151 AIChE CAPSULES AIChE SU SCCooling Towersيه وحدات الغرض منها الترييد أوسحب الحرارة، والترييد عن طريق دخول المياه والهواء ،ويتم exchange heat بينهم لترييد المياه.:cooling towersالـ أنواع 1 )الـDrift Natural :عبارة عن مدخنة كب ية، ويتم استخدامه للـrates flowالـيزاموجود فً.utility power station وغالب، العالية2 )الـDrift Mechanical :وذلك يتكون من مراوح، ومعدل تبادل الحرارة بيعتمدعىل قطر وشعة المروحة، ويوجد أنواع من الـtowers drift mechanical.:cooling towersالـ أجزاء 1 )الـfill سهل من التبادل الحراري عن طريقُ: مصنوعة من البالستيك أو الخشب، وتز الـtime contact من الـ، وهناك نوع ي fill :الـtype splash والـtype film.ي 2 )الـbasin water cold :وذلك قاع الـزموجود ف tower الستقبال المياه.3 )الـfans : الـز: ومنها نوع ي Axial والـCentrifugal.يه 4 )الـ Louvers: و component optional ،والهدف منها زيادة كفاءة تبادل الحرارة.5 )الـnozzles :والهدف منها توزيـ ـع للمياه )distribution uniform )قبل الـfill..الناتج air stream من water dropletsالـ إلزالة: drift eliminatorالـ( 6
152 AIChE CAPSULES AIChE SU SC
153 AIChE CAPSULES AIChE SU SCNitrogen ول والغاز، وهو غازي صناعة البي زمن أهم الغازات ف inert( خامل(، عديم اللون، عديم مثل النسبة األكري من الغالف الجوي.ُالرائحة، وي استخدامات الـnitrogen ول:ي صناعة البي زفي 1 )الـزاستخدامه ف vessels and tanks storage ،ألنه inert فيقلل من حدوث اشتعال، ويقلل من حدوث الـcorrosion.2 )ستخدم لعمل اختبار الضغط لألنابيب والمعدات )للتأكد من السالمة(.ُيي 3 )عمليات التنقية )زستخدم فُي purification.) ن ي 4 )تحتوي عىلبعض العمليات اليزستخدم فُي catalyst مثل الـ catalyticreforming ،حيث يعمل كــdiluent( مخفف( ويطول من عمر الـcatalyst.. )5إنتاج الهيدروج يزيزتم استخدامه فَيي 6 )أنظمة الطوارئ والسالمة.زستخدم فُي طريقة الحصول عىل الـNitrogen:1 )تم سحب الهواء وضغظه.َي2 )ترييده لدرجة حرارة مناسبة وفصل بخار المياه.3 )منوج يزتم فصل النيي َي من طريقة مثل الـرالهواء بأكي distillation أو استخدام .membrane4 )واستخدامه، و الـوج يزتم تجميع النيي َي purity الناتج تكون عالية.وج يزللنيي Steam عتريمن أهم الـُ)بخار المياه( ي utilities وكيماويات.ي صناعة التكرير والبي زف استخدامات الـsteam:ي 1 )الـزي عملية الـف distillationز)التقط ي( وله أدوار عديدة ف distillation، مثل: التسخ يزكفاءة الفصل)زوتقليل الضغط لتحس ي Stripping.)
154 AIChE CAPSULES AIChE SU SCي 2 )الـززي.التسخ يheat exchangers فز)المبادالت الحرارية( لالستفادة منه في 3 )عمليات التكرير المختلفة مثل الـز.hydro processingوالـ steam reforming ف4 )وكيماوية مثل تصنيع الـالصناعات البي يز.syn gas (H2 + CO) في 5 )توليد الكهرباء.زف6 )الـتسخ يزيزستخدم فُي tank storage للمحافظة عىل لزوجة الزيوت الثقيلة. طرق إنتاج الـsteam المياه لتحويلها إل بخار،يس عىل تسخ يز، وتعتمد تلك الطرق بشكل رئيوذلك بواسطة:يه 1 )الـboilers الطريقة الرئيسية.و2 )الـexchangers heat( المبادالت الحرارية(.
155 AIChE CAPSULES AIChE SU SCDistillation الـprocess distillation يائية مثل)يعتمد عىل اختالف الخواص الف ي زييات يه عملية فصل ف ي ز:يىل للـكيب الداخ درجة الغليان(، ومنها أنواعكث ية عىل حسب الي column. :Types of columns and packing :tray columns )1ي وهو column( زيحتوي عىل صوات plates ،)ويحدث الـcontactب يزيعىل الصوات زالـliquid والـvapor وتحدث عملية الفصل بينهما.:packed columns )2ي وهنا الـcolumn يحتوي عىل الـmaterials packingز)قطع صغ ية فالـcolumn ،)وتلك القطع تعمل عىل زيادة مساحة الـcontact.:fractionating columns )3 ن ي سيتم فصلها،المواد العملية الفصل تعتمد عىل اختالف درجة الغليان ب يزوممكن الـcolumn يكون tray أو packed.:Azeotropic columns )4صمم للتعامل مع الـُهذا النوع م feed Azeotropic ، ويختلف عن الـdistillationالعادي.وهناك أنواع أخرى من الـdistillation مثل: الـdistillation vacuum ، والـ high.pressure distillationأنواع الـTrays يعتمد اختيار نوع الـtray عىل عواملكث ية مثل: كفاءة الفصل المطلوبة، وتركيب الـfeed ،والتكلفة، وغ يها . أنواع الـtrays::Bubble Cap trays )1
156 AIChE CAPSULES AIChE SU SCا، ولكن تكلفتهامرتفعة وتكلفة صيانتهاًها استخدامي وأكي رعتريمن أفضل أنواع الصوات زُتي حالة التعامل مع كمياتزمرتفعة، ونستخدمها فًأيضا liquid بأنها تحقققليلة وتتم ي زً purity ا.عالية جد:Sieve trays )2)عبارة عنيتعتريأبسط أنواع الصوات plate التعامل مع كميات زيزستخدم فُبه فتحات(، وتliquid كب ية، وتحققكفاءة فصل متوسطة.:Valve trays )3يه عبارة عنأبراج التقط ي، ويزا فًنوع مستخدم حاليعتريأكي ُت plate وفيه فتحات وكل ً فتحة عليها غطاء قابل للرفع، وتحقق كفاءة امتوسطة.ا، وتكلفتها نسبيًعالية نسبي:Chimney trays )4ي سحب الـزي فستخدم هذه الصوات زُوت liquid ألنها تقلل من تشيب الـliquid ألسفل، الـيزستخدم فُ.vapor distributorو، liquid collectorsكـ packed column وت
157 AIChE CAPSULES AIChE SU SCأنواع الـRefluxesي برج التقط يززي عملية الـtransfer mass والـtransfer heat ،وأحد ف البد من سبل لتحس يه الـأهم هذه السبل Reflux.ي الـreflux بكل بساطة هو أن الـvapor الريج يتكثفكله أو جرء منه،زالذي يتدفق ألعىل فيزبيحث يكون ف liquid الريج عكس الـيزألسفل ف vapor كفاءة، وهذا يساعد عىل تحس يزالفصل. هنا للـرئيسي يزك نوع ي reflux : زinternal reflux )1يتكون داخل الريج نفسه، والحادث أن الـvapor الذي تكون داخل الريج أو القادم مع الـ ن ي feed تكون موجودةريد وتتكثف المركبات الثقيلة الَ، ويييتدفق ألعىل خالل الصوات زي صورةزمعه وتكون ف liquid وتتدفق ألسفل.external reflux )2هنا يتم سحب الـvapor من أعىل الريج، ويدخل عىل condenser ويتكثف، جزء منه يكون product وجزء منه reflux يرجع للريج ويتدفق ألسفل.ُ عىل حسب كمية الـreflux مثلكام من الـت stream الخارج من الـcondenser ينقسم الـreflux إل أربعة أنواع:total reflux .1ي وهنا كل الناتج من الـcondenser صورةزيرجع الريج ف reflux.partial reflux .2وهنا الناتج من الـcondenser جزء منه product ،وجزء منه reflux يرجع للريج.zero reflux .3ي صورةزوهناكل الناتج من الريج ينتج ف (reflux no (product.optimum reflux .4المناسبة ال partial ن ي وهنا تكون كمية الـreflux تحقق أكري استفادة بأقل تكلفة، وتكون.reflux
158 AIChE CAPSULES AIChE SU SCDistillation troubleshootingالـيزتحدث ف ن يي هناك بعض المشكالت ال distillation الـزتكون نتيجة مشاكل ف designيز، أو خلل ف ودرجات ، vapor flow rateوالـ ، liquid flow rateوالـ ، feed rateالـ: مثل parametersالـقمة الريج، ودرجة حرارة وكمية الـيزالحرارة ف reflux ، وغ يهامن الـparameters. ي الـزأهم المشكالت ف distillation::) floodingالـ بداية )Overloading .1 الـliquid اكم ويعوق حركة الـبدأ يي vapor ألعىل، نتيجة rate flow liquidيليل عا أو rate flow vapor. عا:Flooding .2يحدث عند زيادة الـloading ويمنع مرور الـvapor ألعىل، ولحل المشكلة يتم زيادة الـpressure vapor بحيث يجريالـliquid عىل الحركة ألعىل ويسم الـpuking. : dumpingالـ أو Weeping .3يع أن الـالطبي liquid ل من الـززيي downcomer ، ولكن لو الـrate vapor قليل ز يسمح للـliquid ول من فتحات الـزبالي tray ويحدث weeping.:Blowing .4ً ويحدث لما يكون الـrate flow vapor ا، فبيطلع أجزاء من الـيل جدعاliquidعىل الـtray األعىل.:Entrainment .5وذلك عبارة عن صعود الـ liquid عىل الـtray األعىل، ويحدث نتيجة الـ.blowing:Overlapping .6الـزي ويحدث هذا نتيجة تداخل ب ي cuts الـز)القطفات( نتيجة خلل ف.parametersDistillation products:light gases .1أول وأخف product يخرج من أعىل برج الـdistillation ، ويتم معالجة هذه الغازات واستخدامها كوقود أو فصلها للحصول عىل LPG( البوتاجاز( وغازات أخرى.
159 AIChE CAPSULES AIChE SU SC:light naphtha .2يتم معالجتها واستخدمها كـfeed لوحدة(isomerization. (:heavy naphtha .3ز يتم معالجتها واستخدمها كـfeed لوحدة الـreforming إلنتاج الـgasoline ين العربيات.بي ز:kerosene-jet fuel .4يمر بعمليات أخرى للحصول عىل مواصفات قياسية الستخدامه كوقود للطيارات.:diesel .5يتم معالجته واستخدامه كوقود )وقود القطارات والدبابات(.:residue .6تم استخدامه كـَيه ي feed للـ(Unit Distillation Vacuum (VDU نوع أخر منوالـdistillation ضغط منخفض للحصول عىل منتجات مهمة ميزيتم ف ن الـresidue.
