​مخازن ذخیره Storage Tank

در ابتدا باید به این نکته اشاره کرد که در صنایع به منظور ذخیره سازی مواد از دو تجهیز تحت عنوان درام و تانک استفاده می‌شود.
درام‌ها ظروف استوانه‌ای شکل می‌باشند که بصورت عمودی و یا افقی نصب می‌شوند و می‌توانند بر روی زمین و یا زیر زمین قرار بگیرند. درام‌ها دارای ابعاد کوچکتری نسبت به تانک‌ها می‌باشند و مدت زمان ماندن یک جریان مداوم در آنها معمولا از چند دقیقه تجاوز نمی‌کند. درام‌ها در طول فرایند، قبل و یا بعد از دستگاه‌های فرایندی نصب می‌شوند. تانک‌ها ابعاد بزرگتری دارند، به شکل استوانه‌ای و کروی می‌باشند و بر روی زمین قرار می‌گیرند و مدت زمان ماندن سیال در آنها از چندین ساعت تا چندین روز متغیر است.















از تانک‌های ذخیره به منظور ذخیره سازی سیالات مختلف نظیر نفت خام، مواد هیدروکربنی، آب و گاز استفاده می‌گردد. این نگهداری شامل ذخیره سازی مواد اولیه، محصول، و یا جریانات میانی برای یک بازه زمانی معین می‌شود. بر طبق یک دیدگاه کلی می‌توان گفت که ساختن، تقسیم بندی و نام گذاری تانک‌های ذخیره بر اساس فشار و نوع سیال مربوطه استوار می‌باشد که مخازنی با اشکال هندسی مختلف را ایجاد می‌کند.

 انواع تانک‌های ذخیره Storage Tank

تانک‌های ذخیره از نظر فشار کارکرد به دو دسته اتمسفریک و تحت فشار تقسیم بندی می‌شوند و بطور کلی از نظر شکل ظاهری در سه گروه زیر قرار می‌گیرند:

·      مخازن ذخیره استوانه‌ای (Cylindrical Tank)
·      مخازن ذخیره کروی (Spherical Tank)
·      مخازن ذخیره گلوله‌ای (Bullet Tank)

مخازن ذخیره اتمسفریک شامل انواع مخزن‌های استوانه‌ای می‌شوند و مخازن تحت فشار شامل مخزن‌های کروی و گلوله‌ای هستند.
 

 مخازن ذخیره استوانه‌ای Storage Tank

این مخازن ذخیره به شکل استوانه‌ای ساخته می‌شوند. عامل اصلی تقسیم بندی و نام گذاری مخازن ذخیره استوانه‌ای براساس نوع سقف آنها می‌باشد که به چهار دسته زیر تقسیم بندی می‌شوند:
• مخازن ذخیره Storage Tank بدون سقف (Pancake Roof Tank).
•  مخازن ذخیره Storage Tank سقف ثابت (Fixed Roof Tank).
• مخازن ذخیره Storage Tank سقف شناور (Floating Roof Tank)
• مخازن ذخیره Storage Tank سقف ثابت با سقف شناور داخلی (Floating – Fixed Roof Tank)
​​​​​​​
نوع دیگری از مخازن ذخیره Storage Tank استوانه‌ای تحت عنوان مخازن ذخیره سرد (Cryogenic Tank) وجود دارد که در ادامه معرفی می‌گردد.

مخازن ذخیره بدون سقف

 این نوع مخازن ذخیره Storage Tank بدون سقف هستند و معمولا دارای ارتفاع ۴ متر و قطر ۵۰ متر می‌باشند که از آنها به منظور ذخیره آب که تبخیر آن اهمیت ندارد استفاده می‌شود و در اصطلاح به مخزن آب خام (Raw Water) معروف است.

مخازن ذخیره سقف ثابت

 این نوع مخازن ذخیره Storage Tank دارای سقف ثابت می‌باشند و از آنها برای ذخیره سازی گازوئیل، مازوت و بطور کلی سیالاتی که دمای تبخیر بالایی دارند استفاده می‌شود. مخزن سقف ثابت در دو نوع زیر ساخته می‌شوند:

·      مخازن ذخیره Storage Tank سقف مخروطی (Cone Type)
·      مخازن ذخیره Storage Tank سقف گنبدی (Dome Type)

مخازن ذخیره Storage Tank سقف مخروطی بر روی سازه فلزی که ترکیبی از Rafter و Girder می‌باشد قرار می‌گیرند و این سازه فلزی نیز بر روی ستون‌ها و یا پایه‌های ثابت مستقر می‌شود. معمولا از این مخازن ذخیره برای حجم‌های بیشتر از ۱۵۰۰۰ متر مکعب استفاده می‌شود.















