पाईप आकार

रासायनिक प्रक्रिया उद्योग वेगवेगळ्या प्रकारच्या द्रवपदार्थांसाठी आणि वेगवेगळ्या अनुप्रयोगांसाठी अनेक ऑपरेशन्समध्ये गुंतलेला असतो. जरी तत्वतः, वेगवेगळ्या सेवांसाठी पाईपलाईन आकारमानासाठी विविध मार्गदर्शक तत्त्वे आणि सूत्रे उपलब्ध असली तरी. म्हणूनच कधीकधी डिझाइन पॅरामीटर्स ठरवण्यापूर्वी संकल्पनात्मकता आवश्यक असते.

जेव्हा घरगुती पाईपिंग ते क्रॉस कंट्री पाईपलाईनमध्ये द्रवपदार्थ एका ठिकाणाहून दुसऱ्या ठिकाणी वाहून नेले जातात, तेव्हा पाईपिंग आणि फिटिंगचा खर्च जास्त असतो. पंपिंग खर्चात पाईपिंगचा आकार महत्त्वाची भूमिका बजावतो. म्हणूनच पाइपच्या आकाराची निवड महत्त्वाची बनते. तत्वतः, वेगवेगळ्या सेवांसाठी आकारमानासाठी विविध सूत्रे उपलब्ध असली तरी, पॅरामीटर्स ठरवण्यापूर्वी संकल्पनात्मकता आवश्यक असते.

पाईपलाईन आकारमान: कोणत्याही रासायनिक प्रक्रिया उद्योगात, द्रव, वायू, स्लरी इत्यादी विविध स्वरूपात विविध प्रकारचे द्रव वापरले जातात. विविध युनिट ऑपरेशन्सद्वारे उत्पादित कच्चा माल, मध्यवर्ती उत्पादन किंवा तयार उत्पादनासाठी खालील कारणांमुळे सर्व युनिट्सना पाइपलाइन आणि फिटिंग्जसह जोडणे आवश्यक असते:

१. कार्यात सुलभता

२. सामग्रीची सुरक्षित हाताळणी

३. सामग्रीचे नुकसान टाळणे

४. प्लँटची स्वच्छताविषयक परिस्थिती

उदाहरणार्थ, द्रव पदार्थ त्याच्या मोठ्या साठवण क्षेत्रापासून दिवसा साठवणुकीसाठी पंप कनेक्टिंग बल्क स्टोरेज टँक, पंप आणि दिवसा साठवण टँक आवश्यक पाइपलाइन वापरून वाहून नेला जातो. कोणत्याही पाइपलाइन कामाशिवाय रासायनिक प्रक्रिया उद्योग संकुलाची कल्पना करणे खूप कठीण आहे. उलट कॉम्प्लेक्समध्ये मोठे पाईपिंग नेटवर्क दिसते. कोणत्याही पाइपिंग नेटवर्कच्या डिझाइनमध्ये पाईपिंग मटेरियलची निवड, जाडीच्या संदर्भात तपशील, पाईप आकार, त्याचे मार्ग इत्यादी विविध क्रियाकलापांचा समावेश असतो. चर्चा पाइपलाइन आकारमानाच्या संकल्पनात्मक आधाराशी संबंधित आहे.

जरी साहित्यात विविध सूत्रे आणि अंगठ्याचे नियम उपलब्ध आहेत आणि पाइपलाइनच्या आकारमानासाठी थेट वापरले जाऊ शकतात, तरीही संबंधित रासायनिक प्रक्रिया उद्योगाच्या द्रव हाताळणीतील अनुभवाच्या संदर्भात गंभीरता टाळता येत नाही. पाइपलाइनचे जास्त किंवा कमी आकारमान प्लांट ऑपरेशन्ससाठी एक अडथळा देखील बनू शकते. स्लरी अनुप्रयोगांसाठी, मोठ्या आकाराची पाइपलाइन केवळ प्लांटचा खर्च वाढवत नाही तर ऑपरेशनल समस्या देखील निर्माण करते. त्याचप्रमाणे, लहान पाईप आकार द्रव हालचालीसाठी अधिक ऊर्जा वापरू शकतो. हे लक्षात ठेवले पाहिजे की आवश्यकतेपेक्षा मोठे पाइपलाइन आकार पाइपलाइनसह कनेक्टेड व्हॉल्व्ह, फिटिंग्ज, सपोर्टिंग स्ट्रक्चर्स इत्यादींमुळे प्लांटचा खर्च वाढवते.

