پمپ وکیوم یا خلأ در اصل دستگاهی است که برای ایجاد خلأ (فشار کمتر از اتمسفر) در یک فضای بسته استفاده میشود و می‌تواند از مکانیسم‌های مختلفی همچون جابجایی مثبت، مکش مکانیکی یا انتشار مولکولی برای این منظور استفاده می‌کند. این پمپ‌ها می‌توانند بر اساس فاکتورها و پارامترهای متعددی دسته‌بندی شوند و از تنوع بالایی برخوردارند و هرکدام از آن‌ها می‌توانند ویژگی‌ها، قابلیت‌ها و کاربردهای متعددی داشته باشند. در ادامه مطلب به بررسی و معرفی انواع پمپ وکیوم مورد استفاده در صنعت نفت و گاز و پتروشیمی پرداخته میشود.
انواع پمپ وکیوم مورد استفاده در صنعت نفت و گاز و پتروشیمی
صنایع نفت، گاز و پتروشیمی از جمله حیاتی‌ترین صنایع در سراسر جهان به شمار می‌روند و در زمینه تأمین انرژی‌های مختلف فعالیت دارند. در این صنایع از تجهیزات متعددی استفاده میشود که هرکدام کارایی و قابلیت‌های ویژه‌ای دارند. پمپ‌های وکیوم از کاربردی‌ترین تجهیزات در این صنایع هستند و همانطور که گفته شد به منظور ایجاد خلأ (فشار کمتر از اتمسفر) در یک فضای بسته استفاده خواهند شد. این پمپ‌ها می‌توانند بر اساس فاکتورها و پارامترهایی همچون سیستم خنک کار، مکانیسم عملکردی، ظرفیت، قدرت و سرعت، ابعاد و اندازه و … دسته‌بندی می‌شوند و تنوع بالایی دارند. از جمله رایج‌ترین پمپ‌های خلأ مورد استفاده در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی میتوان به موارد زیر اشاره داشت:
پمپ وکیوم رینگ مایع
پمپ‌های خلأ رینگ مایع (Liquid Ring) از جمله پمپ‌های وکیومی هستند که از مکانیسم جابجایی مثبت برای ایجاد فشار استفاده می‌کنند. این پمپ‌ها برای روانکاری و خنک کاری قطعات مختلف از نوعی مایع که معمولاً آب است استفاده خواهند کرد. پمپ رینگ مایع با چرخش یک پروانه در داخل محفظه پر از مایع یک حلقه مایع ایجاد کرده و که این حلقه به عنوان آب بند عمل می‌کند و با کاهش حجم محفظه، هوا و گازهای محیط را تخلیه و خلأ مورد نیاز را ایجاد می‌کند.
پمپ رینگ مایع در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و … استفاده‌های متعددی داشته اما بیشتر زمانی به کار می‌روند که به خلأ متوسط رو به بالا نیاز باشد. این پمپ‌ها همچنین برای جابجایی بخارات و گازهای مرطوب استفاده می‌شوند. پمپ‌های رینگ مایع می‌توانند به صورت تک مرحله‌ای یا دو مرحله‌ای طراحی شوند و از مزیت‌های متعددی همچون سادگی طراحی و ساخت، قابلیت کار در شرایط سخت، قابلیت کار با گازهای آلوده، استهلاک کم، قابلیت استفاده در کاربردهای مختلف، قیمت مناسب و … برخوردارند.
در ادامه به مهم ترین کاربردهای پمپ خلا رینگ مایع در این صنعت می‌پردازیم:
-
در پالایشگاه‌ها برای جداسازی نفت خام به برش‌های سنگین (Heavy Fractions) از برج تقطیر در خلأ استفاده میشود. پمپ وکیوم فشار برج را پایین می‌آورد تا هیدروکربن‌ها در دمای پایین‌تر بجوشند، این باعث جلوگیری از تجزیه حرارتی (Thermal Cracking) مواد سنگین میشود. همچنین در صرفه‌جویی در انرژی و افزایش کیفیت محصول نهایی (مثل وکیوم گازوئیل و روغن پایه) موثر عمل می‌کند.