160Utilities Areaمنطقة الـ Utilities هي العمود الفقري لمصانع التكرير أو البتروكيماويات، حيث توفر الخدمات الحيوية التي تضمن: • استمرارية اإلنتاج حيث إن أي عطل في المرافق قد يُوقف المصنع بالكامل.• الكفاءة التشغيلية حيث إن كفاءة المرافق تُقلل من الهدر في الطاقة والمواد الخام.• السالمة الصناعية واالمتثال للقوانين البيئية وذلك من خالل منع الكوارث الصناعية وتقليل االنبعاثات الملوثة.المكونات الرئيسية لمنطقة الـUtilities: )Water Supply System ( المياه إمداد نظام. 1حيث تُستخدم المياه في تبريد المعدات )مثل المبادالت الحرارية( ويتم استخدامها كـfeed إلنتاج البخار )Steam )عبر الغاليات )Boilers .)2 .معالجة المياه العادمة )Treatment Wastewater )حيث يتم فيها تنقية المياه ال ُمستخدمة في العمليات المختلفة قبل تصريفها لحماية البيئة من التلوث. )Steam Generation( البخار توليد. 3يتم إنتاج البخار المستخدم في معظم عمليات التكرير أو في تشغيل المبادالت الحرارية وذلك عن طريق .Steam Boilersالـ )Instrument Air( الهواء معدات. 4تُستخدم لتشغيل أدوات التحكم اآللي )مثل الصمامات األوتوماتيكية Valves Control .) )Cooling Systems( التبريد أنظمة. 5حيث إن التبريد يُعتبر جزء أساسي في الكثير من العمليات وتنقسم أنظمة التبريد إلى تبريد بالمياه .)Air Cooling( بالهواء وتبريد( Water Cooling(
161 )Nitrogen Production( النيتروجين إنتاج. 6يُستخدم كـGas Inert في معظم عمليات التكرير المختلفة, ويُستخدم في عمليات كسح المواد )Purge )خارج المعدات لتنظيفها, وأي ًضا يُستخدم في الخزانات كـBlanket Gas وذلك للحفاظ على الـ morecomponents volatile من التطاير وبالتالي حمايتها من االشتعال.)Fuel Systems( الوقود أنظمة. 7ال غنى عنه في أي عملية حيث يتم استخدامه في عمليات التسخين في األفران أو بعض المفاعالت وقد يتم استخدام وقود غازي )Gas )أو سائل )Oil.) )Electricity( الكهرباء. 8حيث تُعد من المتطلبات األساسية ألي مصنع لتشغيل المعدات المختلفة مثل المضخات )Pumps ،)الضواغط )Compressors ،)أجهزة اإلنذار، واإلضاءة وغيرها من األجهزة المختلفة.9 .أنظمة مكافحة الحرائق )Systems Firefighting )يُعتبر ضروري للتعامل مع المواد القابلة لالشتعال )Materials Flammable .)Water Supply Systemتُعتبر المياه من أهم الخدمات التي يتم استخدامها داخل مصانع التكرير والبتروكيماويات ومن بعض استخداماتها األتي: • كـFeed للـBoilers إلنتاج البخار الذي يُستخدم في التسخين وغيره من العمليات المختلفة.• تُستخدم في عمليات التبريد داخل الـTowers Cooling ,كما تستخدم في تنظيف المعدات واألنابيب.مصادر الـWater الرئيسية:
1621 .المياه السطحية )Water Surface : )وتشمل البحار والمحيطات واألنهار أي مسطح مائي فوق سطح األرضا من المياه السطحية، ولكن قد تحتوي 2 .المياه الجوفية )Water Ground : )وتشمل اآلبار وتُعتبر أقل تلوثًمعادن. ويتم اختيار مصدر المياه اعتمادًا على الـParameters Quality ومكان وجود المصنع. معايير اختيار المصدر المناسب:يجب أن يكون مصدر المياه قريب قدر بشكل كافي من المصنع لسهولة نقلها خالل الـSystem Intake ,كما يجب أن يكون قدار على توفير كميه المياه المطلوبة بشكل مستمر. Water Quality Parameters1 .الـTDS( solids dissolved Total :(وهي عبارة عن المواد الصلبة الذائبة في الماء سواء كانت عضوية أو غير عضوية وتشمل المعادن، واألمالح، والملوثات الكيميائية والتي تسبب تآكل أو ترسبات. 2 .الـTurbidity :وهي تعتير مقياس لعكارة المياه نتيجة وجود جزيئات عالقة مثل الطين, والرمال، والمواد العضوية والغير عضوية. 3 .PH :مقياس لدرجة حموضة أو قاعدية الماء. 4 .التوصيلية )Conductivity :)وهي قدرة الماء على توصيل الكهرباء والتي تُعتبر مؤشر لتركيز األمالح أو األيونات مثل المعدان واألمالح, كما أن لها عالقة بالـTDS فكلما زادت نسبة الـTDS زادت قدرة الماء على توصيل الكهرباء. 5 .الصالبة )Hardness :)تسبب تكوين ترسبات الكلس في الغاليات. وغيرهم من الخواص المختلفة والتي من خاللها نتمكن من تحديد مدى صالحية المياه لالستخدام. Industrial Water Treatmentتختلف سلسلة عمليات المعالجة حسب جودة المياه ال ُمدخلة واالستخدام النهائي، مع ضرورة الموازنة بين الكفاءة والتكلفة.أنواع عمليات المعالجة: :)Physical Treatment( الفيزيائية المعالجة. 1ال يتم استخدام وال إضافة أي مواد كيميائية مثل عملية التصفية )Screening ،)الترسيب .)Skimming( القشط(، Sedimentation( :)Chemical Treatment( الكيميائية المعالجة. 2تُضاف في هذه العمليات مواد كيميائية لتحسين جودة المياه مثل عملية الـCoagulation ،والـDisinfectionوعملية الـSoftening Water وغيرهم.مراحل المعالجة األساسية بالترتيب العام:
163:)Screening( التصفية. 1تهدف هذه العملية إلزالة األجسام الكبيرة مثل النباتات واألخشاب عبر تمرير المياه عبر شبكة أو مصفاة )Screen ,)وتعمل على إزالة الجسيمات الصلبة الكبيرة؛ لذا تكون أول خطوة في أي نظام معالجة. :)Sedimentation( الترسيب. 2عن طريق الجاذبية والتي يكون حجمها أصغر قلي ُال تُستخدم لفصل الجسيمات العالقة )Solids Suspended)وذلك عن طريق وضع المياه في خزانات )Tanks )لفترة زمنية معينة حيث تتراكم هذه الجزيئات في أسف الخزان وتتراوح المدة المطلوبة حسب حجم الجسيمات وكفاءة النظام. :)Coagulation & Flocculation( والتلبد التخثر. 3• التخثر )Coagulation :)وتتم عن طريق إضافة مواد كيميائية تٌسمى الـCoagulant والذي يعمل على تجميع الجسيمات الصغيرة إلى كتل أكبر يتم إزالتها بعد ذلك عن طريق عملية الـFlocculation .ا بالترسيب.• التلبد )Flocculation :)يتم تحريك المياه لتشكيل كتل أكبر )Flocs )تُزال الحقً :)Filtration( الترشيح. 4يتم فيها إزالة الجسيمات الدقيقة عبر مرور المياه على مرشحات ) Media Filter )أو أغشية .)Membranes( :)Disinfection( التعقيم. 5يتم فيها قتل الكائنات الدقيقة )organisms-Micro )وذلك باستخدام الكلور )Chlorine )أو األوزون)Ozone )أو األشعة فوق البنفسجية )UV .)هناك العديد من عمليات المعالجة المختلفة مثل التعويم )Flotation )وفيها يتم فصل المواد العالقة باستخدام فقاعات الهواء، وعملية القشط )Skimming )والتي تٌستخدم إلزالة الزيوت والمواد الطافية, وعملية تبادل األيونات ) IonExchange )يتم فيها إزالة األيونات غير المرغوب فيها )مثل الكالسيوم والمغنيسيوم(.
