Thread Content
Petrokimya boru hatları tasarımında dikkat edilmesi gereken hususlar ve makul öneriler – Aktarım sürecinde güvenlik yönetimi. Ülkemizin petrol endüstrisinin sürekli gelişmesiyle birlikte, petrokimya tesislerinin boyutları da giderek artmakta ve bu tesislerdeki petrokimya boru hatlarının tasarımına ilişkin gereklilikler de daha da sıkılaşmaktadır. Petrol kimya boru hatları, malzeme taşımada kullanılan özel ekipmanlar olarak çeşitli ekipmanları ve ilgili sistemleri birbirine bağlayarak petrokimya tesislerinin bütüncül bir yapı haline gelmesini sağlar; aynı zamanda çeşitli sıvıların güvenli bir şekilde taşınmasına da önemli bir güvence sunar. Ancak gerçek boru hattı tasarım çalışmalarında, boru türleri ve kullanım koşulları gibi çeşitli faktörler, boru hattı tasarımının güvenliğini büyük ölçüde etkiler. Bu nedenle, boru tasarımcılarının gerekliliklere uygun bir boru tasarlaması için çeşitli faktörleri göz önünde bulundurması gerekir. Özellikle boru tasarımındaki dikkat edilmesi gereken hususlara özen göstermeli ve borunun güvenli ve dayanıklı olmasını sağlamak için etkili önlemler almalıdırlar. Boru güvenliğini etkileyen faktörler Korozyon: Korozyon, borunun çevresindeki ortam maddelerinin kimyasal reaksiyonlar yoluyla boru malzemesine verdiği hasardır ve büyük ölçüde borunun güvenliğini etkiler. Boruların korozyonla zarar görmesinin şekilleri arasında gerilim korozyonu, homojen korozyon, lokal korozyon ve atmosferik korozyon bulunur. Farklı boru malzemelerinin bulunduğu ortamlar farklı olduğundan, onların korozyona karşı direnç seviyeleri de farklıdır. Kanalizasyon sistemlerinin bulunduğu ortamlar genellikle oldukça karmaşık ve değişken olup, malzemenin kendisindeki belirli kusurlar da korozyonun öngörülmesini ve kontrol edilmesini daha da zorlaştırır. Fiziksel hasar: Petrol boru hatlarının fiziksel hasarı esas olarak düşük sıcaklıkta kırılgan kırılma ve yüksek sıcaklıkta bozulma olmak üzere iki şekilde ortaya çıkar. Düşük sıcaklık koşullarında, boru malzemesinin sıcaklığı kırılganlık geçiş sıcaklığının altına düştüğünde, çarpma dayanımının azalmasına ve bunun sonucunda kırılgan kırılmaların meydana gelmesine neden olur. Yüksek sıcaklıklarda boru malzemelerinin özelliklerinde olumsuz değişiklikler meydana gelir; örneğin kriyozis, karbon çeliği ve karbonlu çeliklerde grafitleşme ve tavlama sonucu oluşan kırılganlık gibi durumlar, boru malzemelerinin zayıflamasına ve kırılgan hale gelmesine neden olur. Aynı zamanda, boru hattı metal malzemeleri değişken yükler veya sıcaklık dalgalanmalarının olduğu ortamlarda yorgunluğa kolayca maruz kalır; bu da metalin deformasyonuna, hasar görmesine hatta kırılmasına yol açarak petrokimya boru hatlarının güvenliğini ciddi şekilde etkiler. Kapama etkinliği: Günümüzde petrokimya boru hatlarının kapatılmasında, boruların korozyona uğramasını ve sızdırmazlığını önlemek ve boru hatlarının güvenliğini sağlamak amacıyla esas olarak boru flanşı kapaması ve vani kapaması olmak üzere iki yöntem kullanılmaktadır. Flanş contası, flanş, cıvatalar ve keçeler (halkalar) olmak üzere üç bileşenin birlikte çalışmasıyla oluşur. Flanşın sertliği, contalama yüzeyinin şekli ve keçelerin özellikleri, contalama etkinliğini doğrudan etkiler. Ayrıca, borunun yer değiştirmesi de flanş contasının performansını etkileyerek borunun güvenliğini olumsuz yönde etkiler. Vana