با دنیای سادهتر کمپرسورهای هوا آشنا شدیم، مدلهای مختلف کمپرسور پیستونی، سانتریفیوژ، اسکرو، اسکرول، توربوکمپرسور و … رو بررسی کردیم و شناختیم. تجهیزات جانبی و حواشی مربوط به این ماشین آلات هم مرور کردیم. کمپرسور گاز فرآیندی دنیایی کاملا متفاوت با این کمپرسورهاست.
کمپرسور گاز به اختصار یا کمپرسور گاز فرآیندی، در صنایع سنگینی مثل پتروشیمی، پالایشگاهی، نیروگاه و خطوط انتقال گاز حضور داشته و برخلاف کمپرسور هوا که نقشی حمایتی، کمرنگ و واسطه دارد، بازیگر نقش اول بوده و سهمی پررنگ و کلیدی دارد. این کمپرسورها با گازهایی سر و کار دارند که خورنده هستند، رطوبت دارند، اشتعال آفرین و حساسند، یا شامل هیدروکربنهای سنگین هستند. طراحی، مواد مورد نیاز برای ساخت، آب بندیها و سیستمهای کنترلی کمپرسور گاز فرآیندی بسیار دقیق و تخصصیتر بوده و گاه ضروری است که مورد به مورد تجهیزات و قطعات کمپرسور بازنگری شده و مناسب استفادهای خاص طراحی و نصب شود.
اگر کمپرسور اسکرو را ابزار صنعتی دقیقی برای تولید هوای فشرده بشماریم، کمپرسور گاز فرآیندی ماشینی مهندسی در سطح استراتژیک است. جایی که جزئیات برای کار با گازهای واقعی و شرایط حساس طراحی میشود.
کاربرد کمپرسور گاز فرآيندی
گاز خامی که از چاه بالا آمده پر از متان، اتان، هیدروژن سولفید، کربن دی اکسید و ناخالصیهای فراوان دیگر است. کمپرسور گاز برای این گاز خام دو کاربرد عمده دارد. نخست اگر هدف انتقال گاز با خط لوله، برای فروش به شبکه یا تزریق به چاههای نفت باشد، نیازمند فشار بالا هستیم. گاز خام استخراجی معمولا مسافت زیادی را برای رسیدن به سطح زمین طی کرده و فشار پایینی دارد. گاز برای حرکت در خط لوله می بایست بر اصطکاک، افت فشار و مسیرهای طولانی غلبه کند و معمولا کمپرسورهای بین راهی یا کمپرسور خط لوله هر چند کیلومتر نصب میشود تا فشار را بالا نگاه دارد و جریان قطع نشود.
جداسازی گاز
در کاربرد دیگر، گاز خام به واحدهای جداسازی مثل واحد شیرینسازی یا تفکیک اجزای سبک و سنگین ارسال میشود. همانطور که گفته شد این گاز فشار پایینی دارد و این فشار برای ورود به واحدهای مذکور کفایت نمیکند. افزایش فشار گاز به پایداری جریان کمک کرده و راندمان واحد جداسازی را افزایش میدهد.
در واحدهای جداسازی، مانند واحد آمینه یا واحد کرایوژنیک، جداسازی اجزا به دما و فشار وابسته است. برای مثال اگر گاز فشار کافی نداشته باشد جذب H2S و CO2 توسط آمین بهینه نخواهد بود. همچنین در برجهای تفکیک برودتی نقطهی میعان به درستی کنترل نشده و راندمان فرآیند افت چشمگیر دارد. در نتیجه ضرورت است که گاز به فشاری مشخص، مثلا چند ده بار، متراکم شود و آمادهی پردازش گردد.
به طور خلاصه، بدون فشرده سازی، گاز خام نه به درستی فرآوری و نه منتقل میشود. کمپرسور گاز فرآیندی نقطهی حیاتی میانی است که جریان گاز را زنده نگاه میدارد.
انواع کمپرسور گاز
از دانستههای مربوط به کمپرسور هوای صنعتی میدانیم که پیکربندی و مکانیسمهای فشرده سازی چیست. همچنین میدانیم که کمپرسورهای پیستونی برای فشار بالا و دبی پایین و کمپرسورهای سانتریفیوژ، به عکس، برای دبی زیاد و فشارهای کمتر کاربرد دارد.
