مقایسه انواع مخازن تحت فشار: درک طرح ها، کاربردها و ایمنی

جواب دادن به سوال اصلي:انواع ظرف های تحت فشار در طراحی، کاربرد و استانداردهای ایمنی چگونه مقایسه می شوند؟ظروف تحت فشار ظروف محصور بسته ای هستند که برای نگه داشتن گاز ها یا مایعات در فشارهایی که به طور قابل توجهی از شرایط جوی محیطی متفاوت است، طراحی شده اند.مقایسه آنها مستلزم ارزیابی هندسه ی فیزیکی آنهاست، افقی یا کروی) ، ترکیب مواد ساختاری (کل فلزی نوع 1 تا کامپوزیت نوع 4) و عملکرد عملیاتی (از ذخیره سازی در مقابل واکنش فرآیند).چون اين داروها با مايع هاي پر انرژي تحت فشار سخت مکانیکي و حرارتي برخورد مي کنند، انتخاب، طراحی و بازرسی آنها به شدت توسط کد های جهانی مانند کد کتری و ظروف تحت فشار ASME (BPVC) و دستورالعمل تجهیزات تحت فشار اروپا (PED) تنظیم می شود.

پیکربندی فیزیکی یک ظرف تحت فشار، اثر فضایی، پویایی مایعات و توزیع استرس داخلی آن را تعیین می کند:

• ظرف های تحت فشار بالینی (عمودی در مقابل افقی):

  • سیلندر های عمودی:دارای نسبت ارتفاع به قطر بالا هستند، حداقل زیر زمین کارخانه را اشغال می کنند و به طور گسترده ای برای فرآیندهای تخلیه گرانشی، ستون های تقطیر و پاک کننده های شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند.

  • بطری های افقی:نصب شده بر روی صندلی های ساختاری برای رسیدگی به بار مایعات سنگین به آرامی، آنها را برای طبل های فلش و جدایی فاز ایده آل می کند.

• ظرف های فشاری کروی:

  • هندسه دو منحنی همبستگی که فشار داخلی را به طور مساوی در تمام جهت ها توزیع می کند، نیاز به نیمی از ضخامت دیواره یک سیلندر برای یک حجم معادل و درجه فشار دارد.آنها عمدتا برای ذخیره سازی انبوه گازهای مایع با فشار بالا مانند LPG و LNG استفاده می شوند..¹

• انواع مبتنی بر مواد (نوع 1 تا نوع 4):

  • نوع اول:ساخت تمام فلزی (فولاد کربن یا آلیاژ، آلومینیوم) که در کارخانه های صنعتی سنگین ثابت استفاده می شود.

  • نوع 2 و 3:پوشش فلزی با حلقه یا پوشش کامپوزیت فیبر کامل، تعادل قدرت و وزن.

  • نوع چهارم:پوشش های پلیمر غیر فلزی با پوشش کامل فیبر کربن، ارائه پروفایل های بسیار سبک برای تحرک گاز با فشار بالا.

ظرف های تحت فشار صنعتی بر اساس نقش اصلی آنها در یک تاسیسات فرآیند طبقه بندی می شوند:

• ظرف های ذخیره سازی و انبوه کننده:طراحی شده برای نگه داشتن حجم ذخایر گازهای یا مایعات تحت فشار برای تغذیه پایدار گیاه یا خنک کننده افزایش.

• رآکتورهای فرآیند:سيستم هاي محاصره ي سنگين که براي مقاومت در برابر واکنش هاي شديد شيميايي، بستر هاي کاتاليست و چرخه ي حرارتي همزمان طراحی شده اند.

• مبادلات گرما:پیکربندی های خاص پوسته و لوله که انتقال انرژی حرارتی بین جریان های مایع تحت فشار را تسهیل می کند.

• جداکننده ها و درام های ناک آئوت:تجهیزات نفتی و گاز بالا که جریان های چاه چند فاز را به بخش های متمایز گاز، نفت و آب جدا می کنند.

استفاده ایمن از ظروف تحت فشار مستلزم رعایت دقیق قوانین مهندسی بین المللی است:

• بخش VIII ASME BPVC: معیار جهانی برای ظروف صنعتی تحت فشار، تقسیم قوانین به بخش هایی بر اساس مشخصات ریسک، حاشیه های طراحی،و سفتی محاسبه (از قوانین استاندارد در بخش 1 تا طراحی پیشرفته با تجزیه و تحلیل در بخش های 2 و 3).²

• دستورالعمل تجهیزات تحت فشار (PED 2014/68/EU): یک چارچوب قانونی اجباری در سراسر منطقه اقتصادی اروپا که تجهیزات را بر اساس محصولات فشار و حجم و گروه های خطر مایعات (گروه 1 سمی / قابل احتراق در مقابل گروه 2 مایعات بی اثر) طبقه بندی می کند.³

• بررسی غیر مخرب (NDE): پروتکل های آزمایش اجباری ٫ از جمله آزمایش رادیوگرافی (RT) ، آزمایش فوق صوت (UT) ، آزمایش ذرات مغناطیسی (MT) ،و تست ضد آبپاشی استفاده می شود برای بررسی یکپارچگی جوش و ثبات ساختاری قبل از کار.⁴

سوال: تفاوت اصلی بین یک ظرف فشار عمودی و افقی چیست؟

ج: ظرف های عمودی دارای یک اثر فضایی کوچک هستند و برای فرآیندهای تغذیه گرانش و ستون های تقطیر چند مرحله ای ایده آل هستند.ظروف افقی ثبات بیشتری را برای بار سنگین مایع فراهم می کنند و به طور گسترده ای به عنوان جدا کننده فاز و درام های فلش استفاده می شوند.

س: چرا ظرف های فشاری کروی برای ذخیره سازی حجم گاز بزرگ ترجیح داده می شوند؟

A: کره ها فشار داخلی را به طور یکنواخت در هندسه خود توزیع می کنند، که در نتیجه نیمی از استرس تجربه شده توسط یک سیلندر با همان اندازه است.این اجازه می دهد تا برای دیواره های نازک تر و آنها را به کارآمدترین طراحی برای ذخیره انبوه از گاز های مایع مانند LPG و LNG.

س: چه چیزی باعث اعمال استانداردهای بخش VIII ASME می شود؟

A: قوانین بخش VIII ASME برای ظروف صنعتی که با فشار داخلی یا خارجی بیش از 15 پی سی جی (پوند در هر اینچ مربع) با آستانه های ابعاد خاص کار می کنند اعمال می شود.⁵

س: کد های ایمنی بین ظروف استاندارد و فشار بالا را چگونه متمایز می کنند؟

A: کد ها از بخش های مبتنی بر ریسک استفاده می کنند، مانند ASME بخش VIII بخش 1 برای فشار های تجاری استاندارد، بخش 2 برای طراحی بهینه شده توسط تجزیه و تحلیل،و بخش 3 برای احتواگر فشار فوق العاده بالا بیش از 10،000 پسی⁶