وسل در پالایشگاه چیست؟ (کاربرد + مزایا)

وسل‌ها (Vessels) یا مخازن ذخیره تحت فشار یکی از اجزای حیاتی در پالایشگاه‌های نفت و گاز هستند. این تجهیزات برای نگهداری، ذخیره‌سازی و انجام فرآیندهای مختلف بر روی سیالات به کار می‌روند و نقش مهمی در بهبود کارایی و ایمنی فرآیندهای پالایشگاهی دارند. در این مقاله، به بررسی وسل‌ها، کاربردها و مزایای آن‌ها می‌پردازیم.

وسل چیست؟

وسل‌ها یا مخازن ذخیره تحت فشار به تجهیزاتی گفته می‌شود که برای نگهداری و ذخیره‌سازی سیالات تحت فشار در پالایشگاه‌ها به کار می‌روند. این مخازن معمولاً از مواد مقاوم در برابر فشار و خوردگی ساخته می‌شوند و می‌توانند برای نگهداری گازها، مایعات و حتی مواد جامد به کار روند. وسل در اندازه و اشکال مختلفی طراحی می‌شود تا نیازهای مختلف پالایشگاهی را برآورده کند.

کاربردهای وسل در پالایشگاه‌ها

وسل‌ها برای نگهداری و ذخیره‌سازی سیالات مختلف مانند نفت خام، محصولات نفتی و گازهای مختلف استفاده می‌شوند. این مخازن به دلیل مقاومت بالا در برابر فشار و خوردگی، گزینه مناسبی برای ذخیره‌سازی ایمن سیالات تحت فشار هستند.

جداسازی و تفکیک

وسل‌ها در فرآیندهای جداسازی و تفکیک سیالات نیز به کار می‌روند. به عنوان مثال، در واحدهای تقطیر، وسل‌ها برای جداسازی اجزای مختلف نفت خام به محصولات مختلف مانند بنزین، دیزل و گازهای مختلف استفاده می‌شوند. این فرآیندها نیاز به مخازنی دارند که بتوانند در فشارهای بالا و دماهای متغیر کار کنند.

واکنش‌های شیمیایی

در برخی از فرآیندهای پالایشگاهی، واکنش‌های شیمیایی در داخل وسل‌ها انجام می‌شوند. این مخازن برای انجام واکنش‌های شیمیایی تحت فشار و دماهای بالا طراحی شده‌اند و می‌توانند به حفظ ایمنی و کارایی فرآیندها کمک کنند.

ذخیره‌سازی گازهای فشرده

وسل‌ها برای ذخیره‌سازی گازهای فشرده مانند هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن نیز به کار می‌روند. این مخازن با طراحی‌های خاصی ساخته می‌شوند تا بتوانند فشارهای بسیار بالا را تحمل کنند و از ایمنی بالایی برخوردار باشند.

ذخیره‌سازی فرآورده‌های نفتی

از وسل برای ذخیره‌سازی محصولاتی مانند بنزین، دیزل، نفت کوره و سایر فرآورده‌های نفتی در فشارهای بالا استفاده می‌شود.

حمل و نقل سیالات

وسل‌های سیار برای حمل و نقل سیالات پالایشگاهی در مسافت‌های طولانی به کار می‌روند. این وسل‌ها باید دارای استحکام بالا و مقاومت در برابر ضربه و لرزش باشند.

واحدهای فرآیندی

در بسیاری از واحدهای فرآیندی پالایشگاه مانند برج‌های تقطیر، راکتورها و مبدل‌های حرارتی از وسل‌های مختلف استفاده می‌شود.

 

همچنین بخوانید: مشکلات ناشی از تغییر فشار در مخازن ذخیره تحت فشار

 

انواع وسل در پالایشگاه

مخازن ذخیره تحت فشار (وسل) را می‌توان براساس نوع سیال، کاربرد و سایر ویژگی‌ها به دسته‌های مختلفی تقسیم کرد. از جمله متداول‌ترین انواع این مخازن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• وسل کروی: این نوع وسل‌ها به دلیل شکل هندسی خود، مقاومت بسیار بالایی در برابر تنش‌های ناشی از فشار داخلی دارند و برای ذخیره‌سازی سیالات در فشارهای بالا ایده‌آل هستند.
• وسل استوانه‌ای: این نوع وسل‌ها برای ذخیره‌سازی سیالات در فشارهای پایین و متوسط مناسب هستند.
• وسل افقی: این نوع وسل‌ها معمولاً برای ذخیره‌سازی سیالات مایع به کار می‌روند.
• وسل عمودی: این نوع وسل‌ها برای ذخیره‌سازی سیالات گازی به کار می‌روند.

متریال ساخت وسل ها در پالایشگاه

انتخاب متریال مناسب برای ساخت وسل در پالایشگاه، از اهمیت بالایی برخوردار است. این امر به عوامل مختلفی مانند نوع سیال مورد استفاده، فشار کاری، دمای کاری و شرایط محیطی بستگی دارد.

