شبکه خدمات نوآوری بومرنگ به‌عنوان کارگزار تبادل فناوری یک شرکت متقاضی، در نظر دارد در زمینه رفع نیاز فناورانه "اختلاط روغن (Blending)" با کلیه افراد و شرکت‌های توانمند برای رفع این مسئله، تعامل و همکاری نماید.

ارسال پاسخ

شماره درخواست : REQ968252355
تاریخ اعلام : 96/03/08
تاریخ انقضا : 96/05/09


عنوان نیاز فناورانه :

اختلاط روغن (Blending)

پیشینه موضوع :

اختلاط سیالات ویسکوز همواره یکی از چالش‏ های علوم مهندسی بوده و تلاش‏ های قابل‌توجهی برای رسیدن به اختلاط کامل انجام شده است. Bakker در مطالعات و بررسی‏ های آزمایشگاهی تأثیر دو نوع همزن توربینی و هلیکس را بر اختلاط سیالات ویسکوز بررسی نمود و الگوی جریان و رئولوژی سیال را محاسبه کرد. همچنین زمان لازم برای اختلاط را به صورت مقایسه‎ای برای دو نوع همزن فوق ارائه نمود. نتایج مطالعات وی که توسط بسیاری از محققین دیگر نیز ارائه شده است نشان داد که نوع همزن تأثیر قابل‌ملاحظه‌ای بر سرعت و کیفیت اختلاط سیالات ویسکوز دارد و این پارامتر می‏ تواند به‌عنوان یکی از ابزارهای بهبود اختلاط مورد ارزیابی بیشتر قرار گیرد. شکل 1 تصویر شکل هندسی همزن‏ هایی که وی مورد استفاده قرار داد را نشان می‏ دهد.

 

شکل 1- تصویر شکل هندسی همزن‏ هایی که Bakker برای بررسی اختلاط سیالات ویسکوز مورد استفاده قرار داد.

 

همزن‏ های هلیکس یک جریان آرام شعاعی ایجاد می‏ نمایند که در فرایند اختلاط سیالات ویسکوز بسیار تأثیرگذارتر از سایر همزن‏ ها عمل می‏ کند. Intermig Impeller ها نیز توسط بسیاری از محققان بررسی شده‎اند و تأثیر آن‌ها بر میزان و شدت اختلاط سیالات ویسکوز با روش ‏های مختلف تصویربرداری تعیین شده است.

یکی دیگر از عوامل تأثیرگذار در اختلاط سیالات ویسکوز، هندسه مخزن اختلاط است. نصب جت‏ ها و نازل‏ های پاشش سیال ویسکوز به درون سیال ویسکوز دیگر یا مخلوط سیالات ویسکوز نیز به‌عنوان یکی دیگر از روش ‏های جایگزین مطرح است. شکل 2 تصویر برخی از این نازل‎ها را نشان می ‏دهد.

 

شکل 2- تصویر برخی از نازل‎های جت‏ پاش برای اختلاط روغن‏ های ویسکوز.

 

اختلاط سیالات با استفاده از امواج ماورای صوت نیز یک روش کم هزینه و قابل بررسی است. این امواج باعث افزایش نفوذ یک سیال در توده سیال دیگر می‌شود و اختلاط کامل‏ تری در زمان کوتاه ‏تر ایجاد خواهد شد. شکل 3 تصویر جریان‎های ادی در اختلاط سیالات ویسکوز با استفاده از امواج ماورای صوت را نشان می‎دهد.

 

شکل 3- تصویر جریان‎های ادی در اختلاط سیالات ویسکوز با استفاده از امواج ماورای صوت.

مخلوط‌کننده‌های جتی به دلیل برخورداری از برتری‌هایی که دارا می‌باشند، در حال جایگزینی با سایر مخلوط‌کننده‌های همزن‌دار می‌باشند و بررسی پارامترهای تأثیرگذار در این مخلوط‌کننده‌ها دارای اهمیت است. قطر نازل در شدت‌های حجمی‌ متفاوت جریان جت‌شونده و زاویه تزریق جت در بازده اختلاط تأثیر گذارند. در یک مخزن استوانه‌ای با ضریب شکل برابر یک (h/D=1) و تزریق جت از مرکز سقف مخزن، افزایش قطر نازل در یک جریان حجمی ثابت منجر به افزایش زمان اختلاط می‌شود، ولی این روند صعودی با افزایش شدت حجمی جریان جت‌شونده، کاهش می‎یابد. زمان اختلاط به زاویه تزریق جت بستگی دارد و تزریق با زاویه 20 و 30 درجه از مرکز سقف مخزن، دارای بلندترین طول‌های جت و کوتاه‌ترین زمان اختلاط است؛ زیرا با افزایش طول جت، زمان اختلاط کاهش می‎یابد درحالی‌که زاویه‌های تزریق 10 و 45  درجه دارای کمترین زمان اختلاط می‌‌باشند.

