کمپرسور هوا (Compressor) به عنوان یک دستگاه ارزشمند و حیاتی و به منظور کاهش حجم سیالات و متراکم کردن و همچنین افزایش فشار آن‌ها می‌تواند استفاده‌های صنعتی و غیر صنعتی متعددی داشته باشد. کمپرسورها می‌توانند بر اساس فاکتورها و پارامترهای مختلفی همچون فشار مکش، دهش و ظرفیت، سرعت یا سرعت متغیر، تعداد مراحل کار، نوع موتور محرک، نحوه پاشش روغن و نحوه روغن‌کاری، نحوه کار و عملکرد و … دسته‌بندی‌های متعددی داشته باشند و هر کدام از آن‌ها می‌توانند در حوزه‌های مختلفی مورد استفاده قرار بگیرند. یکی از مهم‌ترین کاربردهای کمپرسورهای هوا استفاده در صنایع پالایشگاهی است چرا که انرژی مورد نیاز بسیاری از تجهیزات پالایشگاه‌ها توسط کمپرسورهای هوا تأمین می‌شود. در ادامه مطلب به بررسی کامل انواع کمپرسورهای پالایشگاهی و کاربردهای این تجهیزات در صنعت نفت پرداخته خواهد شد.
رایج‌ترین کمپرسورهای مورد استفاده در پالایشگاه
در اصل کشف انرژی باد انقلابی بزرگ در صنایع مختلف ایجاد کرد و باعث شد که تجهیزات بسیار زیادی اختراع شوند که با استفاده از این انرژی بسیاری از نیازهای صنایع را برطرف کنند. متراکم شدن هوا توسط کمپرسور باعث افزایش انرژی هوا شده و این انرژی می‌تواند در تجهیزات پنوماتیک استفاده شود. همانطور که گفته شد کمپرسورهای هوا می‌توانند بر اساس فاکتورها و پارامترهای مختلفی دسته‌بندی شوند و هر کدام کاربردهای متعددی داشته باشند. از جمله رایج‌ترین انواع کمپرسورهای پالایشگاهی می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
کمپرسورهای سانتریفیوژی
یکی از کاربردی‌ترین کمپرسورهای دینامیکی در صنایع پالایشگاهی، کمپرسورهای سانتریفیوژی یا گریز از مرکز هستند که با استفاده از نیروی گریز از مرکز اقدام به متراکم کردن هوا می‌کنند. انتقال انرژی در این نوع از کمپرسورها توسط مجموعه‌ای از پره‌های دوار و با ترکیبی از سرعت و فشار انجام می‌رود به گونه‌ای که در بخشی به نام دیفیوزر سرعت به فشار تبدیل می‌رود. از مهم‌ترین ویژگی‌های این کمپرسورها می‌توان به راندمان بالا (68 تا 76 درصد)، عدم امکان آلودگی گاز با روغن و همچنین هزینه‌های پایین تعمیرات اشاره کرد هرچند که می‌توانند دارای ظرفیت‌های محدود از ۱۷۰۰ تا ۳۴۰۰۰۰ مترمکعب در ساعت باشند.
کمپرسورهای رفت و برگشتی (پیستونی)
از دیگر انواع کمپرسورهای پالایشگاهی که رواج و کاربردهای بسیاری زیادی دارند می‌توان به کمپرسورهای پیستونی یا رفت و برگشتی اشاره کرد. این کمپرسورها در دسته کمپرسورهای جابجایی مثبت قرار دارند و از یک جز رفت و برگشتی (مانند پلانجر، پیستون، دیافراگم یا پره‌ها) برای کمپرس سیالاتی همچون هوا و گاز استفاده می‌کنند. این کمپرسورها تقریباً در تمامی صنعت‌ها خصوصاً صنایع نفت و گاز استفاده‌های متعددی دارند و رتبه اول را در بین تمامی کمپرسورها دارند. کمپرسور پیستونی برای فشرده‌سازی هوا از سیلندر و پیستون استفاده کرده و عملیات فشرده‌سازی هوا در آن به معنی حبس هوا می‌باشد و به علت برگشت پیستون، هوا به داخل سیلندر مکیده شده و با بستن منافذ ورودی و خروجی هوا حبس خواهد شد. پس از آن با حرکت رفت پیستون هوا فشرده و دما افزایش پیدا می‌کند.
