buharlaşabilir akışkan içeren tanklarda hava içealım ve

buharlaşabilir akışkan içeren tanklarda hava içealım ve

KURTTEKİN®
BUHARLAŞABİLİR AKIŞKAN İÇEREN TANKLARDA
HAVA İÇEALIM VE DIŞATIM
GEREKSİNİMİNİN HESAPLANMASI
VE
BASINÇ VAKUM VENTİLİ SEÇİMİ
TEKNİK YAYIN NO : 9
Kurttekin Ltd.Şti.
Turgut Özal Bulvarı 39/2
34840 Küçükyalı
İSTANBUL
Tel.: (216) 388 62 47
Fax.: (216) 388 62 48
e-posta : [email protected] veya [email protected]
web sitesi : http://www.kurttekin.com
Akışkan içeren bir tankta kullanılacak Basınç Vakum Ventili sayısı ve boyutunu
saptamak için öncelikle o tanktaki soluma gereksinimini belirlemek gereklidir.Bir tankta
normal soluma gereksinimi iki etmenden kaynaklanır.
1. Pompalama 'dan kaynaklanan soluma
a. Tanka mal pompalanması (Basınç yaratır)
b. Tanktan mal çekilmesi (Vakum yaratır)
2. Isıl değişme 'den kaynaklanan soluma
a. Isının yükselmesi (Basınç yaratır)
b. Isının düşmesi (Vakum yaratır)
Dolum ve boşaltma debileri ve ısıl değişmelere ek olarak, tank hacmı, akışkanın
özellikleri, buharın özgül ağırlığı türü kimi etmenler de tanktaki soluma miktarını etkiler.
PETROL VE PETROL ÜRÜNLERİ İÇİN TANKLARDA SOLUMA GERESİNİMİ:
Genel uygulamada, endüstride çalışanlara yön vermek için API tarafından soluma
gereksinimini standard koşullarda m3/saat olarak veren bir standard hazırlanmıştır.Bu
standard, atmosferik basınç ve sıcaklıkta, akışkan konumunda petrol ve petrol ürünleri
içeren tüm kapalı yer üstü tanklarına uygulanabilir.
Pompalama 'dan kaynaklanan soluma:A. Parlama noktası 38 o C'ın üzerindeki petrol ürünleri
Ençok tank dolum debisindeki her m3/saat için 1.01 m3/saat'lik hava dışatımı ile
Abak.I'de gösterilen (basınç soluması) ısıl hava dışatımı toplamıdır.Tank boşaltmasında,
ençok tank boşaltma debisindeki her m3/saat için 0.94 m3/saat'lik hava içealımı ile
Abak.I'de gösterilen (vakum soluması) ısıl hava içealımı toplamıdır.
B. Parlama noktası 38o C'ın altındaki petrol ürünleri
Ençok tank dolum debisindeki her m3/saat için 2.02 m3/saat'lik hava dışatımı ile
Abak.I'de gösterilen (basınç soluması) ısıl hava dışatımı toplamıdır.Tank boşaltmasında,
ençok tank boşaltma debisindeki her m3/saat için 0.94 m3/saat'lik hava içealımı ile
Abak.I'de gösterilen (vakum soluması) ısıl hava içealımı toplamıdır.
ÖRNEK :
Tank hacmı
= 2250 m3
Parlama noktası
= 38o C'ın altında
Dolum debisi
= 100 m3/saat
Boşaltma debisi
= 120 m3/saat
Çalışma basıncı
= 40 mm ss
Çalışma vakumu
= 20 mm ss
ÇÖZÜM :
Pompaj soluması
Isıl Soluma
Toplam
Basınç
2.02x100
399
601
Vakum
0.94x120
399
511.8
Tankta kritik olan vakum olduğu için Grafikten 20 mm ss vakumda 512 m3/saat içealım
yapabilecek Basınç Vakum Ventili ölçüsü 8" olarak belirlenir. Bu ölçüdeki BVV nin 40 mm
ss basınçta 601 m3/saat dışatım yapabileceği denetlenir. Ancak, güvenlik yönünden
(gereksinimi sağlayan ölçü ve sayıda asıl ve 1 adet yedek olmak üzere) bir'den fazla aygıt
kullanma önerisi göz önünde tutularak iki adet 8" Basınç Vakum Ventili kullanımı salık
verilir.