در مخازن ذخیرهStorage Tank  سقف گنبدی، سقف بدون ستون و بر روی سازه که به بدنه متصل شده قرار می‌گیرد. معمولا از این مخازن برای حجم‌های کم استفاده می‌شود و به همین خاطر دارای قطر کمتری نیز می‌باشند.
​​​​​​​

مخازن ذخیره سقف شناور

این نوع مخازن Storage Tank دارای سقف متحرک می‌باشند و از آنها برای ذخیره سازی مواد هیدروکربنی، بنزین، نفت سفید و بطور کلی سیالاتی که دمای تبخیر پایینی دارند استفاده می‌شود.
















سقف این نوع مخزن Storage Tank بصورت شناور عمل می‌کند و متناسب با افزایش و کاهش ارتفاع سیال درون مخزن تغییر کرده و بالا و پایین می‌رود. این مخازن بر روی سقف خود دارای پلکانی ریل دار می‌باشند که به بدنه متصل است و توسط آن می‌توان به سقف، و در صورت خالی بودن مخزن به درون مخزن دسترسی پیدا کرد. دو نوع پر کاربرد مخزن‌های سقف شناور عبارتند از:
​​​​​​​
·     مخازن ذخیره Storage Tank سقف ماهی تابه‌ای شکل (Pan Type).
·    مخازن ذخیره Storage Tank سقف خزینه دار (Pontoon Type)

سقف نوع پن، مسطح بوده و از فولاد ساخته می‌شود. دارای پایه‌های عمودی می‌باشد که به محیط سقف متصل هستند. عیب این سقف در این است که به محض سوراخ شدن غرق می‌شود.
در سقف نوع پانتون، خزينة جعبه مانند و تو خالی پیرامون سقف نصب شده و آنرا شناور کرده است. مزیت این سقف در این است که با سوراخ شدن، یک یا چند خزینه غرق نخواهد شد.
بطور کلی به این نوع مخزن ذخیرهStorage Tank ، مخازن سقف شناور خارجی (External Floating Roof) می‌گویند.
 

مخازن ذخیره سقف ثابت با سقف شناور داخلی

این نوع مخازن ذخیره Storage Tank بصورت ترکیبی از مخزن سقف ثابت و مخزن سقف شناور ساخته می‌شوند. از آنها برای ذخیره سازی سیالات سمی و آتش گیر و بطور کلی سیالاتی که دمای تبخیر آنها در فشار اتمسفریک پایین است استفاده می‌شود. هنگامی که فقدان از دست دادن سیال اهمیت می‌یابد و همچنین سیال از نظر اشتعال و آلودگی مشکل زا می‌باشد، بکارگیری این نوع مخزن ذخیره اولویت می‌یابد. مخازن استوانه‌ای سقف ترکیبی به دو دسته زیر تقسیم می‌شوند:

·     مخازن ذخیره Storage Tank سقف مخروطی - شناور (Floating - Cone Type)
·     مخازن ذخیره Storage Tank سقف گنبدی - شناور (Floating - Dome Type)

معمولا سقف شناور داخلی از جنس آلومینیوم می‌باشد. برای ظرفیت‌های بالا از سقف ثابت مخروطی و برای ظرفیت‌های پایین از سقف ثابت گنبدی استفاده می‌شود.
بطور کلی به این نوع مخزن ذخیره، مخازن سقف شناور داخلی (Internal Floating Roof) می‌گویند.

 مخازن ذخیره سرد Cryogenic Tank

برای ذخیره کردن مواد سرد از تانک‌های دو جداره استفاده می‌شود. این مخازن از دو تانک تو در تو تشکیل شده اند و فضای ما بین دو تانک را توسط عایقی بنام پرلیت پر می‌کنند تا از انتقال حرارت با محیط بیرون جلوگیری شود و بدین ترتیب مواد مورد نظر در شرایط سرد نگهداری شوند. از جمله مواد می‌توان به گاز مایع، نیتروژن، آمونیاک، اتیلن، و بوتادین اشاره کرد.