مثال ۱: وقتی گاز خامی از چاه با فشار پایین استخراج میشود، برای افزایش فشار آن به چند ده یا حتی چند صد بار از کمپرسور پیستونی استفاده میشود تا به داخل واحد شیرینسازی یا مخزن تزریق شود. کمپرسور رفت و برگشتی در هر مرحله نسبت تراکم بسیار بالایی را ممکن میسازد و تنها دغدغه مراقبت از افزایش دماست که خطرآفرین نشود. برای همین منظور بین مراحل از کولرهای میانی استفاده میشود.
مثال ۲: وقتی دبی زیاد است، مثلا گاز خروجی از واحد فرآوری که برای ورود به شبکه یا صادرات تامین شده، جریان بالا و پیوسته ضروری است. در این مصارف کمپرسور سانتریفیوژ بازیگر اصلی است. کمپرسورهای سانتریفیوژ برای جریانهای عظیم طراحی شده اند تا بدون لرزش زیاد و با راندمان مناسب حجم زیادی از گاز را در فشارهای متوسط پمپاژ کنند.
کمپرسور فرآیندی بخشی از سیستمی بسیار بزرگ است. اینترکولرها، جداکنندههای مایع، سیستمهای کنترل خودکار فشار و دما و پایش لرزش و ارتعاش همگی نقشی مهم دارند. کوچکترین خطا یا نشتی باعث آسیب جدی به تجهیزات و خطر ایمنی است. کمپرسور گاز فرآیندی از گاز طبیعی تا هیدروژن و از گاز سنتز تا آمونیاک را متراکم و منتقل میکند.
نکات جالب
مواد و متریال کاربردی معمولا ضدخوردگی هستند. برای مثال از فولاد ضدزنگ خاص یا آلیاژهای نیکل استفاده میشود تا آسیب گازهای سمی و خورنده به حداقل برسد. سیستم آب بندی هم اهمیت ویژهای دارد.
در گاز خام وجود کربن دی اکسید و هیدروژن سولفید چگالی گاز را افزایش میدهد و همین موضوع فشردهسازی را سختتر میکند. چون گاز سنگینتر است. برای همین کمپرسورهای این مرحله طراحی خاصتری دارند. این مثال یادآور آن است که گازها بسته به ترکیب و چگالی خود روی طراحی تاثیرگذارند. برای گازهای سبکی مثل هیدروژن و متان خالص، چگالی پایین عاملی است که منجر به زحمت بیشتر کمپرسور سانتریفیوژ خواهد بود. کمپرسور سانتریفیوژ باید با سرعت بالاتری بچرخد تا همان فشار را تولید کند. ولی برای گازهای سنگینتری که گفته شد کمپرسور رفت و برگشتی یا پیستونی کارآمدتر است.
در بعضی از پروژهها از ترکیب چند نوع کمپرسور استفاده میشود. مرحلهی اول کمپرسور رفت و برگشتی فشار اولیه را افزایش میدهد و بعد کمپرسور سانتریفیوژ برای انتقال نهایی وارد عمل میشود.
سازندگان کمپرسور گاز فرآیندی
اینجا برندهای جدیدی، نسبت به برندهای سازندهی کمپرسور هوای صنعتی مطرح میشود. اطلس کوپکو، گاردنر دنور، کایزر و اینگرسولرند برندهای شناختهشدهی دنیای کمپرسور هوا هستند، ولی در میان ۵ برند اول کمپرسور گاز هم جایی ندارند. از کمپرسورهای گاز معتبر و معروف میتوان به محصولات ساخت زیمنس انرژی، سریهای STC-SV و STC-SH، محصولات ساخت مان، منجمله مدلهای RG و RB برای پروژههای گاز مایع یا آمونیاک، فشرده سازی بورکهارت سوئیس با مدلهای Hyper و Laby که مخصوص گازهای سنگین، هیدروژن یا حتی کربن دی اکسید هستند، و همچنین شرکت صنایع سنگین میتسوبیشی با کمپرسورهای سری 2C و 3C که مناسب پتروشیمیها و واحدهای متانول هستند، اشاره کرد. بازار چین هم به مانند تمامی صنایع دیگر بیکار ننشسته است، همانطور که در کمپرسور هوا شرکتهای فوشنگ، لیوتک و کایشان بر پا خواستند، در کمپرسور گاز فرآیندی هم گروه بلوئر شانژی با برند شانگو کمپرسورهای سانتریفیوژ بزرگ با نام Model TZ میسازد که خیلی از پالایشگاههای خاورمیانه مشتری آن هستند.
از برندهای شناخته شدهی سازندهی کمپرسور هوا، یا به بیانی معروفترین آنها، اطلس کوپکو هم بخش گاز و فرآوری داشته و کمپرسور سانتریفیوژ مخصوص گاز تولید میکند.
