجکتور سه مرحله‎ای واقع در بالای برج خلاء واحد تقطیر پالایشگاه اصفهان می‎باشد.

     اجکتـــورهای تـــک مرحـــله‎ای بـــرای محدودة خلاء بین فشار اتمسفر تا حدود mm Hg abs  70 مورد استفاده قرار می‎گیرند. برای دست‎یابی به فشارهای مکش پایین‎تر از mm Hg abs 70 از اجکتورهای چند مرحله‎ای استفاده می‎شود [1]. یک پمپ خلاء از نوع Liquid Ring Vacuum Pump در محدودة خلاء‌ بین فشار اتمسفر تا mm Hg 50 کار می‎کند، در حالیکه اجکتورهای چند مرحله‎ای تا فشار mm Hg 02/0 را نیز می‎توانند ایجاد کنند. بعضی از انواع دیگر پمپهای خلاء مانند انواع Rotary Vein Pump و Piston Pump ها برای ایجاد خلاءهای بالاتر نیز طراحی شده‎اند [2].

     اجکتورها با توجه به خلاء مورد نیاز هر سیستم و ظرفیت مکش مورد نیاز آن قابل طراحی هستند، در حالیکه پمپهای مکانیکی تولید خلاء به صورت استاندارد و برای محدودة خاصی از خلاء و ظرفیت مکش ساخته می‎شوند. همچنین اجکتورها با گازهای مکشی مرطوب مشکل خاصی پیدا نمی‎کنند، در صورتیکه پمپهای خلاء اغلب با ورود رطوبت یا ذره سیال، به شدت صدمه می‎بینند. در پمپهای خلا یا بطور کلی در سیستم‎های مکانیکی تولید خلأ، به علت کوچکی تولرانس قطعات آنها، مواد و گازهای خورنده ورودی به درون آنها ایجاد مشکل می‎کند. به طور کلی برای تولید خلاء در یک محفظه نمی‎توان اظهار داشت که پمپهای خلاء یا اجکتورها بر دیگری ارجحیت دارند. در جدول (1) با توجه به پارامترهای احتمالی مورد توجه برای تولید خلاء در یک سیستم صنعتی، مقایسه‎ای بین انواع پمپهای تولید خلاء، اجکتورها و سیستم‎های تولید خلاء ترکیبی صورت گرفته است [2].

     هم‎اکنون سیستم‎های خلاء مرکب از اجکتورهای چند مرحله‎ای و پمپ خلاء که به سیستم‎های هیبرید معروفند، در بیشتر پالایشگاههای جهان به کار برده شده و یا در حال نصب می‎باشند. البته استفاده از سیستم خلاء هیبرید منحصر به پالایشگاهها نمی‎باشد، بلکه در کلیه صنایعی که به نوعی از اجکتورهای چند مرحله‎ای استفاده می‎کنند، می‎توان از این سیستم بهره برد. جایگزینی این سیستم با سیستم خلاء فعلی پالایشگاه اصفهان، در نهایت ذخیره و بهینه‎سازی مصرف انرژی را در بر خواهد داشت.

جدول 1ـ مقایسه بین انواع سیستم‎های تولید خلاء برحسب پارامترهای مختلف [2]

     در این مقاله ابتدا به معرفی اجکتورهای پالایشگاه اصفهان و سپس به اهمیت بررسی اجکتور سه مرحله‏ای واحد تقطیر خواهیم پرداخت. در ادامه به تحلیل و بحث در مورد جایگزینی یک پمپ خلاء به جای مرحله سوم اجکتور مذکور پرداخته و محاسبات مربوطه ارائه خواهد شد.