sızıntıları iç sızıntı ve dış sızıntı olmak üzere ikiye ayrılır. İstatistiklere göre vanaların ve flanşların sızıntı miktarı yaklaşık olarak 2/3’ünü oluşturmaktadır. Sızıntılar, boru hatlarının güvenliğini doğrudan etkiler ve hatta daha ciddi sonuçlara yol açabilir. Bu nedenle, vanaların ve flanşların sızdırılmasını önlemek için etkili önlemler almak, petrokimya tesislerinin güvenliği açısından büyük önem taşımaktadır. Boru tasarımında dikkat edilmesi gerekenler: Uygun malzeme seçimi. Petrol ve kimya endüstrisinde kullanılan boru malzemeleri, özellikle metal malzemelerin seçimi, boruların güvenliği, bakımı ve teknik yenilemeler gibi çeşitli alanları etkiler. Uygun olmayan boru malzemeleri, patlamalara veya diğer güvenlik kazalarına yol açabilir; bu nedenle uygun boru malzemesinin seçilmesi son derece önemlidir. Farklı malzemelerden yapılmış flanş bağlantılarında farklı conta malzemeleri kullanılmalıdır; yüksek sınıf flanşlar, daha yüksek sızdırmazlık basıncına dayanabilmek için metal contalar kullanırken, düşük sertlikteki flanşlara ait cıvatalar da yüksek sınıftan seçilmelidir. Kanal desteklerinin tasarımı stabil olmalıdır. Uygun olmayan kanal destekleri tasarımı, boru hatlarının çalışmasını bozabilir veya döner ekipmanlara zarar verebilir. Kanal destekleri tasarımı ile boru hatları tasarımı birbiriyle sıkı sıkıya bağlantılıdır ve kanal destekleri tasarımı stabil kalmalıdır. Konsol tasarımı sırasında yaylı konsollar mümkün olduğunca az kullanılmalıdır; çünkü yaylı konsolların montajı oldukça zordur ve uzun süreli kullanımda kolayca arızalanırlar. Ayrıca, yaylı konsolların montajı sırasında konumlandırma pimleri keyfi olarak çekilmemelidir. Kulenin içindeki boru hatları boyunca genellikle sadece bir taşıyıcı destek bulunur; eğer ilk destek aşırı yük taşıyorsa, ikinci bir askı destekleri eklenir ve belirli aralıklarla yönlendirme destekleri yerleştirilir. Askılar genellikle belirli bir dönüş açısına sahiptir ve uzun bir boru hattında aşırı sayıda askı kullanılması, boru hattının stabilitesini etkiler. Tüp hatlarının düzgün yerleştirilmesi: Petrokimya tüp hattı tasarımında, tüp hatlarının yerleştirilmesinde tüp hatlarının inşası, bakımı, işlem akışı ve ekipman yerleşimi gibi hususlardaki gereklilikler göz önünde bulundurularak bilimsel ve mantıklı bir düzenleme yapılmalıdır. Kanal tünellerindeki tasarım payı %20 ile %30 arasında olmalı, ısı stresi olan borular her iki tarafta yerleştirilmelidir. Ana borudaki yoğuşmanın yan dallara dökülmesini önlemek ve aynı zamanda güvenlik valfinin arka basıncını azaltmak için, güvenlik valfinin çıkışı yukarıdan akış yönüne paralel olarak 45 derecelik bir açıyla basınç tahliye borusuna yerleştirilmelidir. Kılıflı borular için dikişsiz veya dikişsiz kaynaklı boru parçaları kullanılmalıdır; iç borunun birleşim kaynakları arasındaki mesafe 2 metreden fazla olmalı ve dış boru monte edilmeden önce gerekli testlerden geçmiş olmalıdır. Pompa giriş borusu mümkün olduğunca kısa ve düz olmalıdır; gaz birikimini önlemek için eksantrik dirsekler kullanılmalı ve gaz veya sıvı keselerinin oluşmaması sağlanmalıdır. Malzeme denetimine önem verin: Boru malzemeleri sahaya ulaştığında, malzemenin miktarı ve kalitesinden emin olmak için önce denetlenmelidir. Eğer malzeme eksikse, derhal ilgili üreticilerle görüşülerek eksiklikler giderilmelidir. Standartlara uymayan bazı