انواع مخازن در صنعت

در صنایع شیمیایی، مواد ارزشمند، مانند بنزین یا گاز مایع طی فرایندهای مختلفی از مواد شیمیایی خام مانند نفت خام جدا می‌شود و یا از آنها بوجود می‌آید. چند راه برای انتقال مواد خام از منابع تامین‌کننده به واحد فرایندی وجود دارد که بر حسب مورد و شرایط از یکی از آنها مانند خطوط انتقال و یا تانکر استفاده میشود. همچنین محصولات تولیدی نیز به روشهای مختلف به بازار داخلی و یا خارجی عرضه می شود. به دلایل زیادی از جمله یکسان کردن کیفیت محصول، اندازه گیری حجم محصول جهت فروش، امکان بارگیری و انتقال به تانکر و یا کشتی در حداقل زمان ممکن و … سبب می شود تا مواد محصول را بعد از تولید در مخازن یا تانکهای مناسب ذخیره نمایند. از اصطلاح تانک برای ظروف ذخیره سازی بزرگ و با کاربرد جابجا کردن، ذخیره سازی، اندازه گیری و حمل و نقل مایعات استفاده می‌گردد.

به عبارت دیگر مخازن چند وظیفه اصلی به عهده دارند:

وظایف اصلی مخازن

۱- ذخیره مواد اولیه و خوراک واحدها
۲- ذخیره مواد واسطه، که در فرایند تولید می شود
۳- ذخیره فرآورده‌ها
۴- ذخیره مواد برای بارگیری و پخش
۵- همسان نمودن کیفیت محصول
۶- معیاری جهت اندازه گیری حجم خوراک و محصول تولید شده

به طور کلی یک تقسیم بندی جامع و یکسان برای مخازن ذخیره وجود ندارد. طبقه بندی مخازن می تواند از دیدگاههای متفاوتی مانند شکل هندسی، نوع سیال و یا برحسب فشار بخار ماده ذخیره شده در آن باشد.
بطور کلی می توان مخازن ذخیره‌سازی را به دو دسته کلی مخازن روباز و دربسته تقسیم بندی نمود. گازها، سیالات آتشگیر، مواد شیمیایی خطرناک مثل اسیدها یا بازها و سیالاتی که از خود گازهای سمی منتشر می‌کنند، باید در مخازن دربسته نگهداری و ذخیره شوند.
از مخازن دربسته می توان به مخازن با سقف ثابت، مخازن سقف شناور، مخازن کروی، استوانه‌ای و مخازن سرد اشاره نمود.
با توجه به این‌که مواد گوناگون دارای خواص شیمیایی و فیزیکی مختلفی هستند، لذا نحوه ذخیره سازی مناسب آنها با یکدیگر تفاوت دارد.

از مهمترین پارامترهایی که باید در انتخاب نوع مخزن مورد توجه قرار ‌گیرد، می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
۱-فراریت یا به عبارت دیگر فشار بخار،
۲-سمیت
۳-میزان آتشگیری ماده مورد نظر

۱- تانک های درباز

مخازن ذخیره سازی روباز، یکی از ساده‌ترین اشکال مخازن بوده و به شکل دیواره ای بدون سقف می‌باشند. از این نوع مخازن بدلیل نبود سقف و تماس سیال با محیط بیرون برای ذخیره سازی موادی استفاده می‌گردند که:
۱- میزان فراریت آنها بسیارکم باشد، زیرا بالا بودن میزان فراریت باعث تبخیر و اتلاف ماده می شود
۲- خاصیت اشتعال زایی نداشته باشند، زیرا امکان بروز آتش‌سوزی بوجود می آید
۳- مواد گران قیمتی نباشند، زیرا امکان آلوده شدن ماده وجود دارد مگر آنکه خالص بودن سیال اهمیت چندانی نداشته باشد و یا قبل از استفاده تصفیه شود.
این دسته از مخازن ذخیره‌سازی عموماً دارای اندازه‌های بزرگی هستند. تانک‌های باز معمولاً در محدوده قطرهای تا ۷۰ متر و عمق تا ۷ متر و بعضاً بزرگتر ساخته می‌شوند. جنس این مخازن ممکن است از استیل، بتون و… باشد.
از جمله موادی که در این مخازن ذخیره می شوند آب، آب نمک، کودهای شیمیایی که به شکل دوغاب هستند و … می تواند نام برد. مخازن ذخیره آب نمک در واحدهای کلرآلکالی پتروشیمی ها از این نمونه هستند.