مخازن ذخیره Storage Tank کروی

این نوع مخازن ذخیره Storage Tank به منظور مقاومت در برابر فشار‌های بالا بکار گرفته می‌شوند و ممکن است فشاری بیشتر از ۱۰۰ پوند بر اینچ مربع را تحمل کنند، مخازن کروی جهت نگهداری بوتان، پروپان، گاز مایع، بنزین‌های سبک و بطور کلی مواد شیمیایی سبک استفاده می‌شوند.













​​​​​​​

 مخازن ذخیره گلوله‌ای
این مخازن همانند مخازن کروی جهت ذخیره سازی گازها بکار گرفته می‌شوند. مخازن گلوله‌ای به شکل درام افقی ساخته می‌شوند و معمولا در آنها برای تکیه گاه از ۳ عدد Saddle استفاده می‌شود که یکی بصورت Fix و دو تای دیگر بصورت Slide می‌باشد.
 
.

اجزای اصلی مخازن ذخیره

از اجزای اصلی مخازن ذخیره Storage Tank می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
·      ورق‌ها (Plate)
·      مکنده شناور (Floating Suction)
·      همزن (Agitator)
·      گرمکن (Heater)
·      شیر خلاء شکن (Vacuum Breaker)
·      نازل پاکسازی (Purge Nozzle)
·      نازل ریزش (Over Flow Nozzle)
·      آب بند (Seal)
·      تخلیه سقف (Roof Drain )
·      دریچه نشانگر (Gauge Hatch)
·      محفظه کف (Foam Chamber)
·      رینگ آب آتش نشانی (Fire Water Ring)

بطور کلی عمده متریالی که در ساخت اجزای مخازن  ذخیره مورد استفاده قرار می‌گیرد از جنس فولاد می‌باشد. ورق‌های مورد استفاده در کف، بدنه، و سقف مخزن معمولا براساس وزن بر واحد سطح (kg/m2) و برحسب ضخامت، ابعاد و نوع متریال سفارش داده می‌شوند و می‌بایست به وسیله كورة فولاد سازی دهان باز، کوره الکتریکی یا فرایند اکسیژن تولید شوند. کمترین عرض مورد قبول در استاندارد API برای ورق بدنه مخزن برابر ۱۸۰ سانتیمتر می‌باشد. ماکزیمم ضخامت مورد استفاده در بدنه ی مخزن ذخیره بدون لحاظ نمودن نوع متریال و مشخصات مکانیکی و شیمیایی آن، ۴۵ میلیمتر می‌باشد. ورق‌هایی با ضخامت بیش از ۴۰ میلیمتر، باید Killed و یا Normalized بوده و تست ضربه بر روی آنها انجام پذیرد.
























​​​​​​​منظور از Killed فرایندی است که در آن اکسیژن‌های آزاد جدا می‌شوند تا در هنگام جوشکاری ایجاد حفره نکند. منظور از Normalized فرایند بهبود خواص مکانیکی با سرد کردن در هوای آزاد می‌باشد که استیل به استانیت تبدیل شده و خواص داکتیل می‌یابد. اکثر جنس ورق‌ها بر اساس استاندارد ASTM می‌باشد ولی بعضی از آنها نیز بر اساس استاندارد ISO انتخاب می‌شوند.

از مکنده شناور (Floating Suction) هنگامی که نیاز به سیال کاملا تمیز باشد استفاده می‌شود. این تجهیز فراورده را از بالاترین ارتفاع سیال در داخل مخزن مکش می‌کند و بیشتر در مخازن سقف ثابت گازوئیلی و یا مخازن ترکیبی سقف ثابت - شناور بکار گرفته می‌شود. سایز این تجهیز برابر سایز لوله خروجی می‌باشد و دارای یک فلوتر است که باعث شناور ماندن وسیله بر روی سطح سیال می‌شود.

از همزن (Agitator) زمانی استفاده می‌شود که نیاز باشد سیال درون مخزن را مخلوط کرد و به هم زد. این تجهیز مخصوصا برای نفت خام بکار می‌رود و مانع از ته نشین شدن برخی از اجزای سیال مرکب داخل مخزن می‌شود.

از گرمکن (Heater) برای گرم کردن سیال داخل مخزن به منظور کاهش ویسکوزیته آن استفاده می‌شود. طراحی گرمکن بستگی به نوع سیال، حجم سیال، دمای محیط و دمای مورد نظر سیال ذخیره شده دارد و معمولا در کف مخزن نصب می‌گردد. گرمکن از نوع لوله‌ای با پره یا بدون پره می‌باشد که در داخل آن بخار داغ یا آب گرم و یا روغن حرارتی عبور داده می‌شود.