ABAK.I (ISIL SOLUMA GEREKSİNİMİ)
Tank hacmı
(m3)
10
20
100
200
300
500
700
1000
1500
2000
3000
3180
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
25000
30000
P.N. = Parlama noktası
Vakum Soluması
(m3/saat)
P.N.>38o C
P.N.<38o C
1.69
3.37
16.9
33.7
50.6
84.3
118
169
253
337
506
536
647
787
896
1003
1077
1136
1210
1345
1480
1615
1745
1877
2179
2495
Basınç Soluması
(m3/saat)
1.01
2.02
10.1
20.2
30.3
50.6
70.8
101
152
202
303
388
472
537
602
646
682
726
807
888
969
1047
1126
1307
1378
1497
1.69
3.37
16.9
33.7
50.6
84.3
118
169
253
337
506
536
647
787
896
1003
1077
1136
1210
1345
1480
1615
1745
1877
2179
2495
Yukarıda olmayan değerler için ara değer belirlemesi (enterpolasyon) yapılabilir
Bu standardlardan tank için gerekli hava içealım ve dışatım debileri belirlendikten sonra,
Basınç Vakum Ventili grafiklerinden kullanılacak Basınç Vakum Ventili ölçüsü belirlenir.
Seçim yapılırken güvenlik yönünden bir tane Basınç Vakum Ventili kullanımından
kaçınılması salık verilir. Bunun nedeni bir adet BVV kullanımı durumunda, vakumda bir
sorun olduğunda, bu durumun ancak tank göçtüğünde anlaşılabilmesi ve kullanımda olan
tankın onarımının çok masraflı ve zaman yitirici bir işlem olmasıdır.
PETROL DIŞI ÜRÜNLER İÇİN SOLUMA GEREKSİNİMİ SAPTANMASI:Petrol dışı akışkan içeren tanklarda Basınç Vakum Ventili seçimi yapabilmek için
basınçta hava dışatım ve vakumda hava içealım miktarlarının hesaplanmasında aşağıdaki
bigilere gereksinim vardır.
A. Basınçta dışatım miktarının saptanması için;
1. Havalandırılacak buhar veya serbest gaz hacmı(m3/saat)
2. Havalandırılacak buhar veya gazın ençok sıcaklığı(o C)
3. Buhar veya gazın standard koşullarda özgül ağırlığı
4. İzin verilen ençok çalışma basıncı (mm ss)
B. Vakumda içealım miktarının hesaplanması için;
1. Gerekli özgür (serbest) hava miktarı(m3/saat)
2. Havanın ençok sıcaklığı(o C)
3. İzin verilen ençok çalışma basıncı (mm ss)
Anılan bilgiler elde edildikten sonra aşağıdaki formül kullanılarak gerekli standard hava
debileri hesaplanır.
[Gerekli standard hava debisi]=[Gerekli buhar veya özgür gaz debisi]xKö.a.xKtx1.05
Tanımlar:
Özgür gaz
= Atmosferik basınçtaki gaz
Özgür hava
= Atmosferik basınçtaki hava
Standard koşul
= 15.56 o C (60 o F) ve 1 atm (14.7 psi) salt basınç
Standard hava
= Standard koşullarda hava-1.224 Kg/m3 - 0.0764 lbs/cu.ft
yoğunlukta
Gazın özgür ağırlığı
= Standard koşullarda gazın özgür ağırlığının havanın
özgür ağırlığına oranı
Kö.a. = SQRT (Özgür ağırlık)
ABAK.III
Kt
= SQRT [(1.8xT + 492)/520]
ABAK.II
T
= Gaz sıcaklığı (o C)
Sıcaklık (o C)
- 20
- 15
- 10
- 5
0
5
10
15
20
25
30
35
ABAK.II
Kt
0.939
0.946
0.955
0.964
0.973
0.982
0.990
0.999
1.008
1.016
1.025
1.033
Ö.A.