مهم‌ترین مزیت و برتری این کمپرسورها میزان بازدهی و راندمان بالای آن‌ها است که 80 تا 90 درصد است و در کنار آن از مزیت‌های دیگری همچون طول عمر بالا، تنوع زیاد در ظرفیت، امکان کار در فشارهای بالا و … نیز خواهند داشت اما معایبی همچون حجم و ابعاد بزرگ، قیمت بالا، حساسیت بالا نسبت به ورود مایعات، صدا و لرزش زیاد، نیاز به تعمیرات و نگهداری مستمر و … نیز دارند.
کمپرسورهای اسکرو
کمپرسورهای اسکرو نیز از جمله کمپرسورهای بسیار کاربردی هستند که می‌توانند در پالایشگاه‌ها کاربردهای متعددی دارند. این کمپرسورها می‌توانند انواع مختلفی همچون کمپرسورهای روغنی و کمپرسورهای بدون روغن داشته باشند و می‌توانند برای فرآیندهای هیدروتریتینگ و ریفرمینگ کاتالیستی به کار بروند. از مهم‌ترین مزیت‌های این کمپرسورها می‌توان به عدم نوسان در فشار کار بالا، تعداد قطعات کم، صدا و لرزش کم، مصرف پایین انرژی، راندمان بالا و … اشاره کرد هرچند که معایبی همچون هزینه اولیه بالا، نیاز به تعمیر و نگهداری تخصصی و … نیز خواهند داشت.
کمپرسور گاز
از دیگر کمپرسورهای کاربردی در صنعت پالایشگاهی، پتروشیمی، گاز و … کمپرسورهای گاز هستند که علاوه بر هوا می‌توانند در فشرده‌سازی انواع گازهای دیگر به کار می‌روند. فشرده‌سازی گاز در این کمپرسورها همانند هوا بوده و می‌تواند کاربردهای متعددی همچون تصفیه با هیدروژن، مصارف هیدروکراکینگ، ریفرمینگ کاتالیستی، گوگرد زدایی بنزین و گازوئیل و … داشته باشد. این کمپرسورها می‌توانند تنوع بالایی داشته باشند و متناسب با نوع نیاز در پالایشگاه‌ها به کار می‌روند.
مهم‌ترین کاربردهای کمپرسور هوا در صنعت نفت و پالایشگاه
همانطور که گفته شد کمپرسورهای هوا می‌توانند کاربردهای متعددی و مختلفی داشته باشند و امروزه در تمامی صنعت‌ها به کار می‌روند. کمپرسور باد در صنعت بسته بندی، نساجی، خودرو، لوازم خانگی، نظامی و دفاعی، غذا و دارو و … می‌تواند استفاده‌های متعددی داشته باشد اما مهم‌ترین کاربردهای آن در پالایشگاه می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
تامین انرژی تجهیزات پنوماتیک
در هر کدام از انواع پالایشگاه‌ها از صدها وسیله و دستگاه پنوماتیک استفاده می‌رود که هر کدام کاربردهای متعددی دارند. این تجهیزات انرژی مورد نیاز خود را از کمپرسورها هوا دریافت می‌کنند. در حقیقت بسیاری از کارهایی را که سیستم‌های هیدرولیکی و یا الکتریکی انجام می‌دهند را می‌توان با سیستم‌های پنوماتیکی هم انجام داد که باعث صرفه‌جویی در زمان، انرژی و هزینه‌ها می‌رود و کمپرسورها نقش پررنگی در این حوزه دارند.
تولید هیدروژن
هیدروژن از حیاتی‌ترین عناصر پالایشگاهی است و کاربردهای متعددی دارد. از جمله روش‌های تولید هیدروژن می‌توان به مواردی همچون ریفرمینگ، ترمولیز، الکترولیز و … اشاره کرد. کمپرسورهای هوا می‌توانند با تولید هیدروژن فشار دهنده، سوخت مورد نیاز لوازم نقلیه هیدروژنی را تامین کنند. در اصل فرآیند سوخت‌رسانی از طریق هیدروژن فشار دهنده به تجهیزات، نیرو و هزینه‌های زیادی نیاز دارد که کمپرسورها می‌توانند این هزینه‌ها را کاهش بدهند.