164Nitrogen Systemيُعتبر النيتروجين غاز مهم لصناعات عديدة من أهمها التكرير والبتروكيماويات كما يُعتبر من أهم أجزاء الـ UtilitiesAres حيث تتعدد استخداماته.استخدامات غاز النيتروجين في صناعة التكرير: الـPurging :حيث يُستخدم في تطهير المعدات مثل الـPumps أو الـValves من المواد العالقة أو الـHydrocarbons ،وذلك أثناء الـShutdown أو في عمليات الصيانة.1 .الـTesting Pressure :حيث يتم رفع الضغط لفحص المعدة والتأكد من جودة اللحامات وعدم وجود أي ثقوب أو عيوب فيها. 2 .عملية التبريد: حيث يمكن استخدامه في تبريد الـCatalyst بشكل سريع حيث يساعد في توفير وقت كبير أثناء الـShutdown.3 .الـBlanket Nitrogen :ويستخدم للتحكم في ضغط الـTank عن طريق الـ Control PressureValve والذي يتم إدخال الغاز من خالله في حالة نقص الضغط داخل الخزان والعكس، ويستخدم في .fixed roof tank والـ fixed roof tank with internal floating roofالـ حالة4 .إنتاج األمونيا: يستخدم غاز النيتروجين إلنتاج األمونيا عن طريق تفاعله مع غاز الهيدروجين.5 .مادة عازلة: بين الهواء والمواد القابلة لالشتعال لمنع الحرائق واالنفجارات. طرق إنتاج النيتروجين الرئيسية:Membrane Separation Unit .1تتم هذه العملية على أكثر من مرحلة وهم:
1651 )عملية رفع ضغط الهواء حتى تتكسب جزيئاته القوة الكفاية للمرور خالل الـMembrane.2 )عملية تنقية جزيئات الهواء من بخار المياه أو أي شوائب أخرى للحفاظ على كفاءة الـMembrane.3 )عملية فصل النيتروجين عن باقي الغازات خالل الـ Membrane وذلك اعتمادًا على سرعة انتشار جزيئاته وبالتالي يتم احتجازه وإنتاجه بنسبة Purity عالية تتراوح من 95 %إلى .%99Pressure Swing adsorption (PSA)الـ. 2تتم هذه العملية على مرحلتين أساسيتين وهما:1 )عملية الـAdsorption :وفيها يتم تمرير الهواء على bed يتكون من sieve molecular حيث يتم امتصاص غاز الـCO2 وبخار الماء, وبذه الطريقة بتم إنتاج غاز الـN2 بدرجة نقاء أعلى من الطريقة األولى.2 )عملية الـ Regeneration :وتتم هذا العملية للـbed عن طريق تقليل الضغط المطبق عليه حتى يتم إزالة الشوائب ثم يُرفع الضغط مرة أخرى حتى تتم العملية األولى.Boilers & Steam Generationللبخار وظائف حيوية في مختلف الصناعات الكيميائية، ناهيك عن أهميته في مجاالت التكرير والبتروكيماويات حيث يُعتبرمصدر حراري رئيسي في تشغيل الوحدات الصناعية. طريقة اإلنتاج:
166يتم إنتاج البخار عن طريق تسخين المياه فوق درجة الغليان في الغاليات )Boilers )والمبدأ األساسي لهذه العملية هو التبادل الحراري بين الغازات الساخنة الناتجة من حرق الوقود والمياه إلى أن ترتفع درجة حرارتها وتتحول للحالة البخارية، كما يمكن إنتاجه عن طريق المبدالت الحرارية )Exchangers Heat .)أنواع الغاليات )Boilers :)تختلف أنواع الـBoilers على حسب تصنيفها، ويتم تصنيفها على أسس مختلفة منها التصميم أو االستخدام أو الضغط أو حركة المياه داخل الـ Boilers وغيرهم.1 .غاليات أنابيب المياه ) Boilers Tube-Water :)وفيها تتدفق المياه داخل أنابيب محاطة بغازات محترقة، وتُعتبر مناسبة للضغوط العالية واالستخدامات الكثيفة. 2 .غاليات أنابيب اللهب )Boilers Tube-Fire :)وفيها تتدفق غازات االحتراق داخل أنابيب محاطة بالمياه وتُستخدم في التطبيقات متوسطة الضغط.التطبيقات الرئيسية للبخار: 1 .الفصل بالبخار )Stripping Steam :)يُستخدم البخار في عمليات الفصل في وحدات مختلفة مثلالـDistillation Vacuum وذلك عن طريق تقليل الضغط الجزئي للـCrude Heavy والمراد فصلها، مما يمنع التكسير الحراري )Cracking.)2 .التسخين )Heating :)مثل تسخين النفط الخام قبل دخوله وحدات التقطير وتوفير الحرارة لعمليات مختلفة مثل التكسير الحراري )Cracking Thermal )وإعادة التشكيل الحفزي )Reforming Catalytic .)3 .إنتاج الهيدروجين )Production Hydrogen :)عن طريق عملية إعادة التشكيل بالبخار ) SteamReforming )وفيها يتفاعل الميثان مع البخار إلنتاج الهيدروجين الذي يمكن استخدامه في عمليات المعالجة بالهيدروجين )Hydrotreating )والتكسير الهيدروجيني )Hydrocracking .)4 .التنظيف )Purging :)يُستخدم البخار ذو الضغط العالي إلزالة الرواسب من األنابيب والمبادالت الحرارية.
167Instrument Airيعد الـAir Instrument من أهم المرافق الموجودة في منطقة الـ Utilities حيث يستخدم بشكل أساسي في أنظمة التحكم اآللي. تستخدم أنظمة التحكم اآللي في مصانع التكرير للتحكم في تدفق السوائل داخل الـPipes ,حيث يتم التحكم في تدفق السوائل باستخدام الـValve ويتم التحكم في الـValve باستخدام أنظمة التحكم اآللي وهي الـAir Instrument ويسمي هذا النوع من الـValve بالـValve Control ,ويتم التحكم فيه عن طريق إشارة كهربية من غرفة التحكم وهذه اإلشارة تحدد كمية وضغط الهواء المطلوب للتحكم في الـValve.أنواع الـValve Control1 .الـValve Control Pressure : يستخدم في التحكم في الضغط داخل النظام. 2 .الـValve Control Flow :يستخدم للتحكم في الـ Rate Flow داخل الـ Pipes .3 .الـValve Control Temperature : يستخدم لضبط الـRate Flow للـFluid بما يُناسب التغيرفي درجة الحرارة. المكونات األساسية للـAir Instrument :1 .الـFilters Air :تزيل الجسيمات والرواسب العالقة في الهواء.2 .الـCompressor Air :يُستخدم لرفع ضغط الهواء من الضغط الجوي للقيمة المطلوبة وتكون بين إلى 5-7 بار.3 .الـDryer Air :يزيل الرطوبة من الهواء المضغوط لمنع تراكم المياه وبالتالي تجنب تلف المعدات.4 .الـTank Receiver Air :يُستخدم لتخزين الهواء المضغوط.5 .الـRegulators Pressure :تحافظ وتتحكم في الضغط المطلوب لألجهزة المختلفة.6 .الـpiping Distribution :وهي شبكة األنابيب التي تنقل الهواء المضغوط من الـTanks إلى األنظمة المختلفة.
168Introduction to Equipmentفي معظم الصناعات وخصو ًصا صناعة البترول والغاز الطبيعي من الضروري وجود بعض الـequipment األساسية، من بينها األجهزة المسئولة عن نقل الـfluids من مكان لمكان خالل الـpipes ،وتُسمى األجهزة ال ُمستخدمة في هذا الغرض.Rotary Equipmentبالـمن أهم أنواع الـEquipment Rotary المستخدمة هي الـPumps المستخدمة في نقل السوائل والـCompressorsالمستخدمة في نقل الغازات ينقسم كل نوع منهم إلي نوعين رئيسين وهما:1 )المضخة الديناميكية الـPump Dynamic.2 )مضخة االزاحة الموجبة الـPump Displacement Positive.المكونات األساسية للـPump:1 .الـImpeller :ويعتبر أهم جزء في الـ Pump حيث يعمل على إكساب السائل طاقة حركية. 2 .الـMotor :والذي يوفر الطاقة الكهربية التي يتم تحويلها إلى طاقة حركية في الـPump .3 .الـShaft :وهو عمود مسئول عن نقل الطاقة الدورانية من الـMotor إلى الـPump4 .الـCasing :وهو الجزء الخارجي للـPump يضم بداخل ه بعض األجزاء مثل الـImpeller .5 .الـSealing :ويُستخدم لمنع تسريب السوائل خارج الـPump .6 .الـBearing :ويمنع الحركة األفقية أو الرأسية للـShaft ويسمح بالحركة الدورانية فقط.7 .الـCoupling :يربط بين الـPump والـMotor ويسمح بالدوران دون حدوث أي اهتزازات نتيجة الـMisalignment.
1698 .الـStrainer :يستخدم في إزالة الشوائب وأي مواد يمكن أن تسبب مشاكل للـCasing أو الـImpeller.الـCompressors :يستخدم في نقل الغازات فقط وغير قابل لنقل السوائل, ويعتمد في نقله للغازات القابلة لالنضغاط على الديناميكا الحرارية وذلك عن طريق ضغط الغازات فيحدث لها تمدد مما يساعد علي نقلها, ولكن نتيجة ضغط الغاز ترتفع درجة حرارته ففي معظم األحيان يتم تمريره على Cooler بعد خروجه من الـ Compressor.الـ Compressors تعتبر وغالباً لها نفس األنواع الرئيسية للـPump لها نفس المكونات.Centrifugal Pumpتُعتبر من أشهر أنواع الـPumps Dynamic المستخدمة في ضخ السوائل في مجال التكرير وذلك لقدرتها على نقل كميات كبيرة من السوائل باإلضافة إلى كفاءتها العالية وتكلفة تشغيل أقل ولكنها تتعامل فقط مع السوائل ذات اللزوجة القليلة. فكرة عمل الـPump Centrifugal:1 .تحتاج أي Pump إلى عملية تحضير تُسمي بالـPriming يتم فيها إزالة الهواء أو أي غازات موجودة داخل الـPump .2 .يتم مأل الـPump بالسائل بشكل كامل من خالل الـline Suction والتأكد من ذلك لتجنب مشاكل كثيرة زي الـCavitation.3 .بعد مرحلة التجهيز أصبحت الـPump جاهزة للتشغيل ويبدأ السائل بالدخول باستمرار من خالل الـ Line Suction.4 .ثم بعد ذلك يقوم الـImpeller الذي يدور بسرعة كبيرة والتي تؤدي إلى قوة طرد مركزي تزود من سرعة السائل ويتحرك من الضغط القليل إلى الضغط العالي عند الـ Discharge.Lineأنواع الـPump Centrifugal:1 .علي حسب الـ Position الـ Shaft :
170• الـHorizontal :هي األكثر استخداماً ألنها تتحمل ضغوط كبيرة ويسهل صيانتها ولكن يصعب استخدامها في المساحات الضيقة. • الـVertical : يمكن استخدامها في المساحات الضيقة وتقلل من المشاكل مثل الـCavitationألنها تكون أقرب إلى مصدر السائل وتكون مناسبة للخزانات على أعماق كبيرة، ولكن يصعب صيانتها وال تتحمل الضغوط العالية.: Number of Stagesالـ حسب على. 2• Pump Stage Single :يكون فيها Impeller واحد وتستخدم في حالة الضغوط القليلة إلى المتوسطة.• Pump Multistage :يكون فيها أكثر من Impeller وتستخدم في حالة الضغوط العالية وتستخدم أيضا في نقل السائل إلى مسافات طويلة.Pumps Problemsهناك العديد من المشاكل التي يمكن أن تتواجد في الـPumps أثناء استخدامها مما يؤدي إلي تقليل كفاءتها ومنها::Cavitationالـ. 1تحدث هذه المشكلة عندما يقل الضغط داخل الـPump عن الـPressure Vapor للسائل مما يؤدي إلىتكوين فقاعات ثم يزداد الضغط على هذه الفقاعات فتنفجر. فتؤدي إلى حدوث نقر في الـImpeller مع تكرار العملية قد يؤدي إلى تلفه بشكل نهائي. وتحدث هذه المشكلة عندما يقل الضغط بشكل مفاجئ، أو زيادة سرعة الـPump بشكل كبير، أو دخول أي غازات داخل الـPump .يمكن الكشف عن هذه المشكلة عند سماع صوت طقطقة داخل الـPump ,أو عند الكشف عن المكونات الداخلية نالحظ تآكل الـImpeller بسبب النقر الناتج عن الـ Cavitation.ونتجنب حدوث هذه المشكلة عن طريق التحكم في درجة حرارة السائل و منع دخول أي غازات إلى الـPump . :Leakageالـ. 2عندما يحدث تسريب في الـPump وخصو ًصا في منطقة السحب)Suction )ويحدث ذلك بسبب نتيجةتلف في الحشو أو الجوانات المسئولة عن منع التسريب في الـFlanges.