0.20
0.30
0.40
0.50
0.55
0.60
0.65
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
ABAK.III
Kö.a.
0.477
0.548
0.632
0.707
0.742
0.773
0.806
0.837
0.866
0.894
0.922
0.949
(Sıcaklık düzeltme etmenleri)
Sıcaklık (o C) Kt
40
1.041
45
1.050
50
1.058
55
1.066
60
1.074
65
1.082
70
1.090
75
1.098
80
1.106
85
1.114
90
1.121
95
1.129
(özgül ağırlık düzeltme etmenleri)
Ö.A.
Kö.a.
0.95
0.975
1.00
1.000
1.05
1.025
1.10
1.048
1.15
1.072
1.20
1.095
1.25
1.118
1.30
1.140
1.40
1.183
1.50
1.225
1.60
1.265
1.70
1.304
ÖRNEK:
A. Basınçta dışatım ;
1. Havalandırılacak buhar hacmı 680 m3/saat
2. Havalandırılacak buharın ençok sıcaklığı 70 o C
3. Buharın standard koşullarda özgül ağırlığı 1.5
4. İzin verilen ençok çalışma basıncı 50 mm ss
B. Vakumda içealım miktarının hesaplanması için;
1. Gerekli özgür (serbest) hava miktarı 720 m3/saat
2. Havanın ençok sıcaklığı 50 o C
3. İzin verilen ençok çalışma basıncı 44 mm ss
Ö.A.
1.80
1.90
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
Kö.a.
1.324
1.378
1.414
1.590
1.732
1.871
2.000
2.121
2.236
2.345
2.449
ÇÖZÜM:
A. Dışatım (Basınç)
Abak.II'den Kt değeri 1.090, ABAK.III'ten Kö.a. değeri 1.225 olarak okunur.Formüle
uygularsak,
Gerekli standard hava = 680x1.225x1.090x1.05 = 953.37 m3/saat
B. İçealım (Vakum)
Abak.II'den Kt değeri 1.058 olarak okunur.Formüle uygularsak;
Gerekli standard hava = 730x1.058 = 772.34 m3/saat
Grafikten 44 mm ss vakumda 772.34 m3/saat hava içealabilecek Basınç Vakum Ventili
ölçüsü 6" olarak seçilebilir. Bu seçim 50 mm ss basınçta 753.37 m3/saat buhar dışatımı
için denetlenir. Ancak, güvenlik yönünden iki adet 6" Basınç Vakum Ventili kullanımı
yararlıdır.
GAZ AĞIRLIĞININ HACME ÇEVRİLMESİ:Gazın hacım yerine ağırlık olarak verilmesi durumunda aşağıdaki formül kullanılarak
ağırlık özdeş hacme çevrilebilir.
V = 23.6769xW/M
V = Hacım (m3)
W = Ağırlık (Kg)
M = Moleküler ağırlık
Örneğin 2 Kg NaOH'in hacmını bulmak istersek,
M = 22.997+16+1.008 = 40.005
V = 23.6769x2/40.005 = 1.183 m3
1 Atm basınç ve 15.6 o C sıcaklıkta özdeş hacım 1.183 m3 tür.
ABAK IV.
Tank hacmı (m3)
2.3'e kadar
2.3 - 4.5
4.5 - 13.6
13.6 - 27.3
27.3 - 54.6
54.6 - 140
Basınç Vakum Ventili Ölçüsü (")
Yeraltı tankı Yerüstü tankı
1
1.1/4
1.1/4
1.1/2
1.1/2
2
1.1/2
2.1/2
2
3
3
4
ABAK.IV'te 140 m3 e kadar olan tanklarda kullanılacak Basınç Vakum Ventillerinin enaz
boyutları belirlenmiştir.
Gerekli bir kural olarak;
-Akışkanın parlama noktası 38 o C'ın altında ise,
-Dolum işlemi sıkı ve doğrudan doğruya bağlı bir boru ile yapılıyorsa,
-Oluşabilecek hidrostatik basınç işletme basıncını aşıyorsa (bu durum bileşik kap
oluşturacak doldurma bağlantılarından kaynaklanabilir)
Basınç Vakum Ventili ölçüsü enaz dolum ve boşaltma borusu ölçüsünde olmalıdır.