- در فرآیندهای خاص پایشگاهی مانند:
- جداسازی آسفالتین‌ها (Deasphalting) در فشار پایین
- کمک به حذف بخارات غیرقابل میعان (Hydrotreater Units)
- کنترل آلودگی و ایمنی: در نقاطی که گازهای سمی یا بخارات فرّار جمع می‌شوند، پمپ وکیوم می‌تواند این بخارات را جمع‌آوری و به سیستم بازیافت یا سوزاندن (Flare) منتقل کند.
در همین رابطه بخوانید: پمپ وکیوم روغنی چیست؟ کاربرد انواع آن + مزایا و معایب و راهنمای خرید
پمپ وکیوم خشک
پمپ‌های وکیوم خشک (Dry Vacuum Pumps) از جمله پمپ‌هایی هستند که برای ایجاد خلأ در یک محفظه نیازی به روغن و مایعات دیگر نخواهند داشت. در اصل خنک کار و روانکاری قطعات این پمپ‌ها با استفاده از هوا انجام میشود و از آنجایی که هیچ‌گونه آلودگی ایجاد نمی‌کنند، می‌توانند کاربردهای متعددی در صنایع مختلف داشته باشند.
پمپ رینگ خشک از مکانیسم مکانیکی برای جابجایی هوا و گازهای مختلف استفاده می‌کند و زمانی که نیاز به خلأهای بالا و جلوگیری از آلودگی سیالات وجود داشته باشد از این پمپ در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی استفاده می‌شوند. از مهم‌ترین مزیت‌های پمپ وکیوم خشک میتوان به عدم نیاز به روغن و سیالات، راندمان بالا و عملکرد تمیز، کاربردهای متعدد و … اشاره داشت. از مهترین استفاده پمپ وکیوم خشک میتوان به بازیافت حلال‌ها و مواد سبک اشاره کرد. در واحدهای پتروشیمی که از حلال‌ها (مثل بنزن، تولوئن) استفاده میشود، پمپ وکیوم فشار را پایین می‌آورد تا حلال‌ها با کمترین اتلاف انرژی بازیافت شوند.
خشک‌کردن در خلأ (Vacuum Drying) کاتالیست‌ها، فیلترها، یا محصولات جامد بدون دمای زیاد (که ممکن است به ماده آسیب بزند) از دیگر استفاده پمپ وکیوم خشک است. این کار در واحدهای تولید پلیمر، رزین و مواد افزودنی رایج است.
پمپ وکیوم روتاری پره‌ای
پمپ‌های وکیوم روتاری پره‌ای (Rotary Vane) یا پره‌ای دوار هم از جمله پمپ‌های وکیومی است که می‌تواند به شکل رینگ روغن و خشک طراحی شود. این پمپ با استفاده از یک روتور و پره‌های متحرک هوا یا گاز را از فضا خارج کرده و یک خلأ نسبی ایجاد می‌کند. این پمپ‌ها معمولاً در محدوده خلأ متوسط به کار می‌روند و می‌توانند برای جابجایی انواع گازهای خشک گزینه مناسبی باشند. هزینه نگهداری پایین، ساختار ساده و قابل اعتماد، ایجاد خلأ نسبتاً قوی، مناسب برای طیف وسیعی از کاربردها و … از مهم‌ترین مزیت‌های این پمپ‌ها هستند. کاربردهای پمپ وکیوم روتاری وین یا پره ای به حذف گازهای حل‌شده و گاز زدایی (Degassing) میتوان اشاره اشاره کرد. در تولید روانکارها یا مواد شیمیایی، گازهای محلول (مثل هوا یا هیدروژن) باید از مایع جدا شوند تا کیفیت محصول افت نکند. پمپ‌های وکیوم با کاهش فشار، این گازها را به‌طور مؤثر خارج می‌کنند.
پمپ وکیوم اسکرول
پمپ‌های وکیوم اسکرول (Scroll Vacuum Pumps) در اصل در دسته پمپ‌های خشک قرار می‌گیرند و از دو اسکرول (حلزون) برای ایجاد خلأ استفاده خواهند کرد. این پمپ‌ها نیازی به آب یا روغن نداشته و عملکرد آن‌ها به این شکل است که در آن یک اسکرول ثابت و یک اسکرول متحرک وجود دارد که با حرکت دورانی خود، حجم گاز را کاهش داده و آن را به سمت مرکز پمپ هدایت می‌کنند. در نهایت، گاز فشرده شده از پمپ خارج میشود و خلأ ایجاد میشود. این پمپ‌ها معمولاً برای زمانی که نیاز به خلأ عمیق و سرعت پمپاژ بالا وجود دارد استفاده می‌شوند و از مزیت‌هایی همچون خشک بودن، سادگی ساختار، صدای کم، مصرف انرژی پایین، هزینه نگهداری پایین، فشار نهایی مناسب، شروع به کار از فشار اتمسفر و … برخوردار است. از پمپ وکیوم اسکرو هم برای حذف گازهای حل‌شده و گاز زدایی (Degassing) استفاده میشود.