171لو هناك أي سائل يخرج من الـويمكن مالحظة هذه المشكلة بصريا Pipes أو لو كان هناك أي رائحة ًقادمة من الـPump إذا كانت تحتوي على سائل ذو رائحة مثل معظم الهيدروكربونات. ويسبب هذا التسريب فقد في جزء كبير من السائل الذي يتم نقله أو تآكل للمعادن المالمسة له بعد التسريب، لذا يجب عمل صيانة دورية لمنع هذه المشكلة. :Overheatingالـ. 3تحدث هذه المشكلة عندما يكون هناك نقص في زيوت التشحيم التي تقوم بدورها في تقليل االحتكاك في األجزاء المتحركة لتقليل درجة الحرارة وتعرف هذه الحالة باسم الـRunning Dry.وبالتالي عند نقصها يزداد االحتكاك وتزداد درجة الحرارة بشكل كبير فتقلل من كفاءة الـPump ويمكن أن تسبب تدمير للـSeals أو الـ Bearings .ولحل هذه المشكلة يجب المحافظة على المستوي المطلوب من زيوت التشحيم عن طريق تعويض النقص باستمرار وعن طريق ضبط تهوية الـPump بحيث عندما ترتفع درجة الحرارة نقللها التهوية.Compressor and its Typesهو من أهم أنواع الـEquipment Rotary المستخدمة في نقل وضغط الغازات مثل الهواء والنيتروجين والغاز الطبيعي وغيرهم.أنواع الـCompressors :تنقسم إلى نوعين رئيسين وهما:1 .الـCompressors Dynamic :تعمل على زيادة سرعة الغاز ثم تحويلها إلى ضغط ويُستخدم للحصول علىمعدل تدفق عالي وضغط منخفض نسبيًا. وينقسم إلى نوعين أساسيين وهما الـAxial والـCentrifugal والذي يُعتبر األكثر استخدا ًما في صناعة التكرير.مكونات الـCompressor Centrifugal:1 .الـImpeller :الجزء الدوار الذي يمنح الغاز سرعته العالية.2 .الـDiffuser :الجزء المسئول عن تحويل سرعة الغاز إلى ضغط عن طريق زيادة مساحة المقطع في اتجاه خروج الغاز.3 .الـShaft :وهو عمود يتكون من معدن معين أو سبيكة وينقل الحركة الدورانية من ال ـMotor للـCompressor .4 .الـBearing :تمنع الحركة األفقية أو العمودية للعمود أي يسمح بالحركة الدورانية فقط.
1725 .الـSealing :تمنع تسرب الغازات )مثل الميثان والهيدروجين( لتجنب االشتعال.6 .الـDriver :يوفر الطاقة للـShaft والـImpeller ويمكن أن محرك كهربائي أو توربينة غازية أو بخارية.2 .الـDisplacement Positive :تضغط الغاز عن طريق تقليل حجمه وتنقسم إلي نوعين وهما الـRotaryوالـReciprocating وتع تبر الثانية هي األكثر شيوعا حيث تُستخدم في الضغوط العالية جدً ا: مكونات الـCompressors Reciprocating:1 .الـCylinder :تُعتبر الجزء الرئيسي للـCompressor وتُستخدم لسحب الغاز وضغطه عن طريق تقليل حجمه، مزودة بتبريد بالماء أو الزيت.2 .الـPiston :ينقل الطاقة الحركية داخل األسطوانة، مع عزل محيط به لمنع التسريب وزيوت لتقليل االحتكاك.3 .الـShaft Crank :يحول الحركة الدورانية للـMotor إلى حركة ترددية.4 .الـRod Piston :ينقل الحركة من الـ Piston إالى الـShaft Crank.5 .الـValves :تتحكم في دخول وخروج الغاز عبر خطوط السحب) Lines Suction) .)Discharge Lines(والتفريغ6 .الـValve Relief Pressure :يُوجد على خط التفريغ للحماية من الضغط الزائد. نسبة االنضغاط أو الـRatio Compression:تستخدم لتحديد عدد مراحل الـCompressor وعدد الـImpellers المستخدمة ومن الشائع أن تكون أكبر من 100 ,ولكن عند ضغط الغاز على مرة واحدة ترتفع حرارته بشكل كبير ولذلك يفضل استخدام Compressor يحتوي على أكثر من مرحلة يتم استخدام Cooler Inter بين كل مرحلتين للتغلب على هذا المشكلة.
173Valvesتُعتبر من أهم الـEquipment الموجودة في صناعة التكرير حيث تتحكم الصمامات في تدفق المائع خالل الـPipes من خالل السماح أو منع مرور الــFluid بنسبة 100 ،%أو من خالل السماح بسريان نسبة معينة من السائل أو الغاز في عملية تُسمى Throttling.أسس تقسيم الـValves:1 .ظروف التشغيل )Conditions Operating :)والعامل األهم فيها هو الضغط، وتنقسم إلى نوعان: • صمام الضغط العالي )Valve Pressure High )إذا كان الضغط أكبر من )psi 2000.)• صمام الضغط المنخفض إلى المتوسط )Valve Pressure Medium-to-Low )إذا كان الضغط أقل من )2000 psi.)2 .وظيفة الصمام )Function Valve :)سواء استخدامه في • Service Off-On :وهي إغالقه أو فتحه بشكل كامل.• Throttling :من خالل السماح بسريان نسبة معينة من السائل أو الغاز.• Service Relief Pressure :في حالة وجود مائع في خزان معين والضغط داخله يجب أن يكون عند قيمة معينة وإذا زاد سيسبب مشاكل، في هذه الحالة يتم استخدام صمام يُخرج أي ضغط زائد فيالخزان إلى الجو. 3 .شكل الـ Disk أو الـElement Control Flow : ويُعتبر الجزء األهم الذي يحدد نوع الصمام. المكونات األساسية للـValves:1 .الـBody :وهو جسم الصمام الذي يحتوي بداخله على جميع المكونات الداخلية للصمام والتي لها مصطلح يُسمى )Trims .)2 .الـBonnet :وهو عبارة عن الغطاء الذي يغطي الجسم، ويتم تصنيعه من نفس مادته. 3 .الـDisk :هو الجزء الذي يتحكم في سريان المائع ويحدد نوع الصمام، وله أشكال مختلفة سواء كان Ball أو Gateأو Needle وغيرهم. ا لمنع أي تسريب.4 .الـSeat :وهو عبارة عن الجزء الذي يستقر عليه القرص سواء كان مفتو ًحا أو مغلقً5 .الـActuator :والذي من خالله يتم فتح أو إغالق الصمام، وقد يكون يدويًا على شكل عجلة يدوية )Hand wheel )أو يمكن استخدام هواء مضغوط ويكون اسمه Pneumatic.6 .الـStem :والذي يوصل العجلة اليدوية بالقرص ويكون Threaded.7 .الـGland :وهي عبارة عن الحشوة المستخدمة لمنع أي تسريب وغالبًا ما تكون مصنوعة من التفلون أوالمطاط، وتتكون من الـBush والـPacking.8 .الـYoke :وهو عبارة عن جزء Threaded وهو الذي يسمح بحركة الساق ألعلى وألسفل.طرق توصيل الـValves :1 .الـWelding :وهي طريقة توصيل دائمة ويكون من الصعب استبدال الصمام مع الوقت، لكنه يتحمل ضغو ًطاعالية جدًا. 2 .الـThreading :والتي تسهل استبدال الصمام، ولكنها تتحمل ضغو ًطا قليلة.
1743 .الـFlanged :وهي أكثر الطرق المستخدمة وتجمع بين مميزات الطريقتين األخريين، ألنه يمكن استبدال الصمام بسهولة كما أنه يتحمل ضغو ًطا من متوسطة إلى عالية.Fired Heatersهو عبارة عن غرفة مغلقة يتم فيها تسخين المائع، سواء كان سائ ًال أو غا ًزا، عن طريق الحرارة الناتجة من احتراق الغازالطبيعي أو الـOil Fuel أو أي مصدر طاقة آخر، وذلك لتجهيز هذا المائع ووصوله إلى درجة الحرارة المناسبة لعمليات التكرير المختلفة، مثل رفع درجة حرارة النفط الخام قبل فصله داخل برج التقطير. األجزاء الرئيسية للـHeater Fired :1 .الـFrame Structural and Casing :وهو الجزء الخارجي للسخان، ويُصنع من مواد تتحمل درجات حرارةعالية ومقاومة للتآكل مثل الفوالذ أو الفوالذ المقاوم للصدأ. 2 .الـRefractories :وهي مواد تُستخدم لتبطين الـHeater من الداخل للحفاظ على حرارته ومنع فقدانها، مثل الطوب الحراري العازل )Brick Fire Insulation ،)أو الخرسانة الحرارية )Castable )التي يمكن تشكيلها قبل تركيبها وتتصلب على جدران السخان، ويمكن استخدام الـFiber Ceramic أي ًضا.3 .الـBurner :وهو الجزء الذي يتم فيه حرق الوقود إلنتاج الحرارة الالزمة لعملية التسخين عن طريق خلطه مع الهواء بنسب معينة على حسب كمية الحرارة المطلوبة مع وجود مصدر إشعال. 4 .الـFirebox :وهي الجزء الذي تحدث فيه عملية التسخين بالحرارة الناتجة من الـBurner بعد احتراق الوقود بداخله. 5 .الـCoil Tube :ويُعتبر الجزء األهم حيث يتدفق داخله الـFeed ليتم تسخينه، ويكون على شكل ملفات لزيادة مساحة السطح وتحسين عملية التبادل الحراري والتسخين. وينقسم إلى نوعين: • أنابيب الحمل الحراري )Tubes Convection )الموجودة في الجزء العلوي.• وأنابيب اإلشعاع )Tubes Radiation )الموجودة في أسفل السخان.6 .الـDamper Stack :وهو الجزء الذي تخرج منه غازات االحتراق )Gases Flue )إلى الجو.Mechanism عملية التسخين:• يمر الـFeed عبر مجموعة من األنابيب في الجزء العلوي من الـ Heater وهو الـSection Convection ،ويتم تسخينه عن طريق غازات االحتراق الناتجة من حرق الوقود داخل الـ Burner .والتي تكون حركتها معاكسة لحركة الـ Feed الذي يتم تسخينه.