malzemeler ise, malzeme eksikliği veya kalitesizliğinden kaynaklanabilecek iş aksaklıkları ve yeniden işlemlerden kaçınmak için ilgili departmanlara tekrar incelenmek üzere gönderilmelidir. Metal boru malzemeleri su basıncı ve hava sızdırmazlık testlerinden geçirilmelidir; vanalar ise güvenlik seviyelerine göre su basıncı testlerine tabi tutulur ve rastgele kontrol edilir. Proses boru hatlarının tasarımının mantıklılığı: Boru hattı tasarımı, kimya tesislerinde önemli bir yere sahiptir. Tasarımın içeriği temelde değişmez; yukarıda belirtilen hususlara ek olarak, iyi bilinen standartlara ve temel bilgilere hakim olmak, proses çizimlerini tam anlamıyla kavramak ve böylece üretim süreçlerinin gerekliliklerini karşılamak da gereklidir. İşlem boru hattı malzemeleri ve sınıflandırılması: Petrokimya tesislerinde yüksek basınçlı sistemler ile düşük basınçlı sistemler arasında basınç ve sıcaklık açısından belirgin farklar bulunduğundan, yüksek basınçlı ve düşük basınçlı sistemleri birbirine bağlarken, hatların kapanma seviyelerine göre ayrım noktalarının belirlenmesi gerekmektedir. Özel durumlar olmadığı takdirde, sınırlandırmalar P&ID’ye göre açık bir şekilde belirlenir; özel durumlar varsa ise yerel koşullara göre gerekli değişiklikler yapılmalı ve sınır noktaları ile sınırlar doğru bir şekilde belirlenmelidir. Seviye ayrımı genellikle aşağıdaki 3 duruma ayrılır: Birincisi, basınç seviyeleri aynı olmakla birlikte malzemeler farklıdır, Şekil 1’de görüldüğü gibi. İkincisi, malzeme aynı olmakla birlikte basınç seviyeleri farklıdır, Şekil 2’de görüldüğü gibi. Üçüncüsü, basınç seviyeleri ve malzemeler birbirinden farklıdır, bkz. Şekil 3. Şekil 1’den anlaşıldığı üzere, genel olarak flanşlar ve keçeler düşük kaliteli malzemelerden, cıvatalar ve vanalar ise yüksek kaliteli malzemelerden üretilir ； Şekil 2’den anlaşıldığı üzere, flanşlar, keçeler, cıvatalar ve vanalar yüksek basınçlı olmalıdır ； Şekil 3’ten anlaşıldığı üzere, flanşlar ve keçeler a malzemesinden oluşan yüksek basınç sınıfında kullanılırken, cıvatalar ve vanalar b malzemesinden oluşan yüksek basınç sınıfında kullanılmaktadır. Ekipman işlemlerinde kule ve kaplar için boru hattı tasarımı: Petrokimya tesislerinde, kule ve kaplar için boru hattı tasarımında, bu yapıların tasarım prensipleri ile işlem sürecindeki özel gereksinimler dikkate alınmalıdır. Esas olarak, fraksiyonlaştırma kulesi ile geri akış tankı arasındaki boru hattı düzeni ve fraksiyonlaştırma kulesi ile striper kulesi arasındaki boru hattı düzeni olarak ayrılır. Fraksiyonlaştırma kulesi ile geri akış tankı arasındaki boru hattı düzenlemesi: Fraksiyonlaştırma kulesinin üst kısmındaki basınç ısı bypassı ile kontrol edildiğinde, ısı bypassının kısa ve kesiksiz olması durumu dikkate alınmalıdır; bu nedenle ayar valfi, Şekil 4’te gösterildiği gibi geri akış tankının üst kısmına yerleştirilmelidir. Fraksiyonlaştırma kulesi ile striper kulesi arasındaki boru hattı düzenlemesi: Genellikle, fraksiyonlaştırma kulesinde bir ayar valfi grubu bulunmalıdır. Bu valf grubu, ayar valfinin yeterli sıvı kolonuna sahip olmasını sağlamak için striper kulesine yakın bir yerde monte edilmelidir; Şekil 5’te gösterildiği gibi. Duruma göre buhar-sıvı çift fazlı akış boruları yerleştirilir. Buhar-sıvı çift fazlı akış için boruların düzenlenmesi sırasında, borudaki ayar vanaları, akışkanın alındığı kabına