بطور خلاصه کاربرد پمپ های وکیوم در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی در جدول زیر آماده است:
| کاربرد در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی | واحد / فرآیند مرتبط | نوع پمپ وکیوم پیشنهادی | دلیل انتخاب |
|---|---|---|---|
| تقطیر در خلأ برای جداسازی برش‌های سنگین | برج تقطیر وکیوم (VDU) در پالایشگاه | پمپ وکیوم رینگ مایع (Liquid Ring Vacuum Pump) یا بخار جت (Steam Ejector) | توانایی کار در دبی بالا، مقاومت در برابر بخارات هیدروکربنی و دمای بالا |
| بازیافت حلال‌های آروماتیک | واحدهای بنزن، تولوئن، زایلن (BTX) | پمپ اسکرو خشک (Dry Screw Vacuum Pump) | بدون آلودگی به روغن یا آب، مناسب برای حلال‌های حساس |
| گاززدایی از روغن‌ها و مایعات | واحد تولید روغن پایه یا روانکار | پمپ روتاری وین (Rotary Vane) یا اسکرو خشک | توانایی ایجاد خلأ عمیق و پایدار، حفظ کیفیت محصول |
| انتقال مواد شیمیایی حساس یا خورنده | واحدهای تولید افزودنی یا کاتالیست | پمپ دیافراگمی (Diaphragm Vacuum Pump) | عدم تماس سیال با قطعات مکانیکی، مقاومت شیمیایی بالا |
| خشک‌کردن کاتالیست‌ها یا پودرها | واحدهای تولید پلیمر، رزین و کاتالیست | پمپ اسکرو خشک یا روتاری وین | کارکرد تمیز بدون آلودگی روغنی، مناسب دمای پایین خشک‌کردن |
| Deasphalting (جداسازی آسفالتین‌ها) | واحد SDA پالایشگاه | پمپ رینگ مایع | قدرت بالا در جابه‌جایی گازهای بخار سنگین، مقاومت در برابر آلودگی |
| کمک به حذف بخارات در هیدروتریتر | واحد HDS / HDT | پمپ بخار جت یا رینگ مایع | عملکرد قابل اطمینان در محیط‌های خورنده و دمای بالا |
| جمع‌آوری بخارات فرّار و گازهای سمی | سیستم‌های بازیافت بخار (VRU) و فلر | پمپ رینگ مایع یا اسکرو خشک | توانایی جابه‌جایی گازهای قابل اشتعال، ایمنی بالا |
مهم‌ترین نکات انتخاب پمپ در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
همانطور که گفته شده پمپ‌های وکیوم می‌توانند بر اساس فاکتورهای متعددی دسته‌بندی شده و از تنوع بالایی برخوردارند به همین دلیل در زمان خرید آن‌ها باید به نکات مختلفی توجه داشت که مهم‌ترین آن‌ها به شرح زیر هستند:
- میزان خلأ مورد نیاز
- نوع سیال
- ظرفیت پمپاژ
- شرایط محیطی
- هزینه
- میزان سازگاری پمپ با مواد شیمیایی
- میزان مصرف انرژی و …
جمع‌بندی نهایی
پمپ‌های وکیوم از جمله تجهیزاتی هستند که امروزه در اکثر صنایع کاربردهای متعددی دارند. از جمله کاربردی‌ترین پمپ‌های وکیومی که در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی به کار می‌روند میتوان به مواردی همچون پمپ وکیوم رینگ مایع، پمپ وکیوم خشک، پمپ وکیوم روتاری پره‌ای، پمپ وکیوم پیستونی، پمپ وکیوم اسکرول و پمپ وکیوم بوستر اشاره داشت.