175وتساهم هذه العملية في تقليل استهالك الطاقة، ألنه يتم تقليل كمية الوقود الالزم حرقها للوصول إلى درجة ( من غازات االحتراق بدًال الحرارة المطلوبة، باإلضافة إلى استعادة الحرارة )Recovery Heat من إطالقهامباشرة إلى الجو.• بعد ذلك، ينتقل الـFeed إلى مجموعة أخرى من األنابيب على جدار السخان، وقد تكون Vertical أو Horizontal حسب تصميمه، وتوجد في الجزء السفلي من السخان، وهو الـSection Radiation ,وفيه يتم تسخين الـFeed بشكل مباشر عن طريق اللهب الناتج من حرق الوقود داخل الـBurner ،مع الحركة المستمرة للـFeed لتقليل زمن تعرضها للحرارة بشكل مباشر ومنع حدوث Decomposition Chemical.أنواع الـHeaters Fired :يمكن تقسيم الـHeaters إلى أكثر من نوع اعتمادًا على عدة عوامل: 1 .شكل الـCoils على جدار الـHeater :• أفقية )Horizontal • .)رأسية )Vertical .)2 .حسب نوع السحب )Draft )وهو طريقة دخول وسحب الغازات من الـHeater:• الـDraft Natural :وفيه يصعد الهواء الساخن إلى الـStack وحده نتيجة الختالف الكثافة، ويدخل الهواء البارد إلى الـ Burner لتوفير األكسجين الالزم لالحتراق.• الـDraft Forced :والذي يستخدم مراوح أو Blowers لدفع الهواء البارد داخل الـBurner مما يحسن من كفاءة العملية.3 .حسب عدد غرف االحتراق )Firebox :)وفي حالة وجود أكثر من غرفة، يكون بين كال منهم جدار فاصل )Wall Bridge أو Wall Center ،)ويتم التحكم في كل غرفة على حدة. Heat Exchangersتُعد الـExchangers Heat واحدة من أهم المعدات في صناعة التكرير، وتُعتبر وسيلة مهمة جدًا الستعادة الطاقة.)Cost Reduction( التكاليف وخفض( Energy Recovery(طريقة عمل الـExchanger Heat :الفكرة الرئيسية للمبادالت الحرارية هي وجود تيارين، تيار ساخن )Stream Hot )وتيار بارد )Stream Cold .)الهدف هو تبريد التيار الساخن ورفع درجة حرارة التيار البارد. وبدًال من استخدام ُمبرد )Cooler - )والذي يُستخدم فيه الماء أو
176الهواء - أو ُمسخن )Heater - )والذي يُستخدم فيه البخار - للوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة، يتم استخدام مبادل حراري يحدث فيه تبادل للحرارة بين الـ Streams Twoعن طريق Contact Indirect بينهما. بهذه الطريقة، تنخفض الCosts Operating الخاصة بالـPumps بالنسبة للماء أو الـ Reboilers الخاصة بالـ Steam.أنواع الـExchangers Heat:1 .الـExchangers Heat Tube and Shell :هذا هو النوع األكثر شيو ًعا، ويتكون من Tubes داخل Shell ,يمر أحد الـFluids داخل األنابيب، بينما يمر اآلخر عبر الـShell ,وهذا التصميم يسمح بكفاءة عالية في نقل الحرارة. 2 .الـExchangers Heat Frame and Plate :تتكون من مجموعة من األلواح المعدنية المرصوصة. كل Plate تشكل Channel لمرور المائع، وهذا يزيد من كفاءة نقل الحرارة.3 .الـExchangers Heat Cooled Air :في هذا النوع، يتم استخدام الهواء لتبريد المائع عن طريق تمريره خالل الـ Tubes ،بينما يكون المائع داخل الـShell .4 .الـExchangers Heat Pipe Double :تتكون من أنبوبين، أحدهما داخل اآلخر. يمر السائل خالل الـTube Inner ،بينما يتدفق اآلخر في المساحة بين األنبوبين. 5 .الـExchangers Heat Tube Fin :تحتوي على أنابيب مزودة بشفرات لزيادة مساحة السطح، وهذا التصميم يحسن كفاءة النقل بشكل كبير. العوامل التي تؤثر على كفاءة الـ Exchangers Heat :1 .فرق درجة الحرارة )Difference Temperature :)كلما زاد فرق درجة الحرارة بين السوائل المتبادلة، زادت كفاءة نقل الحرارة.2 .معدل التدفق )Rate Flow:)يؤثر معدل تدفق السوائل على معدل نقل الحرارة. يمكن أن يزيد معدل التدفق األعلى من كفاءة النقل، ولكنه قد يؤدي أي ًضا إلى زيادة االحتكاك.3 .تصميم المبادل )Design Exchanger Heat :)تصميم المبادل، مثل نوع األلواح أو األنابيب، يؤثر بشكل كبير على كفاءة نقل الحرارة.4 .خصائص السوائل )Properties Fluid :)نوع السوائل المستخدمة )مثل اللزوجة والكثافة( يلعب دو ًرا فيكفاءة النقل. 5 .مساحة السطح )Area Surface :)كلما زادت مساحة السطح المتاحة للتبادل الحراري، زادت كفاءة النقل.6 .الترسبات )Fouling :)تراكم الرواسب على سطح المبادل يمكن أن يقلل من كفاءة نقل الحرارة، لذا يجب الحفاظ على نظافتها.
177Shell and Tube Heat Exchangerتُعتبر المبادالت الحرارية )Exchangers Heat )من األجهزة األساسية التي تُستخدم لنقل وتبادل الحرارة بين الموائعالمختلفة. ومن بين األنواع المتعددة لهذه المبادالت، يُعد الـExchanger Heat Tube and Shell من أكثر األنواع استخدا ًما نظ ًرا لكفاءته العالية وقدرته على التعامل مع الضغوط ودرجات الحرارة المرتفعة :Shell and Tube Heat Exchangerالـ تركيبيتكون الـExchanger Heat Tube and Shell من مجموعة من األنابيب تسمى الـTubes موضوعة داخل غالف خارجي يسمى الـShell .يتم تمرير أحد الموائع داخل الـTubes ،بينما يمر المائع اآلخر داخل الـ Shell بحيث يحيط الـflow بالـtubes من جميع االتجاهات، مما يسمح بتبادل الحرارة بينهما بكفاءة. طريقة انتقال الحرارة: يعتمد الـtransfer heat بين الـFluids Two على فرق درجات الحرارة بينهما. الـFluid الساخن ينقل حرارته ليصبح أقل في درجة الحرارة إلى الـFluid البارد ليصبح أعلى في درجة الحرارة، ليخرج كالهما بدرجتي حرارة متقاربة. يتم ذلك عن طريق طرق الـtransfer heat المعروفة، التوصيل الحراري )Conduction )خالل جدران األنابيب والحمل الحراري )Convection )بين السطح والـFluid .: Shell and Tube Heat Exchangerللـ األساسية المكونات1 .األنابيب )Tubes :)يتم بداخلها تدفق أحد الموائع. 2 .الغالف )Shell :)يحوي بداخله األنابيب ويمر بداخله المائع اآلخر.3 .صفائح األنابيب )Sheets Tube :)تُثبت األنابيب في مكانها داخل الـ Shell .4 .الحواجز )Baffles :)تتحكم في تدفق المائع داخل الـShell لتزيد من زمن التالمس )Time Contact )بين الـFluids Two لتحسين الكفاءة.5 .فوهات الدخول والخروج )Inlet & Nozzles Outlet :)تتحكم في دخول وخروج الـ Fluids .6 .وصالت التمدد )Joint Expansion :)تستوعب التمدد الحراري في بعض التصاميم. :Shell and Tube Heat Exchangerالـ أنواعيتم تصنيفها على حسب عدد المسارات )Passes of. No )أو غيرها من التصنيفات الممكنة إلى:
1781 .مبادل حراري أحادي المسار )Exchanger Heat Pass-Single :)يمر فيه الـFluid داخل األنابيب مرة واحدة فقط، حيث يدخل من أحد األطراف ليخرج من الطرف اآلخر.2 .مبادل حراري متعدد المسارات ) Exchanger Heat Pass-Multi :)يمر فيه الـFluid داخل األنابيب عدة مرات لزيادة كفاءة نقل الحرارة.3 .مبادل حراري ذو صفائح أنابيب ثابتة )Exchanger Heat Sheet Tube Fixed :)األنابيب مثبتة بإحكام داخل الـShell Tube ،وهو مناسب لألنظمة ذات الضغوط العالية.4 .مبادل حراري ذو الرأس العائم ) Exchanger Heat Head Floating :)يسمح بتمدد األنابيب بسبب تغيرات درجة الحرارة، مما يسهل الصيانة.يتم استخدام الـExchanger Heat Tube and Shell بشكل شائع في مصانع التكرير ألن له ما يميزه عن غيره من المبادالت، حيث ينقل الحرارة بين الـFluids بكفاءة عالية وأقل قدر من الفقد، ويتحمل الضغوط ودرجات الحرارة المرتفعة، ومناسب للعديد من التطبيقات الصناعية كما أنه سهل الصيانة، خاصة في التصميمات التي تحتوي على Head Floating تتميز بسهولتها في الصيانة.Reactorsيُعد المفاعل )Reactor )من أهم المعدات المستخدمة في مجال تكرير البترول أو أي مجال صناعي آخر، وهو المكان الذي تتم فيه التفاعالت الكيميائية بين المواد المتفاعلة إلنتاج المنتجات المطلوبة.المفاعل عمو ًما جزء مهم من أي صناعة، إن لم يكن األهم، ألن الهدف األساسي ألي صناعة هو إنتاج منتج معين من موادمتفاعلة معينة، وتتم هذه العملية داخل المفاعل، ومعرفتنا بأنواع المفاعالت المختلفة تمنحنا القدرة على اختيار المفاعل المناسب للتفاعل المناسب.أنواع الـReactors : :Batch Reactorالـ. 1• التركيب: يتكون هذا المفاعل من Vessel Cylindrical Closed ،والـAgitator وهو جزء متحرك يساعد على خلط المتفاعالت بشكل مستمر للحفاظ على معدل التفاعل، باإلضافة إلى الـ Jacket Cooling يتم تمرير فيه موائع مثل الماء أو الجليكول للحفاظ على درجة حرارة المفاعل، خاصة في التفاعالت الطاردة للحرارة.• الـMechanism :في الـ Reactor Batch ،يتم التفاعل بشكل غير مستمر، وذلك عن طريق دفع الـ reactants دفعة واحدة، بعد ذلك يبدأ الـAgitator في خلطها ببعضها البعض بحيث يزيد من الـArea Contact بينها، وبالتالي يتم التفاعل بكمية أكبر وبشكل أسرع وتكون العملية أكثر. • مميزاته:
