تؤدي لوائح السلامة المحسنة وعمليات التفتيش الإلزامية للسفن والمتطلبات البيئية الجديدة إلى زيادة الطلب على تطهير الأنظمة في صناعة النفط والغاز.
في الماضي، كان تطهير النظام يتطلب عملية تبخير طويلة تستمر حتى تنخفض مستويات التلوث إلى ما دون القيم المطلوبة. كانت هذه العملية مكلفة وغير فعالة، وتستهلك وقتًا طويلاً وكمية كبيرة من البخار. التنظيف بالمرحلة البخارية هو طريقة تبخير محسنة تستخدم لتسريع عملية التطهير. تعمل هذه الطريقة عن طريق حقن كمية صغيرة من المواد الكيميائية (عادة أقل من 1٪) في البخار قبل دخوله إلى النظام مباشرة. تعمل المواد الكيميائية المتخصصة على تسريع عملية التنظيف، واستهداف ملوثات معينة، وتقليل وقت التنظيف الإجمالي بنسبة تصل إلى 60٪ إلى 70٪.
يمكن استخدام التنظيف بالمرحلة البخارية مع معظم أنواع معدات المعالجة، بما في ذلك: المفاعلات، والأعمدة، والأوعية (بشكل عام)، والمبادلات الحرارية، والضواغط، وخزانات التخزين، والمرشحات، والأنابيب، وما إلى ذلك، وهو فعال في إزالة الملوثات الرئيسية، مثل: الهيدروكربونات (LEL، البنزين)، كبريتيد الهيدروجين (H2S)، الحديد البيروفوري (FeS)، الأمونيا (NH3)، والمركابتانات.
عملية التنظيف بالمرحلة البخارية
تم تصميم عملية المرحلة البخارية لإزالة الرواسب الخفيفة في جميع أنحاء الأنظمة الملوثة؛ وهي لا تزيل الرواسب الهيدروكربونية الثقيلة (مثل البيتومين والأسفلت والشمع). تتطلب هذه الرواسب الثقيلة شطفًا بمذيبات سائلة قبل التنظيف بالمرحلة البخارية. في حالة وجود حمأة ثقيلة، قد تظهر بعض الملوثات مرة أخرى في النظام بعد الانتهاء من التنظيف. سوف تنتقل المركبات الخفيفة عبر الحمأة وتعود إلى المنطقة التي تم تطهيرها. يعد شطف المذيبات مع التنظيف بالمرحلة البخارية فعالًا للغاية في تطهير هذه الأنظمة.
يتطلب التنظيف بالمرحلة البخارية إمدادًا بالبخار المشبع وعوامل تنظيف محددة لإجراء دورة تنظيف فعالة. لإنشاء تدفق للمواد الكيميائية في جميع أنحاء الوعاء، من الضروري توصيل الجزء العلوي من الوعاء (أو الوحدة التي يتم تنظيفها) بخط الشعلة لضمان عدم إطلاق الملوثات القوية في الغلاف الجوي قبل حرقها. أفضل مكان لحقن البخار في الوعاء هو الجزء السفلي منه، وقد تتطلب بعض الأوعية نقاط حقن متعددة لتحسين عملية التنظيف أو تسريعها. يعتمد ذلك على عدد الصواني أو الحشوات داخل الوعاء. يتم حقن المواد الكيميائية في البخار قبل نقطة دخول الوعاء. ثم ينقلها البخار عبر الوعاء. ومع ذلك، وبسبب الخصائص الديناميكية الحرارية للمعادن، يميل البخار إلى التكثف على الأسطح المعدنية داخل الوعاء مع المواد الكيميائية. تتفاعل المواد الكيميائية التي ينقلها البخار المتكثف مع الرواسب الموجودة على الأسطح المعدنية المبللة داخل النظام. ثم تتدفق نواتج التفاعل إلى قاع الوعاء باتجاه نظام الصرف. لتحسين أداء التنظيف، من المهم جمع جميع النفايات المتكثفة وتصريفها من الوعاء. يمكن القيام بذلك باستخدام نظام صرف مغلق أو وحدة تفريغ مزودة بوحدة تنقية بخار متصلة بقاع النظام.
لضمان التنظيف الفعال في جميع أنحاء النظام، يجب أن يتم جزء من العملية الكيميائية من خلال الجزء العلوي من النظام في شكل بخار، ويجب أن يتكثف جزء آخر على جدران النظام. يتم التحكم في هذه الخطوة الحاسمة من التنظيف في مرحلة البخار من خلال التأكد من الحفاظ على درجة حرارة النظام ضمن النطاق الأمثل قبل وأثناء حقن المواد الكيميائية.
لضمان نظافة النظام، يمكن مراقبة الانبعاثات عن طريق أخذ عينات من الغاز عند فتحات التهوية في النظام أو مراقبة عينات السائل عند نقاط التصريف.
يتم تنظيف الطور البخاري عادةً على ثلاث مراحل:
- تسخين النظام مسبقًا (تسخين النظام بالكامل إلى درجة حرارة تتراوح بين 190 درجة فهرنهايت و 210 درجة فهرنهايت)
- الحقن الكيميائي (التنظيف بالمرحلة البخارية)
- شطف المواد الكيميائية
فوائد التنظيف بالمرحلة البخارية
يتميز التنظيف بالمرحلة البخارية بعدة مزايا مقارنة بالتنظيف الكيميائي التقليدي:
- يتم تقليل الوقت اللازم لإعداد معدات المعالجة للأعمال الساخنة أو الفحص بشكل كبير (أكثر من 60٪)، مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف الصيانة وتقليل وقت تعطل النظام.
- تعد إجراءات وموارد التنظيف بالمرحلة البخارية موثوقة وقابلة للتنبؤ، مما يسهل جدولة العمل بدقة عالية ويقضي على مخاطر تمديد جداول المشاريع.
- يتطلب التنظيف بالمرحلة البخارية طاقة أقل للحفاظ على درجة حرارة المرحلة البخارية مقارنة بدرجة حرارة المرحلة السائلة.
- يزيد التنظيف بالمرحلة البخارية من كفاءة إنتاج المعدات، وبالتالي يزيد من عمرها الافتراضي.
- يستخدم التنظيف بالمرحلة البخارية كميات أقل بكثير من المواد الكيميائية، مما يؤدي إلى تقليل النفايات الناتجة بشكل كبير.
- المواد الكيميائية المستخدمة في التنظيف بالمرحلة البخارية قابلة للتحلل البيولوجي وبالتالي سهلة التعامل معها، ولا تترك أي أثر سلبي على البيئة.