۲- مخازن با سقف ثابت

این مخازن در مواردی بکار می‌روند که:
۱- فشار بخار مایع ذخیره شونده کم و یا ناچیز باشد
۲- ماده مورد نظر آتشگیر یا سمی بوده و یا خلوص آن اهمیت داشته باشد.
لازم به ذکر است که چنانچه فشار بخار سیال ذخیره شده بالا باشد، تمایل زیاد مایع به تبخیر، سبب تشدید پدیده‌ای به نام اتلاف تنفسی در این نوع مخازن می‌گردد که سبب از بین رفتن مقادیری از مواد شده و در صورتیکه مواد سمی و یا آتشگیر باشند، مسائل و مشکلات ایمنی و محیط زیستی را نیز به همراه خواهد داشت.
این نوع از مخازن دارای دیواره‌ای استوانه‌ای شکل با کف و سقف می‌باشند. غالباً کف آنها را صاف و سقف را به اشکال مخروطی و گنبدی میسازند.
نسبت ارتفاع به قطر در طراحی این مخازن مهم می‌باشد، و برای بدست آوردن این نسبت نکات مختلفی مورد توجه قرار می‌گیرد. به عنوان مثال عواملی چون کم بودن فضای موجود برای نصب مخزن، زیاد بودن فراریت ماده‌ای که باید در مخزن ذخیره شود و بالا بودن سرعت ته‌نشین شدن مواد می‌تواند دلایلی برای انتخاب مخازنی با قطر کمتر و ارتفاع بیشتر گردد. تحمل کم خاک زیر مخزن می‌تواند دلیلی برای انتخاب یک مخزن با قطر بالا و ارتفاع کم باشد.
از جمله موادی که در این مخازن ذخیره می‌گردد به آب و ترکیبات سنگین مانند آکریل آمید، دی اتیل پیروکربنات، دی ایزو پروپیل فلوئوروفسفات، کاستیک، نفت کوره، Soil و موادی از این قبیل می‌توان اشاره نمود.

۳- مخازن با سقف شناور

این مخازن داری دیواره‌ای استوانه‌ای شکل، کف و سقف شناور می‌باشند. دو نوع از این مخازن طراحی و ساخته می شوند:
۱-مخازن سقف شناوری که سقف ثابت ندارند و سقف شناور با فضای باز در ارتباط است و اصطلاحا مخازن سقف شناور از نوع خارجی یا EFRT نامیده می شوند.
۲-مخازن سقف شناوری که علاوه بر سقف شناور به یک سقف ثابت نیز مجهز هستند و اصطلاحا مخازن سقف شناور از نوع داخلی یا IFRT نامیده می شوند.
تفاوت اصلی این دو نوع مخزن در وجود یک سقف ثابت است و بهمین دلیل هر یک از این انواع مخازن کاربرد مخصوص به خود را دارا می‌باشد. هر دو نوع آنها برای موادی مورد استفاده قرار می گیرند که میزان فراریت مواد ذخیره شده در آنها بالا و فشار بخار در حدود psig5/0 باشد و در صورتیکه ماده مورد نظر خواص سمیت و آتشگیری کمی داشته باشد از نوع EFRT و در صورت بالا بودن سمیت و یا آتشگیری ماده مورد نظر از IFRT استفاده خواهد گردید. از جمله مزیت های سقف ثابت روی سقف شناور :
۱-محافظت سقف شناور و سیستم های آب بندی از عوامل جوی مانند باران، برف و باد
۲-جلوگیری کامل از نشت مواد سمی و آتش گیر
۳-امکان اعمال فشار مثبت روی سقف شناور به کمک گاز ازت به منظور جلوگیری از نوسان و کج شدن سقف شناور
سقف شناور روی سطح مایع قرار گرفته و زمانی که ارتفاع سطح مایع در مخزن به هر دلیلی مثل پر کردن و خالی کردن مخزن و یا شرایط عملیاتی تغییر می کند، سقف شناور نیز بالا و پایین می رود. قرار گرفتن سقف شناور بر روی سطح مایع سبب می‌گردد که فشار بر روی سطح مایع زیاد گردد و این افزایش فشار از میزان فراریت ماده ذخیره شده می‌کاهد چراکه بالاتر بودن فشار فضای روی سیال نسبت به فشار بخار مایع باعث جلوگیری از تبخیر ماده می شود. موادی چون نفت خام را در EFRT? و متانول، MTBE، و … را در IFRT ذخیره می کنند.