هیدروکراکینگ
فرآیند هیدروکراکینگ نیز نوعی فرایند است که در آن مواد فعال به نفت خام اضافه شده و پیوندهای هیدروکربن شکسته می‌رود و در نهایت نفت خام می‌تواند به نفت سفید، دیزل و انواع سوخت‌های مفید تبدیل شود. هیدروتریتینگ می‌تواند روند کار کردن وسایل نقلیه را بهبود ببخشد. در حقیقت امروزه بسیاری از سوخت‌های پرمصرف و کاربردی توسط هیدروکراکینگ تصفیه می‌شوند که یک فرآیند فشار قوی است و به بیشتر از 100 بار فشار نیاز دارد به همین دلیل بیشتر از کمپرسورهای پیستونی برای آن استفاده می‌رود.
کک گرفتگی
کک گرفتگی یکی از فرآیندهای پالایشگاهی است که در آن مولکول‌های هیدروکربن باعث می‌شوند که نفت خام به نفت و گاز کک شکسته شود. این فرآیند نیازمند چند مسیر با فشار بالا است و برای تولید گاز کک باید از کمپرسورهای جابجایی مثبت قوی و بدون روغن استفاده شود. عدم وجود روغن در محفظه کمپرسورها باعث خواهد شد که احتمال آلودگی از بین برود و در نهایت محصول سالم‌تری تولید شود.
بازیابی گاز با مشعل
از دیگر فرآیند مهم در پالایشگاه بازیابی گاز با مشعل است که می‌تواند در حفظ گاز از پسماندها مؤثر باشد. این فرآیند می‌تواند از شعله‌ور شدن و انتشار گازهای سمی و مضر جلوگیری می‌کند. این فرآیند به صورت کلی شامل حذف مایعات، تفکیک و متراکم سازی گازها خواهد بود و می‌تواند در پاک‌سازی محیط‌زیست نقش پررنگی داشته باشد.
ریفرمینگ با بخار آب
از دیگر کاربردهای انواع کمپرسورهای پالایشگاهی در صنعت نفت و پالایشگاه‌های مختلف ریفرمینگ با بخار آب است که باعث ترکیب گاز طبیعی با سوخت‌های دیگر شده و در تولید مواد شیمیایی به کار می‌رود. این فرآیند می‌تواند نقش مهم و مؤثری در صنایع مختلف خصوصاً کشاورزی داشته باشد و با تولید گاز سنتز در تولید کودهای شیمیایی نقش داشته باشد.
گوگردزدایی و گوگردزدایی آبی
از دیگر کاربردهای انواع کمپرسورهای پالایشگاهی می‌توان به فرآیند گوگردزدایی اشاره کرد که در آن اکسیدهای گوگرد موجود در هیدروکربن‌ها کاهش پیدا می‌کند. گوگردزدایی می‌تواند از باران‌های اسیدی که بسیار خطرناک هستند جلوگیری کند. در اصل کاهش میزان گوگرد در وسایل نقلیه باعث می‌رود که سوخت‌های سالم‌تر و با سازگاری بالاتری با محیط‌زیست تولید شود. همچنین گوگردزدایی می‌توانند باعث افزایش امنیت تجهیزات پالایشگاهی شود.
گوگردزدایی آبی نیز روشی است که در آن گوگرد موجود در نفت و گاز استخراج می‌رود و از میزان انتشار آن از وسایل نقلیه کمک می‌کند و از تخریب فلزاتی که با سوخت داخل موتورها در تماس هستند جلوگیری می‌رود.