mümkün olduğunca yakın bir şekilde yerleştirilmelidir. Böylece borudaki basınç azaltılır, titreşimlerin oluşması engellenir. Aynı zamanda borular keyfi olarak döşenemez; gerçek duruma göre uygun şekilde tasarlanmalıdır, Şekil 6’da gösterildiği gibi. Borular ve vanaların yerleşiminin mantıklılığı: Borular ve vanaların yerleşimi, örnek alma noktalarının belirlenmesi ve buhar temizleme hatlarının düzenlenmesi olmak üzere iki açıdan analiz edilmelidir: Öncelikle, örnek alma noktalarının belirlenmesi. İlgili işlem gereksinimlerinin karşılanması şarttır; bunun için örnek alma işlemi ana boru üzerinde ve dalların önünde yapılmalı, köşe noktalarında veya yatay boruların tabanında örnek alınmaktan kaçınılmalıdır. Toplanan örneklerin temsil edici olması sağlanmalıdır. İkincisi, buhar temizleme hatlarının kurulumu. Bu boru hattı, kimyasal tesislerde oldukça yaygın bir boru hattıdır ve temel amacı sızıntıları tespit etmek ve değerlendirmektir. Farklı işlem boru hatlarına buhar temizleme hatları bağlanmalıdır. Bu şekilde monte edilmesinin avantajı, borulardan birinde sızıntı meydana geldiğinde o borudaki kesme vanasının kapatılabilmesi ve bunun diğer branş borularının veya ana buhar borusunun normal çalışmasını etkilememesidir. Soğutma ekipmanları boru hatlarının tasarımının mantıklılığı: Petrokimya tesislerindeki proses boru hatlarının tasarım sürecinde, soğutma ekipmanlarına ait boru hatlarının mantıklı bir şekilde düzenlenmesi, diğer tüm proses ekipmanlarından belirgin şekilde farklıdır. Bu tür boru hatlarında birçok oldukça karmaşık proses faktörü bulunur; bu nedenle, bunların işletilmesi, bakımı ve boru hatlarında meydana gelen termal gerilmeler sırasında bu mekanik faktörlerin detaylı bir şekilde incelenmesi gerekmektedir. (1) Ters akışlı ısı değişimi hakkında. Soğuk değişim ekipmanlarında soğuk su boruları genellikle aşağıdan girip yukarıdan çıkar; böylece bir arıza meydana geldiğinde ısı değiştiricide belirli miktarda su kalır ve içindeki su tamamen boşalmaz. (2) Montaj için net mesafe. Soğutma değiştiricilerinde ısı değişim süreci sırasında, cihazın kolayca kontrol edilebilmesi için genellikle ısı değişticisinin giriş ve çıkışlarındaki borular ile vanaların flanşları ile cihazın kapağındaki flanşlar arasında belirli bir mesafe bırakılır. Genellikle, söküm işlemlerini kolaylaştırmak amacıyla bu mesafe yaklaşık 310 mm olarak ayarlanır. (3) Termal gerilim hakkında. Soğutma değişim ekipmanlarının mantıklı bir şekilde yerleştirilmesi sırasında, genellikle ısı değiştiricinin sabitleme noktaları boru kutusunun uç kısımlarına yerleştirilir; ayrıca bağlantı ucu nozullarına giden borular da ısı değiştiricinin termal genişlemesinden kaynaklanan yer değiştirmeler göz önünde bulundurularak dikkatlice tasarlanmalıdır. Soğuk değişim ekipmanlarının boru hattı tasarımının mantıklılığı: Boru rafı tasarımı ile boru hatlarının tasarımı birbiriyle sıkı bir şekilde bağlantılıdır. Eğer boru rafı tasarımı doğru yapılmazsa, bu durum boruların çalışma sırasında hasar görmesine, hatta ekipmanların zarar görmesine yol açabilir. (1) Boru ile destekler arasındaki göreceli yer değiştirmeyi azaltmak. Şekil 7’den anlaşıldığı üzere: Buhar borularında, ana borunun yanında genellikle drenaj borusu bulunur. Eğer A noktası destek yüzeyi olarak kullanılırsa, dikey boru kısımlarının genleşmesi kolay olduğundan bu durum yayın aşağıya