179أهم ميزة لهذا النوع من المفاعالت هو التنوع الكبير الذي يقدمه، بمعنى أن تفاعالت كثيرة بنواتج مختلفة يمكن أن تتم من خالله، باإلضافة إلى أنه عالي الكفاءة في التفاعالت التي إنتاجها كبير، وكذلك فإن التCosts Operating Initial له قليلة. • عيوبه:مفاعل الدفعة ارتفاع تكلفة العمالة، وذلك ألنه يتطلب تدخ ًال يدويًا كبي ًرا لشحن وتفريغ المفاعل، كما أنهيعتبر ذا إنتاجية منخفضة، وذلك بسبب أن العملية غير مستمرة. :Semi-Batch Reactorالـ. 2• التركيب: تكوين المفاعل مشابه لمفاعل الدفعة لكنه يعتبر Upgrade للـBatch ،والفرق الوحيد هو أن أحد المتفاعالت تُدفع مرة واحدة، بينما يُدفع المتفاعل اآلخر بـRate Flow Mass ،وبالتالي يعتبر التفاعل نو ًعا ما مستمًرا.• مميزاته: هذا النوع من المفاعالت أنه يمنحنا تحكًما كبي ًرا في الـReactions من خالل التحكم في ظروف التفاعل مثل الضغط ودرجة الحرارة وكذلك الـSelectivity للتفاعل، وذلك ألنه يمكن التحكم في التفاعل الذي سيتم عن طريق التحكم في الـRate Flow للمتفاعل الثاني.• عيوبه:مقارنة بالـReactors Continuous أن تكلفة تشغيله أكبر، باإلضافة إلى أنه يحتاج إلى قوى عاملة أكبر لشحن وتفريغ المواد الموجودة داخل المفاعل. :Continuous Stirred Tank Reactor – CSTRالـ. 3• التركيب: له نفس تركيب الـBatch ،والفرق فقط هو أن المواد المتفاعلة تدخل المفاعل بشكل مستمر بـ MassRate Flow ثابت، ويظل الـAgitator يعمل باستمرار بحيث يرفع كفاءة التفاعل، ونتيجة لذلك يتم إنتاج الـProducts واستخراجها بشكل مستمر من المفاعل بنفس الـRate Flow Mass للمواد المتفاعلة.• مميزاته: أكبر أهم ميزه له هي أن كمية الـ Products تكون كبيرة مقارنة بالـReactor Batch ،وذلك ألن التفاعل يكون مستمًرا، فمن الطبيعي جدًا أن تكون اإلنتاجية أكبر.• عيوبه:هذا النوع من المفاعالت أنه إذا كان التفاعل بطيئًا، فسنحتاج إلى مفاعل بحجم أكبر إلنتاج الكمية التينحتاجها، وفي هذه الحالة يُفضل استخدام الـReator Batch. :Plug Flow Reactor – PFRالـ. 4• التركيب: ويتكون من Tube أو مجموعة من الـ Tubes المغلفة بـJacket للحفاظ على الحرارة داخل المفاعل. التفاعل هنا يكون Continuous وState-Steady مثل مفاعل الـ CSTR ،بمعنى أن لدينا Flow Massٍو لمعدل تدفقRate ثابت للمتفاعالت وهناك تفاعل مستمر، وبالتالي Rate Flow Mass للنواتج مساالمتفاعالت.• مميزاته: إذا أردنا المقارنة بين الـPFR والـCSTR ،فسوف نكتشف أن مفاعل الـPFR يحتاج إلى حجم أصغر ليعطينا نفس الـConversion ،أي لو كان لدينا مفاعالن بنفس الحجم من هذين النوعين، فإن إنتاج مفاعل الـPFR سيكون أكبر، وبالتالي كفاءة أعلى. • عيوبه:
180تكمن مشكلة مفاعل الـPFR في التحكم في الـGradient Temperature ،خاصة إذا كان التفاعل exothermic ،وهذا غالبًا ما يحدث عند المدخل بسبب أن تركيز المتفاعالت يكون أكبر ما يمكن في البداية، فيتم التفاعل بشكل سريع وكبيرجدًا، وبما أنه طارد للحرارة، ينتج عنه كمية كبيرة من الحرارة ويحدث ما يسمى بالـSpot Hot.
181Introduction to Natural Gasالغاز الطبيعي يعتبر غاز قابل لالشتعال، وينتج عن احتراقه كمية كبيرة من الطاقة ويعتبر مصدر نظيف للطاقة وصديق بالـًللبيئة مقارنة Fuels الناتجة من الـ oil Crude ألن انبعاثات أكسيد النيتروز)N2O )وثاني أكسيد الكربون)CO2 )تكون أقل مما يساعد بشكل كبير في تقليل المشاكل المرتبطة بالـRains Acid وطبقة األوزون وكمية الـGases Greenhouseالناتجة عن احتراقه تكون أقل. يمر الغاز بعد استخراجه بعمليات معالجة لفصل الشوائب والمركبات غير المرغوبة التي تسبب التآكل أو تلوث البيئة، ولتحسين جودة الغاز لالستخدامات المختلفة )طاقة، صناعات، إلخ( وتُعرف هذه العمليات بـ Processing Gas.جدير بالذكر معرفة إن الغاز الطبيعي ليس له طعم أو لون أو رائحة، فبالتالي يكون من الصعب اكتشاف حدوث أي تسريب، لذلك يتم إضافة مادة odorant ذو رائحة تساعد على اكتشاف تسريب الغاز بسهولة، مثل الـMercaptan .أنواع آبار الغاز: 1 .wells gas associated-Non :تحتوي فقط على الغاز بدون النفط. 2 .wells gas Associated :تحتوي على الغاز مع النفط.مكونات الـ Gas Natural:• يتكّون الغاز الطبيعي بشكل أساسي من الميثان CH4 بنسبة قد تصل إلى 80 .%• يحتوي أي ًضا على مركبات أثقل مثل: غاز اإليثان C2H6 ،وغاز البروبان C3H8 ،وغاز البيوتان C4H10.• قد يحتوي على بعض الشوائب أو المركبات غير العضوية مثل: غاز ثاني أكسيد الكربون CO2 ،وكبريتيد الهيدروجين H2S ،وغاز النيتروجين N2.مراحل معالجة الـGas Natural:1) .removal gas acid (weetening :إزالة الغازات الحمضية مثل H2S و CO2 ,وتتم عن طريق عمليتي الـabsorption أو الـadsorption.2 .Dehydration :إزالة جزيئات الماء الموجودة في الغاز لمنع تكون الـHydrate وتفادي التآكل والترسيب. 3 .removal Mercaptan :إزالة الـMercaptan ألنه يسبب ضرر للمعدات.4 .rejection Nitrogen :إزالة غاز النيتروجين.5 .recovery NGL :فصل الهيدروكربونات الثقيلة الموجودة مع الغاز.استخدامات الـGas Natural:• توليد الكهرباء في محطات الطاقة.• إنتاج الGas Syn عبر عملية reforming steam.• صناعة البتروكيماويات واألسمدة.• استخدامه كوقود البديل مثل: CNG وLNG .
182Condensate Production and NGL Recoveryمن المعروف أن الـGas Natural يتكون بشكل أساسي من الميثان (CH4 (بنسبة عالية تصل إلى 90 ،%لكن الغاز الطبيعي يخرج من اآلبار مع نسبة من الـhydrocarbons Heavy التي ربما تكون في الحلة السائلة في الظروف العادية، .)NGLs( Natural Gas Liquidsبالـ وتسمىالفرق بين الغاز الطبيعي وسوائل الغاز الطبيعي والـCondensate :1 .الغاز الطبيعي: يتكون بشكل أساسي من الميثان )CH4 )بنسبة قد تصل إلى 90.%يكون غالبًا في الحالة الغازيةعند ظروف الضغط والحرارة العادية.، C3،C2( الخفيفة الهيدروكربونات تشمل(: Natural Gas Liquids - NGLs( الطبيعي الغاز سوائل. 2C4،C5 ,)+ وتكون في الحالة السائلة عند ضغط وحرارة الجو العاديين, يتم فصلها من الغاز عن طريق عمليات مثل االمتصاص، التبريد، وفصل األغشية، تُستخدم إلنتاج اإليثيلين )ethylene ،)الغاز المسال )LPG ،)ومواد بتروكيميائية أخرى.3 .الـCondensate :هي هيدروكربونات سائلة في الظروف العادية، ولكن نتيجة للضغط العالي والحرارة العالية داخل الـWell تكون في الصورة الغازية وتخرج مع الغاز الطبيعي كغاز، وعندما يتعرض الغاز الطبيعي للظروف العادية من الضغط والحرارة داخل الـTank تتحول هذه الهيدروكربونات من الـPhase Gas إلى الـPhase Liquid ،وتعتبر هذه المرحلة هي أولى مراحل الفصل والمعالجة الذي يتعرض لها الغاز الطبيعي بعد خروجه من البئر.يسمى الـCondensate بالـGasoline Natural ويمكن أن يخضع لبعض عمليات المعالجة بعد فصله عن الغاز، ويتم استخدامه في: • يُضاف إلى الـhydrocarbons Heavy بغرض الـDilution.• كما يمكن أن يضاف إلى الـGasoline ال ُمنتج من عمليات التكرير بهدف ضبط الـPressure Vaper ،حيث أن .Low Vapor Pressure بـ يتميز Natural Gasolineالـطرق فصل الـNGLs:1 .الـAbsorption :وفيها يتم استخدام oil absorbing كـsolvent المتصاص هذه الهيدروكربونات من خليط الغاز ثم يتم فصلها فيما بعد عن طريق رفع درجات الحرارة. 2 .الـexpansion Cryogenic :وهي عملية adiabatic فيها يتم خفض ضغط الغاز بشكل كبير ومفاجئ ليصحبه تغير في درجة حرارة الغاز ليصل إلى F 120 -حيث تتحول كل الهيدروكربونات إلى سوائل يمكن فصلها ويبقى الميثان في حالته الغازية.3 .الـSeparation Membrane/Adsorption :لفصل المكونات باستخدام األغشية أو المواد الممتزة. للحصول على كالً بعد فصل خليط الهيدروكربونات الخفيفة )NGLs )تمّر على مجموعة من الـfractionators مناإليثان والبروبان والبيوتان بشكل منفصل، ليتم استخدامها كاآلتي: • اإليثان، يستخدم في انتاج الـOlefins( Ethylene )الذي يعتبر أساس صناعة البتروكيماويات.