شرح نیاز فناورانه :

 

روغن‏ های ویسکوز با دانسیته 1/19-1/05 kg/L و گرانروی cp 8-100 به‌عنوان خوراک یک واحد تولیدی در مخازن ذخیره ‏سازی، نگهداری و برای مصرف به نسبت مشخص‌شده‌ای با یکدیگر مخلوط می‏ شوند. حدود 15 نوع روغن مختلف با نسبت ‏های متفاوت مجموعه خوراک این واحد را تشکیل داده و سه مخزن ذخیره‏ سازی (هریک m3 3000) مجهز به کویل‏ های حرارتی و چهار مخزن اختلاط (هریک m3 600) مجهز به کویل‏ های حرارتی در حال بهره‏ برداری هستند. در حال حاضر مصرف روزانه این واحد حدود 100 تن و پس از اتمام طرح توسعه، به حدود دو برابر افزایش خواهد یافت. برحسب نوع محصول تولیدی، خوراک‏ های مختلف با نسبت متفاوت مورد استفاده قرار می‏ گیرند. برخی از محموله ‏های خوراک در مخازن ذخیره‏ سازی می‌شوند، برخی به مخازن اختلاط تزریق می‌شوند، برخی از طریق اختلاط سیال چند مخزن و یا چند مخزن اختلاط به دست می‌آیند و برخی (برحسب نیاز و محدودیت زمان) به‌صورت مستقیم به خط لوله نهایی تزریق می‏ شوند؛ اما با توجه به محدود بودن تعداد مخازن ذخیره ‏سازی، نیاز فوری به مصرف و همچنین اختلاط سریع با یک یا چند خوراک (روغن) دیگر، اختلاط روغن‏ ها به‌طور کامل انجام نمی‌شود و یک خوراک غیر همسان به سمت واحدهای فرایندی ارسال می‌شود و مشکلات متعددی را فراهم می آورد. شکل 4 تصویری از اختلاط ناقص سیالات ویسکوز پس از همزدن را نشان می‌دهد.

شکل 4- تصویر اختلاط ناقص سیالات ویسکوز پس از همزدن.

 

هدف از معرفی این مسئله، ارائه یک روش اجرایی برای اختلاط کامل روغن‏ های خوراک است که از طرق مختلف و بدون برنامه قبلی (برحسب نیاز فرایندی) به موقعیت‏ های مختلف سیستم ذخیره‏ سازی و اختلاط تزریق می‏ شوند. محدودیت‏ های طرح پیشنهادی عبارت‌اند از (1) عدم نیاز به کار تعمیراتی گرم (مانند برش‎کاری و جوشکاری)، (2) عدم نیاز به تمیزکاری سطح از روغن‏ های ویسکوز، (3) عدم نیاز به تخلیه هیچ‏ یک از مخازن ذخیره ‏سازی و اختلاط، (4) عدم Shut Down فرایند، سیستم ذخیره‏ سازی و اختلاط و (5) عدم ایجاد محدودیت‎های کوتاه‌مدت و بلندمدت در دریافت محموله‏ های سفارش داده شده به نقاط مختلف سیستم ذخیره ‏سازی و هدایت خوراک. شکل 5 تصویر شماتیک مخازن واحد صنعتی موردنظر و اتصالات و خطوط لوله هدایت و چرخش سیال را نشان می‌دهد.

شکل 5- تصویر شماتیک مخازن واحد صنعتی موردنظر و اتصالات و خطوط لوله هدایت و چرخش سیال.

 

ساختار مخازن از نوع سقف ثابت، دارای یک مسیر ونت گازهای محلول در مرکز سقف، سه Hand Hole در سقف، دو Man Hole در سقف، دو Man Hole در جداره کف مخزن و مجهز به سیستم سیرکولاسیون (مکش از جداره کف و تخلیه به مرکز مخزن) است. قطر مخازن اختلاط و ارتفاع آن‌ها به ترتیب 9 و 10 متر بوده و کویل‎های بخار در فاصله 30 سانتی متر از کف مخزن تعبیه شده‎اند. قطر مسیرهای تزریق و خروج روغن 2 تا 5 اینج است. شکل 6 تصویری از جزئیات ظاهری مخازن این واحد را به‌صورت شماتیک نشان می‎دهد.

 

شکل 6- تصویر شماتیک جزئیات ظاهری مخازن واحد موردنظر.