YER ÜSTÜ TANKLARDA YANGINA KARŞI ACİL DIŞATIM:
Tank yapısının dayanımına bağlı olarak, normal soluma için yerleştirilen Basınç Vakum
Ventillerinin sayısı ve boyutu, yangın durumunda aşırı ısıdan dolayı oluşabilecek aşırı
buharlaşma için yeterli olmayabilir.Tankı bu durumlara karşı korumak için kimi aygıtlar
kullanılmalıdır.Bu aygıtlar, ek Basınç Vakum Ventilleri, kendinden kapanan Ölçüm Ağzı
Kapakları, kaldırmalı veya menteşeli tür adam giriş kapakları (Man hole covers) veya
büyük dışatım ventilleri olabilir.
A.B.D. de Ulusal Yangın Korunma Birliği (NFPA) tarafından belirlenen kimi kuralları
aşağıda sunuyoruz;
1. III.B sınıfı akışkan içeren, sınıf I ve sınıf II akışkanların drenaj hatları veya tank sahaları
dışında bulunan, 45.6 m3 ten büyük kapasiteli tanklarda, acil dışatım nefesliklerine
gerek yoktur.
1. 2. 1. maddede belirtilenlerin dışında tüm yerüstü tanklarında, yangın anında aşırı iç
basıncı boşaltıcı bir düzenek bulundurulmalıdır.
2. Düşey tanklarda acil tahliye düzeni, yüzer tavan, kalkabilir tavan veya tankın diğer
kesimlerine oranla daha zayıf bir tavan biçiminde olabilir.Zayıf tavan düzeninde,
bağlantıların tanktaki diğer bağlantılardan daha zayıf olması zorunludur.
3. Acil boşaltmanın normal dışatım Basınç Vakum Ventillerine yüklendiği durumlarda,
normal ve acil dışatım toplamının, düşey tanklarda çevre sacı ve dip plakanın, yatay
tanklarda çevre sacı ve yan kapak saclarının zarar görmesine engel olacak düzeyde
tutulması gerekir. Eğer tutunmaz (unstable) akışkanlar depolanıyorsa, çoğuzlaşma
(Polymerization), bozunma (decomposition), yoğunlaşma (condensation) veya
öztepkinlik (self reactivity) ten oluşan ısı ve ve gazlar da göz önünde tutulmalıdır. 5 ve 6
maddelerde belirtileceklerin dışındaki tanklarda, normal ve acil dışatımlarının toplamı
ABAK.V'te verilen değerlerin altına düşmemelidir. ABAK.V'te anılan ıslak yüzey, küre ve
küresel tanklarda, toplam alanın % 55'i, yatay tanklarda toplam alanın % 75'i veya
düşey tanklarda, düşey kabuk alanının ilk 10 m yükseklikteki kısmı olarak hesaplanır.
ABAK. V
Islak alana göre 1 Atm ve 15.6 o C'ta m3/saat olarak Özgür hava gereksinimi
m2
m3/saat
m2
m3/saat
m2
m3/saat
2
608
17
5172
70
11971
3
913
19
5780
80
12911
4
1217
22
6217
90
13801
5
1521
25
6684
110
15461
6
1825
30
7411
130
15751
7
2130
35
8086
150
16532
8
2434
40
8721
175
17416
9
2738
45
9322
200
18220
11
3347
50
9895
230
19102
13
3955
60
10971
260
19910
15
4563
5. 70.3 gm/cm2 (1 psig) üzerindeki basınçlar için tasarımlandırılmış tanklarda toplam hava
dışatım miktarı ABAK.V'e göre belirlenir, ancak toplam ıslak alan 260 m2 nin üzerinde
olursa, toplam hava dışatımı aşağıdaki formül kullanılarak belirlenir.
V = 219.86xA0.82
V = m3/saat olarak özgür hava miktarı
A = m2 olarak ıslak yüzey alanı
6. Kalımlı (Stable) bir akışkan için toplam acil dışatım debisi aşağıdaki formül ile
hesaplanır.