183• البروبان والبيوتان، يتم استخدامهم كـ(LPG (Gas Petroleum Liquefied .Dehydrationهي عملية إزالة الجزيئات المياه الموجودة في الحالة البخارية المصاحبة للغاز الطبيعي، ، يتم إزالة جزيئات الـWater Vapors نتيجة للمشاكل التي قد تتسبب بها أهمية عملية الـDehydration:1 .منع التآكل )Corrosion :)وجود بخار الماء مع األمالح واألكسجين يسبب تآكل للـPipes والـEquipment.2 .منع تكّون الهيدرات )Hydrates :)وهي عبارة عن مركبات تتكون عند ظروف معينة نتيجة وجود جزيئات المياه، وفيها تتحد جزيئات المياه بروابط هيدروجينية وتعمل كأقفاص لجزيئات الـHydrocarbons ،ويكون لونها أبيض تشبه الـIce ويمكن أن تسبب Plugging لخط الـPipes الخاص بالغاز.3 .تحسين القيمة الحرارية للغاز: بخار الماء يقلل من كمية الطاقة التي يمكن استخراجها من الغاز.4 .تقليل المخاطر المتعلقة بالـSafety :من الممكن حدوث explosion ل ُمِعدة معينة نتيجة زيادة حجم المياه الكبيرمقارنة بحجم الغاز عند درجات الحرارة المرتفعة.طرق عملية الـDehydration:1 .عملية الـSeparation :تتم مباشرة بعد االستخراج في الـField ،ويتم فصل المياه السائلة )water free )باستخدام فواصل )Separators.)2 .عملية الـAbsorption :والتي تتم باستخدام Solvent معين يكون Hydrophilic\" محب للماء\" زي مثالً الـGlycol فيمتص المياه الموجودة في الغاز.3 .عملية الـAdsorption :وتتم باستخدام Solid معين له Affinity كبيرة للمياه مثل الـGel Silica أو الـ Molecular Sieves وغيرهم من الـAdsorbents التي لها القدرة على امتزار المياه من الـ Stream .4 .عملية الـDehydration Thermal :يتم فيها تسخين الغاز حتى يتبخر الماء، ثم يُفصل.5 .عملية الـSeparation Membrane :تتم باستخدام الـMembranes معينة لها Size Pore معين بحيث يسمح بامتصاص جزئيات المياه فقط من الـStream Gas.6 .الـDehydration Refrigeration :يتم تبريد الغاز حتى تتكثف جزيئات الماء ثم تُفصل بالجاذبية.في حال وجود7 .الـMethods Hybrid :يتم فيها دمج أكثر من تقنية معًا للحصول على كفاءة أعلى، خاصةًكميات كبيرة من بخار الماء.
184معظم هذه الـMethods تكون قابلة للـ Regeneration مثل الـAbsorption والـAdsorption ،حيث يتم فصل المياه كـVapor Water من الـSolvent أو الـAdsorbent ليتم استخدامهم مرة آخري في العملية، اختيار طرق الـDehydration يعتمد على كمية المياه الموجودة في الـStream والمصادر المتاحة.Sweetening• يحتوي الغاز الطبيعي على غازات حمضية مثل H₂S وCO₂ ,وتُعتبر هذه الغازات شوائب )impurities )ويجب إزالتها لتحسين جودة الغاز عن طريق عملية الـSweetening وهي عملية معالجة إلزالة الغازات الحمضية وجعل الغاز الطبيعي مناسبًا لالستخدام.أنواع الغاز الطبيعي حسب نسبة الكبريت )Sulfur :)1 .الـGas Natural Sour :يحتوي على نسب عالية من الكبريت أو غازات حمضية في صورة H₂S وCO₂ ,أو في صورة مركبات مثل الـMercaptans والـSulfides.2 .الـGas Natural Sweet :يحتوي على نسب منخفضة جدًا من الكبريت بعد عملية المعالجة.أهمية إزالة الـ Gases Acid:• مطابقة مواصفات السوق )الـSpecifications Market.)• حماية األنابيب من التآكل )Corrosion.)• وجود الـCO2 في الغاز الطبيعي اثناء عملية الـLiquefaction يؤدي الى حدوث الـSolidification عند درجات حرارة منخفضة ويمكن أن يسبب انسداد للـPipes المستخدمة. :Sweetening Methodsالـ1 .الـAbsorption Physical :مثل عملية الـ SELEXOL ويتم فيها إدخال الـGas Sour على AbsorberTower ،ويتم استخدام Solvent معين ويعمل عند ضغط عالي وبمجرد أن يمر الغاز علي الـSolvent يمتص الـgases Acid الموجودة، ثم بعد ذلك كده يمكن استخدام الـSolvent مرة أخرى عن طريق عمل Stripping وإزالة الغازات الممتصة، تُستخدم هذه العملية إلزالة الـCO2 والـ H2S لكن ال يمكن استخدامها في حالة أن الغاز الموجود به كمية قليلة من الـGases Acid . زي High Surface Area Molecular Sieves استخدام يتم العملية هذه في: Physical Adsorptionالـ. 2الـZeolite لها Pores بمقاسات معينة عندما يدخل عليها الغاز تسمح بمروره لكن يتراكم الـGas Acid
185Molecules علي سطحها، لكن هذه الطريقة ليست شائعة في االستخدام ألنها ال تزيل كمية كبيرة من الـ AcidGases ،باإلضافة إلى الحاجة ألكثر من bed Adsorption أثناء االستخدام حتى يكون أحدهم في الخدمة أثناء عملية الـ Regeneration .3 .الـAbsorption Chemical :وأشهر مثال في هذه العمليات هي الـProcesses Amine والتي تُستخدم فيها Di-ethanol Amine ,(DEA)الـ أو Mono-ethanol Amine (MEA)الـ مثل Aminesالـ من كتير أنواعوتُستخدم هذه المركبات ألنها تتفاعل مع الـGases Acid وتكون معها روابط ضعيفة وتفصلها عن الغاز، ويمكن عمل إعادة تنشيط أو Regeneration للـAmines عن طريق تكسير الروابط الضعيفة المتكونة وبذه الطريقة تتم إزالة الـgases Acid من الـ Amines .هناك نوع يتم استخدامه وهو الـ (DGA (Amine glycol-Di ألن له point freezing Low ويمكن استخدامه في المناطق ذات الدرجات القليلة ، لكن عيب هذه الطريقة أنها تستخدم طاقة عالية ومن الممكن أن تسبب تآكل للمعدات المستخدمة. 4 .الـSeparation Membrane :وهي طريقة حديثة مستخدمة عن طريق استخدام membranes Selective والتي تسمح بمرور غازات معينة عن طريق فرق الـSizes والـ Solubilities والـDiffusivity.
186General RefiningDistillationهي عملية فصل فيزيائية تُستخدم لفصل مكونات الخام النفطي بنا ًء على اختالف درجات غليانها, حيث يتم تسخين الخام في فرن حتى تتبخر المكونات المتطايرة(Components Volatile ، (ثمُدخل الخليط )بخا ًرا وسائ ًال( إلى برج التقطيرلفصله للمنتجات المطلوبة. مبدأ عملية الـDistillation :• تحسين عملية الفصل:o تُستخدم صواني مثل الـ Trays Cap Bubble في الجزء العلوي من برج التقطير لزيادة التالمس بين البخار والسائل، مما يُح ّسن من الـTransfer Heat & Mass .o في الجزء السفلي، تُستخدم الـTrays Baffle لدعم فصل المكونات الثقيلة دون حدوث Pluggingنتيجة لزوجة الزيت العالية. • دور الـ Reflux والـReboiler:o يُعاد جزء من المنتج الخفيف )مثل البنزين( كـReflux لسحب المركبات الثقيلة من البخار الصاعد من أسفل البرج.o في األسفل، يُسخن السائل بالـReboiler لفصل المكونات الخفيفة المتبقية.أنواع الـ Distillation ::Atmospheric Distillationالـ. 1ٍو أو أعلى قلي ًال من الضغط الجوي.• الضغط: مسا• االستخدام: لفصل مكونات ذات نطاق غليان واسع )مثل البنزين، الكيروسين، الديزل(.• المميزات:o كفاءة عالية دون الحاجة لضغط مرتفع o. يُنتج وقود السيارات والطائرات والزيوت الخفيفة.:Vacuum Distillationالـ. 2• الضغط: ُمخفَّض لتجنب حدوث الـCracking Thermal .• االستخدام: فصل المكونات الثقيلة )مثل الزيوت التشحيم( ذات درجات غليان عالية(C°500 . (>• المميزات:o يمنع تكّون(Coke (ويُقلل الهدر ويعظم االستفادة من الـResidue ADU.o يُنتج (LVGO (والثقيل(HVGO . (:High-Pressure Distillationالـ. 3• الضغط :أعلى من الجوي.• االستخدام: فصل المكونات المتقاربة جدًا في درجات الغليان )مثل البروبان والبيوتان عن البنزين(.• المميزات:
187• مثالي لفصل الهيدروكربونات الخفيفة المستخدمة في الغازات البترولية مثل الـLPGIsomerizationعملية الـ Isomerization هي عملية كيميائية تهدف إلى تحسين خصائص وقود المحركات، وخاصة رفع رقم األوكتان(Number Octane ,(يتم ذلك من خالل إعادة ترتيب الجزيئات لتحويل السالسل المستقيمة (chains straight (إلى سالسل متفرعة (chains branched (أو مركبات حلقية، مما يزيد من رقم األوكتان للجزيء.استخدامات عملية الـ Isomerization:• تحسين وقود المحركات مثل رفع رقم األوكتان لتحسين أداء المحركات.• تحضير الـStock Feed : مثل تجهيز المواد الخام لعمليات أخرى مثل الـAlkylation• تحسين خصائص الزيوت: من خالل تقليل الـPoint Freezing والـPoint Pour .أنواع الـIsomerization : :Isomerization of Straight Run Naphtha )1• الهدف: رفع رقم األوكتان أو تجهيز الـ Stock Feed لعملية الـ Alkylation.:Isomerization of Medium Fractions & Lube Oils )2• الهدف: تقليل الـPoint Pour والـPoint Freezing .أهم العوامل المؤثرة على عملية الـ Isomerization : :Catalystالـ. 1• اختيار المحفز يعتمد على نوع الـFeed. • والـCatalysts تحتاج إلى Regeneration دوري مما يزيد من تكاليف التشغيل. :Pressureالـ. 2• زيادة الضغط تزيد من الـSelectivity Catalyst وتقلل من الـ Ratio Conversion.• يحتاج التفاعل إلى هيدروجين بضغط مناسب لتقليل التفاعالت الثانوية مثل الـ Coking والـ .Hydrocracking :(H2/Feed Molar Ratio) Feedالـ إلى الهيدروجين نسبة. 3