 

هریک از مخازن ذخیره و اختلاط مجهز به دو کویل حرارتی بخار آب در کف برای افزایش دمای روغن و بهبود جریان‏ پذیری آن هستند. عدم گردش مناسب و عدم اختلاط مناسب روغن در مخازن اختلاط باعث انعقاد ترکیبات آسفالتنی موجود در خوراک و تشکیل لجن در اطراف کویل‌های حرارتی و کاهش انتقال حرارت شده است. اغلب مخازن مجهز به سیستم عایق حرارتی هستند و برخی از آن‌ها که فاقد این سیستم می‌باشند در آینده نزدیک به عایق حرارتی مجهز خواهند شد. تمام مخازن مجهز به نردبان مارپیچی و سیستم تزریق فوم آتش‌نشانی به بخش فوقانی مخزن (زیر سقف) می ‏باشند. اطلاع از ساختار مخزن می ‏تواند در انتخاب راهکار اجرایی مناسب تأثیرگذار باشد. شکل 7 تصویر و شماتیک کویل‎های حرارتی کف مخازن را نشان می‏ دهند.

شکل 7- تصویر و شماتیک کویل‎های حرارتی کف مخازن.

 

شکل 8 فرایندهای مؤثر عمده در اختلاط خوراک ویسکوز را نشان می‎دهد.

شکل 8- فرایندهای مؤثر عمده در اختلاط خوراک ویسکوز

 

اختلاط نامناسب خوراک‏ های ویسکوز در مخازن اختلاط، خطوط انتقال و همچنین فرصت ناکافی برای اختلاط کامل اجزای خوراک از طریق روش‏ های اختلاط موجود (مثلاً سیرکولاسیون مخازن) باعث شده است که خوراک ورودی به فرایندهای پایین‏ دستی به‌صورت هموژن و یکنواخت نباشد و مشکلات متعددی در فرایند و کیفیت محصول حاصل شود. با توجه به محدودیت مخازن ذخیره، مخازن اختلاط، زمان اختلاط و غیرقابل‌پیش‌بینی بودن نوع خوراک جدید سفارش داده شده (حمل به مخازن از طریق تانکر) و نوع خوراک موردنیاز برای مصرف، اختلاط مناسب انواع روغن‏ ها در موقعیت‏ های تزریق مختلف و با محدودیت زمانی مختلف تاکنون امکان‏ پذیر نشده است.

فازهای پروژه و یا برنامه اجرایی :

 

  • فاز اول - دریافت پروپوزال‌ها (حداکثر 9 مردادماه 96)
  • فاز دوم- داوری پروپوزال‌ها و تعیین پروپوزال منتخب (حداکثر 27 مردادماه 96)

حوزه های کلیدی موفقیت :

 

راه‌حل‌ها و پیشنهادها باید الزامات زیر را رعایت نمایند:

 

  • همخوانی فناوری موردنیاز با طرح توسعه آتی این شرکت. (در این طرح توسعه، بدون افزوده شدن تعداد مخازن، حجم تخلیه خوراک و مصرف آن حدوداً دو برابر خواهد شد و انتظار می‏ رود که این موضوع در روش پیشنهادی لحاظ گردد).
  • موضوعات خوردگی، رسوب‌گذاری، تجمع گاز در مسیر جریان، کاویتاسیون، فرسایش و انسداد مسیر در روش اجرایی پیشنهادی منظور گردد و برای خطرات احتمالی برنامه جامعی تدوین شود.
  • در روش پیشنهادی، اختلاط روغن باید به‌صورت یکنواخت و هموژن صورت پذیرد به‌گونه‌ای که رفتار راکتور یکنواخت (دما، فشار، دوده نزدن روی سطح نسوزها، یکنواختی شعله) گردد.
  • در روش پیشنهادی، موازین زیست‌محیطی لحاظ گردد.

 

  • فرمولاسیون نوع و مقدار روغن در خوراک توسط کارفرما تهیه خواهد شد و صرفاً سخت‌افزار اجرای اختلاط مورد درخواست است.