در ادامه به بررسی برخی از متداول‌ترین متریال‌های مورد استفاده در ساخت وسل‌های پالایشگاه می‌پردازیم:

فولاد کربن

• کاربرد: رایج‌ترین متریال برای ساخت وسل‌های ذخیره‌سازی فرآورده‌های نفتی مانند بنزین، دیزل، نفت کوره و سایر فرآورده‌های نفتی در فشارهای بالا
• مزایا: ارزان، در دسترس، قابلیت جوشکاری و ماشین‌کاری خوب
• معایب: مستعد خوردگی در معرض سیالات اسیدی و قلیایی

فولاد ضد زنگ

• کاربرد: برای ساخت وسل‌های ذخیره‌سازی گازهای طبیعی مایع (LNG) و ال پی جی (LPG) و گازهای خوراک پالایشگاه مانند اتیلن، پروپیلن و بوتان در فشارهای بالا
• مزایا: مقاومت بالا در برابر خوردگی، استحکام بالا در دماهای پایین
• معایب: گران‌تر از فولاد کربن، قابلیت جوشکاری و ماشین‌کاری دشوارتر

آلومینیوم

• کاربرد: برای ساخت وسل‌های سیار حمل و نقل سیالات پالایشگاهی در مسافت‌های طولانی
• مزایا: وزن سبک، مقاومت در برابر خوردگی
• معایب: استحکام کمتری نسبت به فولاد، نقطه ذوب پایین‌تر

کامپوزیت

• کاربرد: برای ساخت وسل‌های ذخیره‌سازی سیالات در فشارهای متوسط و بالا، به ویژه در مواردی که وزن سبک و مقاومت در برابر خوردگی بالا حائز اهمیت است.
• مزایا: وزن سبک، مقاومت بالا در برابر خوردگی، استحکام بالا
• معایب: گران‌تر از فولاد و آلومینیوم، نیاز به تخصص و فناوری پیشرفته برای ساخت

انتخاب متریال مناسب

انتخاب متریال مناسب برای ساخت وسل در پالایشگاه، فرآیندی پیچیده است که نیازمند دانش فنی و تخصص در زمینه مواد و مهندسی شیمی است.

عوامل متعددی در این انتخاب دخیل هستند:

• نوع سیال: سیالات مختلف خواص شیمیایی و فیزیکی متفاوتی دارند که بر خوردگی و فرسایش متریال وسل تاثیر می‌گذارند.
• فشار کاری: فشار کاری وسل بر استحکام و مقاومت متریال مورد استفاده تاثیر می‌گذارد.
• دمای کاری: دمای کاری وسل بر مقاومت و پایداری متریال مورد استفاده تاثیر می‌گذارد.
• شرایط محیطی: شرایط محیطی مانند رطوبت، دمای محیط و وجود مواد شیمیایی خورنده بر انتخاب متریال وسل تاثیر می‌گذارند.

مزایای استفاده از وسل‌ها در پالایشگاه‌ها

• افزایش ایمنی: یکی از بزرگترین مزایای استفاده از وسل‌ها در پالایشگاه‌ها، افزایش ایمنی است. این مخازن با طراحی‌های خاص و استفاده از مواد مقاوم، می‌توانند از نشت و انفجار جلوگیری کرده و ایمنی فرآیندها را تضمین کنند.
• بهبود کارایی فرآیندها: وسل‌ها به بهبود کارایی فرآیندهای پالایشگاهی کمک می‌کنند. این مخازن می‌توانند فشار و دماهای بالا را تحمل کنند و در نتیجه، امکان انجام واکنش‌های شیمیایی و جداسازی‌های موثرتر را فراهم می‌کنند.
• کاهش هزینه‌های عملیاتی: با استفاده از وسل‌های مقاوم و با کیفیت، پالایشگاه‌ها می‌توانند هزینه‌های مربوط به تعمیرات و نگهداری را کاهش دهند. این مخازن با دوام بالا نیاز به تعویض و تعمیرات مکرر ندارند و این امر به کاهش هزینه‌های عملیاتی کمک می‌کند.
• انعطاف‌پذیری بالا: وسل‌ها در اندازه‌ها و اشکال مختلفی طراحی می‌شوند و می‌توانند برای کاربردهای متنوعی استفاده شوند. این انعطاف‌پذیری به پالایشگاه‌ها اجازه می‌دهد تا از یک نوع مخزن برای چندین فرآیند مختلف استفاده کنند و بهره‌وری را افزایش دهند.

 

بیشتر بخوانید: عیب‌یابی و نگهداری مخازن ذخیره تحت فشار

 

نتیجه‌گیری

وسل‌ها یا مخازن تحت فشار به عنوان یکی از اجزای حیاتی پالایشگاه‌های نفت و گاز، نقش بسیار مهمی در بهبود کارایی، ایمنی و کاهش هزینه‌های عملیاتی ایفا می‌کنند. از نگهداری و ذخیره‌سازی سیالات تا جداسازی و انجام واکنش‌های شیمیایی، این مخازن در تمامی مراحل فرآیندهای پالایشگاهی کاربرد دارند. با انتخاب مناسب نوع وسل و طراحی بهینه آن، پالایشگاه‌ها می‌توانند به بهره‌وری بالاتری دست یابند و تاثیرات مثبت اقتصادی و محیطی قابل توجهی را تجربه کنند.

منابع:

1. Perry, R. H., & Green, D. W. (2008). Perry’s Chemical Engineers’ Handbook. McGraw-Hill Education
2. API Standard 650 – Welded Tanks for Oil Storage. (2013). American Petroleum Institute
3. Incropera, F. P., & DeWitt, D. P. (2007). Fundamentals of Heat and Mass Transfer. John Wiley & Sons
4. Towler, G., & Sinnott, R. (2013). Chemical Engineering Design: Principles, Practice and Economics of Plant and Process Design. Butterworth-Heinemann