Vö = Vx741.28/[LxSQRT(M)]
Vö = Özgür hava (m3/saat)
V = ABAK.V'ten okunan değer
L = Buharlaşma gizli ısısı (K.Cal/Kg)
M = Moleküler ağırlık
ABAK. VI
KİMYASAL
M
LxSQRT(M)
Asetaldehid
44.05
929
Asetik asit
60.05
749
Asetik anhidrid
102.09
993
Aseton
58.08
948
Asetonitril
41.05
1110
Akrilonitril
53.05
1072
n-amil alkol
88.15
1127
Anilin
93.12
997
Benzen
78.11
830
n-bütil asetat
116.16
796
n-bütil alkol
74.12
1215
iso-bütil alkol
74.12
1186
Karbon disülfid
76.13
727
Klorobenzen
112.56
790
Sykloroheksan
84.16
785
Sykloroheksanol
100.16
1084
Sykloroheksanon
98.14
902
O-diklorobenzen
147.01
808
Cis-dikloroetilen
96.95
748
Dietilamin
73.14
779
Dimetil astamid
87.12
1110
Dimetil amin
45.08
932
Dimetil formamid
73.09
1178
Dioksan
88.10
922
Etil asetat
88.10
819
Etil alkol
46.07
1388
Etil klorid
64.52
745
Etilen diklorid
98.97
757
Etil eter
74.12
727
Furan
68.07
756
Furfural
96.08
1089
Gazolin
96.00
762-816
n-heptan
100.20
767
n-heksan
86.17
743
Hidrojen siyanid
27.03
1248
Metil alkol
32.04
1490
Metil etil keton
72.10
901
Metil metakrilat
100.14
795
n-oktan
114.22
786
n-pentan
75.15
722
n-propil asetat
102.13
814
n-propil alkol 60.09
1274
164.40
İso-propil alkol
60.09
1236
Tetrahidro furan
72.10
792
Toluen
92.13
832
Vinil asetat
86.09
850
O-xylene
106.16
853
Diğer kimyasallar için Chemistry Handbook 'a bakınız.
L (KCal/Kg)
140
96.66
98.32
124.43
173.32
147.02
120.00
103.32
93.88
73.88
141.10
137.76
83.32
74.44
85.55
108.32
91.10
66.67
76.10
91.10
118.88
138.88
137.76
98.32
87.21
204.42
92.77
76.10
84.44
91.66
111.10
77.77-83.30
76.66
80.00
238.87
263.30
106.10
79.43
73.32
85.00
80.55
159.40
93.30
86.66
91.66
82.77
Yukarıda, Wh =(R2th)0.3 ; Wc =(Rctc)0.6
Belirsizlikler için API 650 Appendix F'e bakınız)
Eldeki bir tank için Basınç Vakum Ventili set değerlerinin belirlenmesinde API 650'ye göre
aşağıdaki basınç değerlerinin aşılmamasına özen gösterilmelidir.
i) P1 = (11260 x A x Tan ø/D2) + 8xth
P1 = Tasarım iç basıncı (mm ss)
A = Yukarıdaki şekillerde gösterilen ve basıya dayanan alan (cm2)
ø = Tavan sacının yatayla yaptığı açı (derece)
D = Tank çapı ( m)
th = tavan sacı nominal kalınlığı (mm)
ii) P2 = (0.262xW/D2) + 8xth
P2 = Taban sacının Uplift'i yönünden ençok tasarım basıncı (mm ss)
W = Tavan sacının toplam ağırlığı (Kg)
D = Tank çapı ( m)
th = tavan sacı nominal kalınlığı (mm)
iii) Pf = 1.6xP1 - 4.8xth
Pf = Yıkım basıncı (mm ss)
th = tavan sacı nominal kalınlığı (mm)
Ençok set basıncı 0.8xPf 'ten düşük tutulmalıdır.
M3/SAAT HAVA DEBİSİ
(AIR FLOW IN CU.MT/hr)
M3/SAAT HAVA DEBİSİ
(AIR FLOW IN CU.MT/hr)