بخشی از مقاله
چکیده
شرکت ملی مناطق نفت خیز جنوب به منظور شیرین کردن نفت تولیدي منطقه پازنان اقدام به طراحی و ساخت واحد نمک زدایی پازنان-2 در سال 1358 نمود. در این واحد عملیات هاي مختلفی جهت جداسازي آب نمک از نفت خام صورت می گیرد. یکی از این روشها استفاده از انرژي حرارتی کوره شعله مستقیم به منظور کاهش نیروهاي چسبندگی بین مولکولهاي نفت و آب می باشد. نفت خام وارد لوله هاي این دستگاه می گردد و حرارت لازم را از طریق شعله هایی که در پایین کوره می باشند دریافت می نماید. از آنجائیکه نفت درون لوله ها در معرض شعله مستقیم مشعلها می باشد، درصورت قطع جریان نفت ورودي به این لوله ها و همچنین خاموش شدن مشعلها، به دلیل وجود ترکیبات هیدروکربنی سنگین درنفت تا زمان سرد شدن این لوله ها، شرایطی فراهم می شود که ترکیبات مذکور به صورت رسوبات نفتی جامد - کک - درون کویلها ظاهر شوند و مجراي عبور نفت را کم و یا به طور کامل مسدود نمایند. لذا با احداث یک جریان برگشتی از نفت خروجی توربین هاي انتقال نفت واحد بهره برداري پازنان-2 به ورودي کوره این امکان فراهم شد تا درصورت قطع جریان نفت، گردش نفت درون لوله ها تا سردشدن آنها از این طریق ادامه یابد و از تشکیل کک جلوگیري گردد.
کلمات کلیدي: نمک زدایی، کوره شعله مستقیم، کک، نفت خام
مقدمه:
درصنایع نفت، کوره با اسامی مختلفی از قبیل - process heater - ، - furnace - ، - direct fired heater - و - - tube still heater شناخته می شود که وظیفه تامین حرارت معینی به سیال فرایند تحت درجه حرارتهاي بالا را بعهده دارد. این عمل می بایستی بدون افزایش بیش از حد حرارت درنقطه معینی از سیال و یا اجزاء بدنه کوره انجام شود.[1] توسعه وتکمیل روشهاي طراحی کوره هاي جدید از تجارب متعدد عملی درگذشته نشأت می گیرد. در اواخر قرن نوزدهم میلادي اولین کوره صنعتی به صورت دیگ ابداع گردید. عیب اساسی این کوره عدم کارایی درمقابل مایعات ویسکوز و یا قابل اشتعال بوده است.
چنین سیالاتی با تجزیه درحرارت بیش از حد و یا تشکیل کک مواجه می شدند که منجر به آتش سوزي و عواقب وخیم می گشت.[1] کوره افقی به صورت پوسته اي گام بعدي در راه توسعه کوره هایی با اشتعال مستقیم بوده و مزیت اساسی آن بر نوع قبلی، وجود تجهیزات مطمئن تر و عملیات بی خطر بوده است. از طرفی میزان انتقال حرارت کم، بازده حرارتی اندك و عملیات غیر مداوم از معایب این نوع کوره ذکر شده است.[1] درشروع قرن بیستم، صنایع به سوي کاربرد کوره هاي پیوسته گام برداشتند که درآنها سیال فرایندي درون لوله هایی درمعرض حرارت مستقیم قرار می گرفت. دراین نوع کوره ها، به سبب فقدان دانش مهندسی در زمینه جلوگیري از تشکیل کک و املاح برروي جداره لوله ها، درجه حرارت درنقاط معینی از لوله به شدت افزایش می یافت و منجر به ایجاد شکاف و وقوع آتش سوزي می گشت.[2]
احتیاج روز افزون به حرارت بیشتر، منجر به تفکیک لوله هاي سیال فرایند از محفظه احتراق گردید. بدین سبب یک دیوار حائل، بخش لوله ها را از محفظه احتراق جدا می نمود. درنتیجه هنگام طراحی کوره ها، به نقش اساسی حرارت تابشی توجه کافی معطوف نمی شد و کوره هاي اولیه فقط از بخش جابجایی تشکیل می شدند. همگام با پیشرفت تکنولوژي درطراحی کوره ها، یک بخش تابشی منظور گردید که درآن لوله هاي حاوي سیال فرایند درمعرض مستقیم تشعشع گازهاي داغ قرار می گرفتند. به این ترتیب کوره هاي جدیدي به سبک امروزي به وجود آمدند که اساس انتقال حرارت در آنها از نوع تابشی می باشد.[3] شکل شماره-1