شیر خلاء شکن (Vacuum Breaker) بر روی سقف مخازن ذخیره قرار می‌گیرد و اگر در تانک، خلاء ایجاد شود عمل می‌کند و اجازه ورود هوا به داخل تانک را می‌دهد. بدین ترتیب خلاء ایجاد شده از بین می‌رود. ایجاد خلاء در تانک باعث جمع شدن مخزن به داخل خود می‌گردد.

نازل پاکسازی (Purge Nozzle) بر روی سقف تانک قرار می‌گیرد و برای تزریق گاز خنثی N2 به مخزن به منظور پاکسازی بکار گرفته می‌شود. نازل ریزش (Over Flow Nozzle) در بالای تانک و بالاتر از سطح H.L.L قرار می‌گیرد و هنگامی که سطح سیال به بالاتر از سطح H.L.L برسد، اضافه ی جریان توسط این نازل خارج می‌گردد.
H. L. L مخفف High Liquid Level می‌باشد و بالاترین سطحی است که مایع مجاز است در آن سطح قرار بگیرد. همچنین L.L.L مخفف Low Liquid Level می‌باشد و پایین ترین سطحی است که مایع در آن سطح قرار می‌گیرد.

از آب بند (Seal) در مخازن سقف شناور و برای جلوگیری از تبخیر سیال در فاصله بین بدنه و ریم سقف استفاده می‌شود.

بر روی سقف مخازن شناور یک محل تخلیه به منظور خارج سازی آب باران تعبیه شده است که به تخلیه سقف (Roof Drain) معروف است. سقف به سمت محل تخلیه دارای مقداری شیب می‌باشد و آب باران توسط یک لوله کشی داخلی به همراه اتصال گردان به خارج فرستاده می‌شود.
دریچه نشانگر (Gauge Hatch) بر روی سقف مخزن قرار دارد و توسط آن مقدار سطح سیال درون مخزن تعیین می‌گردد. همچنین می‌توان از آن به عنوان روزنه نمونه برداری (Sample Port) استفاده کرد.

محفظه کف (Foam Chamber) برای جلوگیری از آتش سوزی استفاده می‌شود. این سیستم توسط لوله کشی به شبکه ارسال کف متصل می‌باشد.
رینگ آب آتش نشانی (Fire Water Ring) برای خنک سازی بدنه تانک استفاده می‌شود. رینگ‌های آب دارای نازل اسپری هستند و دور مخزن کشیده می‌شوند. این سیستم توسط لوله کشی به شبکه آب آتش نشانی متصل می‌باشد.

بجز اجزایی که در بالا معرفی گردید می‌توان به تجهیزات ابزار دقیق جهت اندازه گیری دما و فشار، نازل Inlet جهت ورود سیال، نازل Outlet جهت خروج سیال، نازل Vent جهت تخلیه گازهای درون تانک از بالای مخزن، نازل Drain جهت تخلیه آشغالها از پایین مخزن به سمت Sump، و نازل Man Hole جهت ورود نفر نیز اشاره کرد.