188• تقلل من استهالك المحفز عن طريق منع تكوين الـ Deposits Coke . :Temperatureالـ. 4• يجب أن تكون ضمن نطاق معين للحصول على الكميات المناسبة من الـIsomerate• زيادة درجة الحرارة تزيد من تفاعل الـ Hydrocracking ،بينما انخفاضها يؤثر على نشاط المحفز. عيوب عملية الـIsomerization:1 .التكلفة العالية:• تتطلب استخدام محفزات ذات خواص معينة وتجديد دوري.2 .إنتاج مركبات غير مرغوب فيها :• التفاعل ينتج مركبات فرعية تحتاج إلى معالجة إضافية.Reformingعملية الـ Reforming هي عملية كيميائية تهدف إلى إعادة تشكيل أو إعادة ترتيب الجزيئات للمركبات لتحسين خصائصها. على سبيل المثال، يتم تحويل الـ Naphtha ذات رقم األوكتان المنخفض أو الـ Gasoline Heavy أو الـ-Naphthene stocks richإلى بنزين عالي األوكتان أو Aromatics تُستخدم كمواد خام في صناعة البتروكيماويات.أنواع الـReforming: :Thermal Reforming .1• تعتمد على تفاعالت التحلل الحراري (Decomposition Thermal (لتكسير المركبات الثقيلة إلى مركبات أخف، ثم تفاعل الـ Reforming لزيادة رقم األوكتان.• تشمل آليتين:
1891 )Reversion Gas : يتم تسخين الـ Feed والغازات بشكل منفصل ثم خلطهما قبل دخول الـDrum لحدوث التفاعالت. 2 )Polyforming : يتم خلط الـ Feed مع الغازات قبل تسخينهما معًا.:Catalytic Reforming .2• تتم التفاعالت على سطح محفز (Catalyst (تحت ضغوط ودرجات حرارة عالية.• يتم تحويل الـ Naphtha ذات المحتوى العالي من الـ Paraffins والـ Naphthene إلى Aromatics ذات رقم أوكتان أعلى.استخدامات عملية الـReforming: • تحسين وقود المحركات: رفع رقم األوكتان لتحسين أداء المحركات.• تحضير المواد الخام: تجهيز المركبات العطرية الستخدامها في صناعة البتروكيماويات.• زيادة إنتاج البنزين: حيث تساهم بأكثر من ثلث كمية البنزين في الـ Pool Gasoline. أهم العوامل المؤثرة على عملية الـ Reforming :Pressureالـ. 1• يؤثر على نواتج الـ Reformate ودرجة حرارة المفاعل.• يُفضل أن تتم التفاعالت عند ضغوط منخفضة لزيادة النواتج المطلوبة وتقليل تكوين الـCoke. :Temperatureالـ. 2• معظم التفاعالت تكون Endothermic ،لذا يجب الحفاظ على درجات الحرارة المطلوبة باستخدام أفران قبل كل مفاعل.3 .نسبة الهيدروجين إلى الهيدروكربون(Ratio HC/H2: (• الـH2 Recycled مهم جدًا للحفاظ على الـStability Catalystومنع تكوين الـCoke .:(Space Velocity)التفاعل سرعة. 4• الوقت المطلوب للتفاعل بين الـCatalyst والـReactants ،وكلما زادت السرعة، زادت درجة الحرارة المطلوبة لتحقيق التفاعالت المطلوبة.:(Catalyst Type)المحفز نوع. 5• يتحدد بنا ًء على خصائص وكمية المركب المطلوب، ويمكن التحكم فيه من خالل نوعه والـ Chloride .Pt Contentوالـ Levelالتفاعالت المرغوبة في عملية الـReforming:1 .نزع الهيدروجين(Dehydrogenation:(o تحويل الـ Naphthene إلى Aromatics ذات رقم أوكتان أعلى .:Dehydroisomerizationالـ. 2o تحويل الـ Naphthene إلى أشكال سداسية ثم نزع الهيدروجين منها للحصول على Aromatics.3 .تكوين الحلقات(Dehydrocyclization:(o تحويل الـ Paraffins إلى مركبات حلقية ثم نزع الهيدروجين منها لتكوين الـAromatics.4 .إعادة ترتيب السالسل(Isomerization: (o تحويل الـ Paraffins Chain Straight إلى سالسل متفرعة ذات رقم أوكتان أعلى.التفاعالت غير المرغوبة في عملية الـReforming• التكسير الهيدروجيني(Hydrocracking:(o يستهلك الهيدروجين ويقلل من نواتج الـReformate ، ويساهم في تكوين الCoke.
190Crackingعملية التكسير (Cracking (هي إحدى العمليات الحيوية في صناعة تكرير البترول، تهدف إلى تحويل المركبات الهيدروكربونية الثقيلة ذات درجات الغليان المرتفعة إلى مركبات أخف وأكثر فائدة اقتصادية.أهمية عملية الـCracking:• زيادة القيمة االقتصادية: كلما انخفضت درجة غليان المركب الهيدروكربوني، زادت قيمته التسويقية.• تلبية الطلب العالمي: توفير المنتجات الخفيفة المطلوبة في األسواق، مثل البنزين.• دعم الصناعات البتروكيماوية: إنتاج مواد أولية مثل األوليفينات (Olefins (والمركبات العطرية(Aromatics(المستخدمة في صناعة البالستيك واألسمدة وصناعة البتروكيماويات. أنواع عملية الـCracking:1 .الـCracking Thermal :تعتمد على تطبيق درجات حرارة عالية (C°700–400(وضغط مرتفع بدون استخدام Catalyst ,وتنقسم إلى:• الـVisbreaking :تُستخدم لتقليل لزوجة المخلفات الثقيلة (Residue (وإنتاج كميات صغيرة من المركبات الخفيفة.• الـCoking :يُنتج مركبات خفيفة باإلضافة إلى فحم الكوك (Coke .(2 .الـCracking Catalytic :تستخدم عوامل حفازة (Catalysts (مثل الـZeolites تحت ضغط ودرجة حرارة منخفضتين نسبيًا, وتنقسم إلى:• (Bed Fixed Houdry :(تقنية قديمة وقليلة االستخدام حاليًا.• (Thermofor/Bed Moving :(والتي تستخدم لمعالجة الزيوت الثقيلة.• )Cracking Catalytic Fluid :)والتي تعتبر قلب صناعة التكرير في الوقت الحالي. 3 .الـHydrocracking :تجمع بين التكسير والهدرجة )إضافة الهيدروجين( باستخدام عامل حفاز.
1914 .الـCracking Steam: :يعرض المواد الخام الخفيفة )مثل الـ Naphtha Light وغاز البترول المسال ((LPG (لدرجات حرارة عالية )800–850 C °مع بخار الماء في غياب األكسجين.االستخدامات الرئيسية لعملية الـCracking:• إنتاج الوقود :البنزين، الديزل، ووقود الطائرات.• توفير المواد الخام لعمليات مختلفة مثل الـAlkylation والبلمرة في الصناعات البتروكيماوية.• تحسين جودة الوقود :عن طريق إزالة الشوائب والمعادن الثقيلة.• تقليل الهدر :تحويل المخلفات الثقيلة إلى منتجات قابلة لالستخدام. Cokingتُعد عملية الـ Coking واحدة من عمليات الـ Conversion الهامة في وحدات تكرير البترول، وبتُستخدم لتحويل الـ (Fractions Heavy(ذات القيمة االقتصادية المنخفضة إلى منتجات خفيفة وفحم الكوك (Coke (قابل لالستخدام. تُصنف العملية كأحد أنواع التكسير الحراري.(Cracking Thermal(أهمية عملية الـCoking• تحويل الـResidue Vacuum إلى منتجات مفيدة.• إنتاج منتجات خفيفة قابلة للتكرير أو االستخدام المباشر.• إنتاج فحم الكوك (Coke (بأنواعه المختلفة الستخدامات صناعية متعددة.أنواع عملية الـCokingDelayed Cokingالـ. 1• األكثر شيو ًعا واستخدا ًما.• يُس ّخن الـ Feedفي فرن (Furnace (مع بخار (Steam (لمنع التفاعل المبكر داخل الفرن.
192• يُنقل الـ Feedإلى أسطوانة (Drum (حيث تحدث التفاعالت ويتكّون الـCoke .• يُسمى \"Delayed \"ألن التفاعل يحصل بعد مغادرة الـ.Furnace.• العملية تُدار بنظام الـ Operation Batch باستخدام أسطوانتين بالتبادل واحدةFilling ، واألخرى Cutting . مدة الدورة حوالي 24 ساعة لضمان التشغيل المستمر للوحدة.العوامل المؤثرة في عملية الـCoking Delayed • الـTemperature o زيادة الحرارة تُح ّسن إنتاج المنتجات الخفيفة، لكن تؤدي إلى ترسيب الفحم داخل الفرن عند تجاوز الحدود.انخفاض الحرارة يمنع التفاعل الكامل ويؤثر على اإلنتاجية.• الـPressureo ارتفاع الضغط يزيد إنتاج الـ Cokeوالمنتجات الخفيفة بنسبة بسيطة.o يُف ّضل التشغيل عند ضغط منخفض لتحسين الكفاءة. Recycle Ratioالـ• o تُستخدم لضبط الـEndpoint بتاعت الـOil Gas Coker.o عادة تكون النسبة حوالي 3 %ولها تأثير مشابه للضغط.Fluid Cokingالـ. 2.Burner مع Fluidized Bed Reactor على تعتمد• • يمر الـ Feed أوالً على جهاز تنقية (Scrubber (لفصل الجزيئات الدقيقة والشوائب.• يُحقن بخار ماء داخل المفاعل لطرد المكونات المتطايرة من الـCoke.• جزء من الـ Coke يُرسل إلى الـ Burner لتوفير حرارة التفاعل داخل المفاعل.Flexi-Cokingالـ. 3• تُعتبر تطوي ًرا للـ.Coking Fluid• تُنتج نسبة قليلة جدًا من الـ Coke(حوالي 2 ، )%والباقي يُحرق داخل وحدة الـ Gasifier.• الـ Burnerيعمل كـمبادل حراري (Exchanger Heat (بين الـ Coke Hot الخارج من الـ Gasifierوالـ Coke Cold الداخل من المفاعل.• تُستخدم لتوفير طاقة مستدامة داخل الوحدة وتقليل تكّون الـ Cokeالنهائي.أنواع فحم الكوك الناتج:(Coke Green(Sponge Cokeالـ. 1o ناتج من Feed يحتوي على نسبة منخفضة إلى متوسطة من الـ.Asphalteneso يُستخدم كوقود أو في تصنيع األقطاب الموجبة (Anodes (لصناعة األلومنيوم.Needel Cokeالـ. 2o أنقى وأعلى جودة، ينتج من Feed خا ٍل من الـ.Asphalteneso يُستخدم في صناعة األقطاب الجرافيتية (Electrodes Graphite (المستخدمة في صناعة الصلب.Shoot Cokeالـ. 3o غير مرغوب فيه.o ينتج عند ارتفاع درجة الحرارة بشكل مفرط أو وجود نسبة عالية من الـ.Asphaltenes
193o يمكن تجنبه من خالل تقليل الحرارة أو زيادة الضغط ونسبة الـ .Recycle
AIChETechnicalTeam2025