कोणत्याही पाईपलाईनचा आकार बदलण्यापूर्वी अनेक घटक लक्षात ठेवले पाहिजेत. पाईपलाईनच्या आकाराचे मूलभूत तत्व त्याच्या दोन्ही टोकांमधील उपलब्ध दाब कमी होण्यावर आधारित असते. सामान्यतः विशिष्ट द्रव वेग राखण्यासाठी (उपलब्ध नियमांमधून असू शकते), उदा. पंप डिस्चार्जवर स्वच्छ पाण्यासाठी १.५ मीटर / सेकंद विचारात घेऊन त्या पाईपलाईनमधून जास्तीत जास्त शक्य द्रव प्रवाह दरासाठी, पाईपलाईनचे क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र (किंवा व्यास) मोजले जाते. या आधारावर, जवळचा व्यावसायिकरित्या उपलब्ध पाइपलाइन आकार (गणना केलेल्या मूल्याशी जवळून जुळणारा आतील व्यास) वापरण्यासाठी निवडला जातो. पाइपलाइन आकार आणि पाईप राउटिंगच्या या प्राथमिक गणनेसह, सर्व फिटिंग्ज समाविष्ट करून, सुरुवात आणि शेवटच्या बिंदूमधील दाब कमी होण्याचा निर्णय घेतला जातो. उपलब्ध दाब कमी विरुद्ध गणना केलेल्या दाब कमी होण्यानुसार जास्त किंवा कमी पाइपलाइन आकार निवडण्याचा निर्णय घेतला जातो.

सामान्यतः पाईपलाईनचा आकार मटेरियलच्या किमती आणि ऑपरेटिंग कॉस्ट (लाइन प्रेशर ड्रॉपमुळे होणारा) यांच्यामध्ये अनुकूलित केल्यानंतर केला जातो. पाईपलाईनचा व्यास जितका जास्त असेल (म्हणजेच, सुरुवातीची गुंतवणूक जास्त असेल), दाब ड्रॉप कमी असेल (म्हणून ऑपरेटिंग कॉस्ट कमी होईल) आणि उलट. वेगवेगळ्या अनुप्रयोगांसाठी वेगाचे निकष निश्चित केले जातात, ते इष्टतम डिझाइन परिस्थितींवर आधारित असतात आणि पाईपलाईनचे आकार केवळ या निकषांचा वापर करून मोजले जातात. येथे चर्चा केलेल्या काही सामान्य अनुप्रयोगांमध्ये, ही मार्गदर्शक तत्त्वे वैध नाहीत आणि विशिष्ट अनुप्रयोग समजून घेणे आणि त्यानुसार पाइपलाइनचे आकार देणे आवश्यक आहे.