کراکینگ کاتالیستی مایع
این فرآیند نیز می‌تواند به تبدیل هیدروکربن‌های نفت خام به فرآیندهای سوختی کمک کند و جایگزین فرآیند کراکینگ حرارتی می‌باشد. کراکینگ حرارتی عملکرد مشابهی با کراکینگ کاتالیستی مایع دارد اما حجم گاز تولید شده کمتر بوده سطح اکتان آن نیز کمتر است. کراکینگ کاتالیستی مایع می‌تواند اهمیت و نقش بسیار پر رنگی در اقتصاد جهانی داشته باشد و تامین سوخت وسایل نقلیه کمک ویژه‌ای می‌کند.
گوگردزدایی گاز خروجی دودکش
یکی دیگر از کاربردهای مهم کمپرسورها در صنعت نفت و پالایشگاه‌ها گوگرد زدایی گاز خروجی دودکش است که در آن گوگرد دی‌اکسید کربن از گازهای خروجی در نیروگاه‌های حذف می‌رود. این روش در اصل در سایت‌های زباله‌سوزی و برای کارهایی که اکسید گوگرد منتشر می‌کنند انجام خواهد شد. این فرآیند می‌تواند برای محیط‌زیست بسیار مفید باشد و از انتشار ترکیبات سمی و خطرناک جلوگیری می‌کند. اگر گوگرد زدایی گاز خروجی دودکش انجام نشود گازهای آلوده آزاد شده می‌توانند باعث ایجاد ابرهای آلوده و خطرناک شود و در نهایت محیط‌زیست دچار آسیب و خسارت گردد.
ریفرمینگ کاتالیزوری
ریفرمینگ کاتالیزوری این فرآیند در اصل به منظور تولید سوخت با اکتان بالا توسط تقطیر نفت خام صورت می‌گیرد و شامل هیدروژن زدایی از هیدروکربن‌هایی است که درصد اکتان کمی دارند. در این فرآیند گاز هیدروژن به عنوان یک محصول جانبی تولید می‌رود که می‌تواند استفاده‌های متعددی داشته باشد. ریفرمینگ کاتالیزوری برای تولید محصولات کشاورزی و پلاستیک ضروری بوده و به بهبود کیفیت محصولات کمک خواهد کرد.
هیدروتریتینگ
فرآیند هیدروتریتینگ در حقیقت فرآیندی است که اکسیژن، گوگرد و کلر از هیدروژن جدا می‌شوند. کمپرسورها با انجام این فرآیند می‌توانند بسیاری از آلاینده‌ها را در پالایشگاه‌ها حذف کنند و در حذف و از بین بردن گوگرد نقش پررنگی دارند. در حقیقت هدف از تمامی این فرآیندها پالایش سوخت است و در نهایت می‌توان به کمک این کمپرسورها سوخت‌های باکیفیتی تولید کرد. هیدروترتینگ کاتالیستی می‌تواند تا 90 درصد از آلودگی‌های نفتی از جمله فلزات، گوگرد، نیتروژن، گوگرد و … را از بین ببرد و نفت خام را به سوخت‌های درجه‌یک تبدیل کند.
- علاوه بر موارد گفته شده، انواع کمپرسورهای پالایشگاهی می‌توانند کاربردهای دیگری همچون جذب سطحی با تناوب فشار، بهبود کیفیت بنزین و نفت، هیدرودی سولفوریزاسیون، کراکینگ کاتالیستی سیال بستر، تصفیه روغن و … نیز داشته باشند.
جمع‌بندی نهایی
کمپرسورهای هوا جمله تجهیزات پرکاربردی هستند که انواع مختلفی داشته و کاربردهای صنعتی، نیمه‌صنعتی و غیر صنعتی متعددی دارند. کمپرسورها در صنعت نفت و پالایشگاه‌ها می‌توانند استفاده‌های متعددی داشته باشند که مهم‌ترین آن‌ها شامل مواردی همچون تأمین انرژی تجهیزات پنوماتیک، تولید هیدروژن، هیدروکراکینگ، کک گرفتگی، بازیابی گاز با مشعل، ریفرمینگ با بخار آب، گوگرد زدایی و گوگرد زدایی آبی، کراکینگ کاتالیستی مایع، ریفرمینگ کاتالیزوری، هیدروتریتینگ و … هستند.