 

رویکردهای قابل بررسی :

 

راه‌حل‌های پیشنهادی برای حل مسئله

(راه‌حل‌های پیشنهادی لزوماً محدود به پیشنهادهای زیر نخواهد بود)

  • استفاده از همزن‎های غوطه‎ور در مخازن و طراحی پره‏ ها، زاویه، تعداد، عمق نفوذ، سرعت چرخش. (شکل 9 تصویر انواع همزن را نشان می‏ دهد که در سیالات نیوتنی و غیر نیوتنی مورد استفاده قرار می‎گیرند. تعیین مناسب‏ ترین ساختار هندسی برای اختلاط سیالات ویسکوز می‏ تواند تأثیر قابل‌توجهی در اختلاط و کاهش زمان اختلاط داشته باشد).
  • استفاده از همزن‏ های جداری در مخازن و طراحی پره ‏ها، زاویه، تعداد، عمق نفوذ، سرعت چرخش.
  • استفاده از همزن‌های عمودی در مخازن و طراحی پره‏ ها، زاویه، تعداد، عمق نفوذ، سرعت چرخش. (این همزن‎ها به طرق مختلف رژیم جریان داخل مخازن ذخیره‏ سازی را تغییر می‌دهند و باعث اختلاط سیالات می‎گردند. زاویه نصب و چرخش این همزن ‏ها، عمق آن‌ها در مخازن، سرعت چرخش، فاصله پروانه ‏های مختلف نصب‌شده روی شافت و سایر عوامل، تأثیرات قابل‌توجهی بر شدت اختلاط و زمان رسیدن بر اختلاط کامل دارند. شکل 10 تصویر الگوهای جریان در مخازن مجهز به این همزن‎ها را نشان می‎دهد).
  • استفاده از تجهیزات ویژه در سیرکولاسیون جریان
  • تغییر آرایش سیرکولاسیون جریان
  • استفاده از میکسرهای درون‌خطی در خطوط لوله و طراحی پره‏ ها، زاویه، تعداد، طول، سرعت چرخش.
  • تغییر روش حرارت ‏دهی مخازن و کاهش تمایل روغن به تشکیل لجن
  • استفاده از روش‏ های امواج مافوق صوت برای اختلاط فازها.
  • تلفیقی از دو یا چند روش فوق

شکل 9- تصویر انواع همزن که در سیالات نیوتنی و غیر نیوتنی.

 

شکل 10- تصویر الگوهای جریان در مخازن مجهز به همزن‎های چند مرحله ‏ای.

رویکردهای غیر قابل قبول :

 

  • طرح‌هایی که منجر به تغییر زیرساخت‌های اساسی برج شود.
  • روش ‏هایی که نیازمند انجام کار تعمیراتی گرم (مانند جوشکاری و برشکاری) باشند.
  • روش‏ هایی که نیازمند Shut Down واحد یا خارج از سرویس شدن هریک از مخازن ذخیره و اختلاط باشند.
  • روش‌هایی که نیازمند Degreasing یا روغن‏ زدایی از لوله و مخازن باشند.
  • روش‏ هایی که نیازمند تخلیه هریک از مخازن و خطوط لوله می‌باشند.
  • استفاده از روش اختلاط با حباب دهی.
  • تغییر نوع سیستم پمپاژ فعلی (به دلیل عدم امکان تهیه قطعات جانبی).
  • روش‏ هایی که اجرای آن‌ها باعث اختلال در تخلیه روزانه محموله‏ های سفارش داده شده به موقعیت‎های مختلف سیستم گردد.
  • استفاده از فلومترهای متعدد در خطوط لوله انتقال و سیرکولاسیون؛ زیرا تعداد فلومترها بسیار محدود بوده و صرفاً در مسیر نهایی خروجی از مخازن قرار داشته‌اند و هیچ ‏یک از مخازن مجهز به فلومتر نمی‌باشند. همه مخازن دارای سیستم راداری سنجش ارتفاع سیال هستند.
  • روش‌هایی که بر اساس تجربه یا تحلیل ذهنی و بدون محاسبات مهندسی ارائه گردند.

موارد مورد نیاز در پیشنهادات :

 

کلیه موارد زیر در طرح ارائه‌شده باید مشخص شوند:

  • تشریح کلیه مراحل فنی.
  • تشریح خروجی­ های حاصل از فرایند.
  • جدول زمان‌ بندی و مراحل اجرای روش موردنظر.
  • هزینه­ های موردنیاز برای اجرای طرح.
  • توصیف تیم/ سازمان (رزومه علمی و اجرایی تیم یا فرد)

کلیه فناوران، شرکت های دانش بنیان، دانشگاه ها، پژوهشگاه ها و سایر شخصیت های حقیقی و حقوقی فعال در این زمینه می توانند پیشنهادهای خود را از طریق سایت(روی لینک ارسال پاسخ در انتهای این صفحه کلیک کنید) یا پست الکترونیک Proposal@boomerangtt.com ارسال نمایند.

همچنین به منظور کسب اطلاعات بیشتر با شماره های  02188398563 و 02188398543 تماس حاصل فرمائید.

تاریخ عنوان فایل عملیات
96/03/08 RFP دانلود فایل
96/03/08 Proposal Template دانلود فایل
ارسال پاسخ