 نکاتی در مورد مخازن ذخیره
به منطقه‌ای وسیع که تعداد زیادی مخازن ذخیره Storage Tank در آنجا قرار می‌گیرد مزرعه تانک (Tank Farm) می‌گویند. به محلی که مخزن ذخیره ذخیره در آنجا قرار می‌گیرد محوطه تانک (Tank Yard) می‌گویند. محوطه تانک بصورت شیب دار ساخته می‌شود تا در صورت نشت سیال، حرکت به سمت نقطه شیب باشد و در آنجا توسط یک لوله سیال خارج گردد.
با توجه به نوع سیال ممکن است لازم شود اطراف تانک Storage Tank را با دیواره‌هایی محصور کرد تا در صورت سر ریز شدن و یا نشت سیال از تانک بتوان محتوای خروجی را در فضایی نگه داشت. بنابراین به دیواره‌هایی که اطراف تانک کشیده می‌شود دیوار مهار (Dyke Wall) می‌گویند. ارتفاع دیوار مهار با توجه به حجم بزرگترین مخزن و وسعت محوطه‌ای که در اختیار است تعیین می‌شود. بر طبق استاندارد می‌بایست حجم بزرگترین مخزن را در محوطه مهار نمود. جنس دیوار مهار می‌تواند از بتون و یا خاک باشد.
در یک محوطه می‌تواند از یک تا سه تانک در کنار یکدیگر وجود داشته باشد و معمولا تعداد بیشتر از سه تانک را در یک محوطه قرار نمی‌دهند. در این شرایط مابین تانک‌ها دیواری به نام دیوار آتش بند (Fire Wall) قرار می‌دهند تا اگر نشتی از یک تانک داشتیم، ابتدا محوطه خودش را پر کند و سپس به منطقه دوم سرریز شود. بدین ترتیب می‌توان تا حدودی زمان را ذخیره نمود، اقدامات لازم را انجام داد و از وقوع حوادث احتمالی پیشگیری کرد.
در مخازن کروی بدلیل اینکه سیال گازی می‌باشد دیگر نیازی به دیوار مهار نیست اما معمولا دیواره ی کوتاهی اطراف محوطه تانک به منظور جلوگیری از نفوذ مواد قابل اشتعال به قسمت زیرین مخزن در نظر گرفته می‌شود که به آن دیوار حایل (Curb Wall) می‌گویند.

امکان بالا رفتن از تانک Storage Tank توسط نردبان (Ladder) و یا پله كان (Stair) مقدور می‌گردد. از نردبان برای مخازنی که دارای ارتفاع کم حداکثر تا ۶ متر می‌باشند استفاده می‌شود. نردبان به صورت عمودی بر روی بدنه تانک قرار می‌گیرد و در بالای تانک، دور تا دور از دستگیره جان پناه (Hand Rail) استفاده می‌شود. از پله کان برای مخازن با ارتفاع بیشتر از ۶ متر استفاده می‌شود. پله كان در اطراف تانک بصورت مارپیچی بالا می‌رود که به آن پله كان مارپیچی (piral Stair) می‌گویند. برای تانک‌های با ارتفاع تقریبی ۲۵ متر، پله كان بصورت زیکزاکی و یا با داشتن پلت فرم به سمت بالا می‌رود که به آن پله كان برجی (Tower Stair) می‌گویند. لازم به ذکر است که برای مخازن با ارتفاع زیاد می‌توان از نردبان هم استفاده نمود ولی در این حالت نردبان دارای پلت فرم است و با تغییر جهت به سمت بالا می‌رود، بدین نحو که نفر با طی کردن ارتفاع ۶ متر توسط نردبان وارد یک پلت فرم می‌شود و با تغییر جهت دادن، ارتفاع بعدی را طی می‌کند. به این نوع نردبان، نردبان مهلت دار (Space Ladder) می‌گویند.















برای محافظت مخازن ذخیره از خوردگی از رنگ و برای جلوگیری از کاهش دمای سیال از عایق پشم سنگ با دانسیته ۸۰ تا ۱۲۰ کیلوگرم بر متر مکعب با روکش آلومینیوم یا ورق گالوانیزه استفاده می‌شود.
​​​​​​​
از استانداردهای موجود در طراحی مخازن Storage Tank​​​​​​​ می‌توان به استاندارد آمریکایی ASME و API، استاندارد انگلیسی BS۵۵۰۰ و استانداردهای آلمانی و ایتالیایی اشاره کرد. اما استاندارد ASME Sec. VIII , Div , I and II و استاندارد ۶۵۰ API دارای کاربرد بیشتری می‌باشند. در کل، طراحی و ساخت مخازن به پارامتر‌های مختلفی نظیر فشار، درجه حرارت، حجم مورد مصرف، نوع فولاد، تأثیر عوامل جوی از قبیل باد، باران، برف و زلزله، و عمر مفید مقاومت مصالح و مقاومت در برابر خوردگی‌های مکانیکی و شیمیایی بستگی دارد.​​​​​​​

معرفی گروه طراحی و مهندسی فیدار

ارائه دهنده خدمات مهندسی:
​​​​​​​

خدمات طراحی مهندسی-
مطالعات امكانسنجی-
طراحی مفهومی-
طراحی پایه-
طراحی تفصیلی-
خدمات مهندسی خرید-
خدمات مهندسی اجرا و نظارت-
 مشاوره پروژه و مشاور مدیریت-

​​​​​​​









​​​​​​​
​​​​​​​​​​​​​​