doğru hareket etmesini engeller ve böylece ekipman hasar görür. Bu nedenle, bu tür sorunlar göz önünde bulundurulduğunda, doğru tasarım yöntemi Şekil 8’de gösterildiği gibidir: Yere dayalı destekler ana boru üzerine yerleştirilir ve aynı zamanda bu destekler ana boruyla birlikte yükselip alçalır; böylece boru ile destekler arasındaki göreceli hareket azaltılmış olur. (2) Boru rafının uygun şekilde yerleştirilmesi, israfı da azaltabilir. Çünkü yaylı raflar zamanla esnekliklerini kaybeder; bu nedenle boru rafı tasarlanırken yay desteklerinin kullanımı mümkün olduğunca azaltılmalıdır. (3) Boru hattının döşenmesi. Kule boyunca döşenen boru hatları için genellikle yalnızca bir taşıyıcı destek kullanılır ve bu destek ile kule tepesi arasında kaynak hattı bulunmalıdır. Eğer bir taşıyıcı destek aşırı yük taşıyorsa, başka bir destek konulabilir; bu destekte yaylı destekler bulunmalı ve belirli aralıklarla yönlendirme destekleri yerleştirilmelidir. Eğer geri akış hattı ile kule duvarı arasındaki sıcaklık farkı büyükse, oluşan uzama miktarı da daha fazla olur. Yatay boru bölümündeki ilk destek dikey olarak hareket ettirilmeli ve yaylı destekler kullanılmalıdır. L değeri uzun olduğunda ve yeterli göreceli uzama miktarı mevcutsa, kılavuz boru kelepçeleri de yerleştirilebilir. Soğuk değişim ekipmanlarının boru hattı tasarımının mantıklılığı: Pompaların boru hattı tasarımı esas olarak pompa girişindeki eksantrik boru bölümünün tasarımı, pompa girişindeki düz boru bölümünün tasarımı ve boruların esnekliğine ilişkin çalışmalar olmak üzere üç bölüme ayrılır. (1) Pompaya girişteki eksantrik çaplı borusun tasarımı. Pompa girişindeki eksantrik çap borusunun mantıklı bir şekilde tasarlanmasının temel amacı, pompanın sorunsuz çalışmasını sağlamaktır. Eğer pompa girişindeki eksantrik çap değişirse, gazlar genişleme noktasında toplanamaz ve bu da kavitasyona neden olur. Bu nedenle, pompa girişinin eksantrik çapı monte edilirken üstten düz montaj yöntemi kullanılmalı ve aynı zamanda en alçak noktaya deşarj valfi yerleştirilmelidir; böylece buharlaşma sorunu önlenebilir. (2) Pompaya girişteki düz boru bölümünün tasarımı. Pompa giriş borusunun tasarımında genellikle iki faktör göz önünde bulundurulur: Birincisi, pompanın girişi bir tarafta olduğundan, pompa giriş borusu braketleri ayarlanabilir olmalı ve giriş borusu ile vanalar pompanın yan ön kısmında yer almalıdır ； İkincisi, pompa giriş hattında hava tıkanıklığından kaçınılmalıdır; bu nedenle tasarım sırasında buna dikkat edilmesi gerekmektedir. (3) Boru esnekliği. Pompa döner bir makine olduğundan, boru hattındaki kuvvetler nedeniyle pompa ağzında konum kaymaları meydana gelebilir. Bu sorun göz önünde bulundurularak, boru hattı tasarlanırken pompa ağzının maruz kaldığı kuvvetlerin izin verilen sınırlar içinde olması sağlanmalı ve özellikle termal telafi hususu dikkate alınmalıdır. Sonuç olarak, petrokimya tesislerindeki proses boru hatlarının tasarımı oldukça kapsamlı bir mühendislik projesidir. Bu süreçte sadece uzman personelin bilgi birikimine ihtiyaç duyulmaz; aynı zamanda tasarımcıların da yenilikçi bir yaklaşıma sahip olması gerekir. Boru hatlarının tasarımında gerçek koşullara göre mantıklı çözümler üretilmesi, petrokimya boru hatlarının güvenliğini sağlamak ve böylece kimyasal ekipmanların düzgün şekilde çalışmasını temin etmek açısından önemlidir.