سیالات موجود درمخازن نفتی براساس سنگینی مخصوص خود، مطابق شکل زیر مرزبندي می شوند. در این مرزبندي بدلیل سنگین بودن آب، این سیال در پایین قرار گرفته و نفت که از آب سبکتر و از گاز سنگین تر است در وسط و گاز که سبکترین سیال مخزن است در بالا و زیر لایه غیر قابل نفوذ مخزن قرا می گیرد.[5][4] شکل شماره-:1 همانطوري که درشکل بالا ملاحظه می شود درابتداي تولید نفت از مخزن به دلیل وجود حجم زیاد نفت درون مخزن، نفت خام تولیدي داراي آب نمک بسیار کم می باشد و لذا به آن نفت شیرین اطلاق می شود. به مرور زمان و با برداشت از مخزن لایه نفتی کم وکمتر می شود تا اینکه این لایه بسیار نازك گردد. دراین شرایط سفره آب زیرین مخزن که به صورت آب نمک می باشد فرصت بالا آمدن همراه نفت پیدا می کند. بنابراین این نفت دیگر شیرین نیست و به دلیل وجود آب نمکاصطلاحاً، به آن نفت شور گفته می شود.
وجود این سیال مزاحم درنفت باعث مشکلات عدیده اي درتسهیلات سرچاهی و واحدهاي پائین دست ازجمله خطوط انتقال و واحدهاي پالایش نفت خام می گردد. لذا ضروریست که این آب نمک از نفت جداشود. از آنجائیکه قطرات آب نمک دربین مولکولهاي نفت قرار می گیرند لذا نیروي چسبندگی قوي بین آنها و مولکولهاي نفت به وجود می آید. جهت شکستن این پیوندها، تدابیر خاص فرایندي از جمله تزریق آب شیرین، تزریق مواد تعلیق شکن، ایجاد میدان الکتریکی بسیار قوي بمنظور دو قطبی کردن مولکولهاي آب و گرم کردن نفت درکوره ها اتخاذ می گردد. اما استفاده از کوره به همین سادگی نیست بلکه باتوجه به شرایط و محل استفاده و سیال عبوري مشکلات خاص مربوط به خود را به همراه دارد.
به عنوان مثال خوردگی لوله هاي کوره، تشکیل کک و...از مهمترین مشکلات بهره برداري از این دستگاه می باشد. ازجمله واحد هایی که براي نمک زدائی از نفت با استفاده از فرایند هاي مذکور در مناطق نفت خیز جنوب برنامه ریزي و اجرا شد، واحد نمک زدائی پازنان-2 می باشد. این واحد درسال 1358 با ظرفیت تصفیه 55 هزار بشکه نفت خام در روز در جنوب غربی ایران درمنطقه نفتی گچساران به منظور نمک زدایی از نفت منطقه پازنان-2 احداث شده است.
ابتدا نفت خام به طرف مخزن ثقلی این واحد هدایت شده و بعد از جدا شدن قطرات بزرگ آب نمک با استفاده از نیروي جاذبه طبیعی، به مخزن نوسانگیر وارد میگردد سپس از طریق الکتروپمپ هاي فشار قوي جهت عملیات حرارت دهی به طرف کوره ارسال می شود. نفت خام در هنگام عبور از کوره تا دماي60 درجه سانتی گراد گرم شده و سپس وارد نمک گیر برقی می گردد. در این دستگاه با استفاده از میدان هاي الکتریکی بسیار قوي، مولکولهاي آب نمک بصورت دو قطبی در آمده و قطرات ریز به هم می پیوندند و تشکیل قطرات بزرگتر داده و با توجه به نیروي وزن خود در پایین نمک گیر برقی ته نشین و بصورت فاز آب شور از نفت جدا می گردد. نفت شیرین با حداکثر غلظت نمک 43 گرم در متر مکعب و با درصد آب ورسوباتی در حدود 0/15 به طرف توربین هاي واحد بهره برداري پازنان 2 جهت ارسال به پایانه صادراتی گوره هدایت می شود.
شکل شماره-2