द्रव प्रवाह: प्रारंभ बिंदू (नेहमी जास्त उंचीवर) आणि अंतिम बिंदू (कमी उंचीवर) यांच्यातील उंची फरकामुळे, म्हणजेच संभाव्य उर्जेतील फरकामुळे, गुरुत्वाकर्षणाखाली द्रव प्रवाहित होतो. उंची फरक प्रामुख्याने पाइपलाइन आकारमान नियंत्रित करतो. पाइपलाइन आकारमानात प्रारंभ / समाप्ती बिंदूसाठी दाब परिस्थितीचे अतिरिक्त परिणाम. उपलब्ध उंची फरक जास्त असल्यास, पाइपलाइन आकारमानासाठी उच्च द्रव वेग (म्हणजे उच्च स्वीकार्य दाब ड्रॉपसह) विचारात घेतला जाऊ शकतो. अशा स्थितीत, कमी पाइपलाइन आकार निवडला जाऊ शकतो. जर, शेवटचा बिंदू दाब प्रणालीशी जोडलेला असेल, उदा. डिस्टिलेशन कॉलम, उपलब्ध उंची फरकातून समतुल्य दाब वजा केला जाईल आणि प्रभावी उपलब्ध दाब कमी केला जाईल. अशा प्रकारे उच्च उपलब्ध उंची फरकासह देखील, दाब प्रणालीशी जोडलेल्या पाइपलाइनच्या शेवटच्या बिंदूसाठी, पाइपलाइन आकार कमी असेल. त्याचप्रमाणे जर पाइपलाइनचा प्रारंभ बिंदू व्हॅक्यूम अंतर्गत असेल, म्हणजेच बॅरोमेट्रिक कंडेन्सरमध्ये, पाइपलाइन घर्षण नुकसान कमी करण्यासाठी आणि अशा प्रकारे उपलब्ध दाब वाढवण्यासाठी उच्च व्यासाच्या पाइपलाइन निवडल्या जातात. असे अनुप्रयोग उपलब्ध दाब कमी होण्याच्या आधारावर काम करतात. केवळ आर्थिक पाइपलाइन आकार मार्गदर्शक तत्त्वांनुसार त्यांचे आकारमान करता येत नाही, म्हणजेच मटेरियल कॉस्ट विरुद्ध ऑपरेटिंग कॉस्ट ऑप्टिमायझेशन करणे.

गरम द्रव प्रवाह: गरम उकळत्या द्रवपदार्थ हाताळणाऱ्या प्रक्रिया संयंत्रांमध्ये सामान्यतः विविध समस्या आढळतात. हे प्रामुख्याने वाहत्या गरम द्रवाचे बाष्पीभवन, म्हणजेच द्रवाचे बाष्पात फेज बदल, पाईपलाईन किंवा उपकरणांमध्ये झाल्यामुळे होते. या घटनेला द्रवाचे फ्लॅशिंग असेही म्हणतात. एक सामान्य उदाहरण म्हणजे सेंट्रीफ्यूगल पंप पोकळ्या निर्माण होणे, जे कमी उपलब्ध NPSH (नेट पॉझिटिव्ह सक्शन हेड) मुळे होते. खालील दाब कमी करण्यासाठी आणि अशा प्रकारे पंप सक्शन पोर्टवर उच्च उपलब्ध NPSH प्राप्त करण्यासाठी पाइपलाइनचा आकार जास्त असणे पसंत केले जाते. त्याचप्रमाणे इतर पाइपलाइनमध्ये, प्रवाहाच्या दिशेने अचानक बदल झाल्यामुळे किंवा रेषेचा आकार कमी झाल्यामुळे दाब कमी झाल्यामुळे, गरम द्रव बाष्पीभवन होते ज्यामुळे पाइपलाइनमध्ये बाष्प फुगे तयार होतात. यामुळे निर्माण झालेल्या बाष्प आणि वाहत्या द्रवाच्या मिश्रणाने अधिक जागा व्यापली जाते आणि त्यानंतर द्रव प्रवाहात अडथळा येतो. विरघळलेल्या वायू वाहून नेणाऱ्या द्रवांच्या बाबतीतही अशाच प्रकारच्या घटना दिसून येतात, जे जास्त तापमानात विस्तारतात. या प्रकारच्या अनुप्रयोगांसाठी सामान्यतः उच्च पाइपलाइन आकारांची शिफारस केली जाते.

उपकरणे / इन्स्ट्रुमेंटेशनसाठी बायपास लाईन: विशेषत: उच्च-दाब ड्रॉप निर्माण करणारी उपकरणे / इन्स्ट्रुमेंटेशनसाठी बायपास लाईन प्रदान केली जाते (देखभाल कामाच्या दरम्यान देखील प्रक्रिया सातत्य राखण्याची सुविधा असणे). म्हणजेच प्लेट हीट एक्सचेंजर्स, कंट्रोल व्हॉल्व्ह इत्यादींना बायपास व्यवस्था प्रदान केली जाते, ज्यामध्ये सामान्यतः युनिटच्या पाइपत दोन आयसोलेशन व्हॉल्व्ह असतात आणि या युनिटच्या समांतर एक फ्लो रेग्युलेशन व्हॉल्व्ह असतो. सामान्य ऑपरेशन्समध्ये, जेव्हा द्रव मुख्य युनिट्समधून प्लेट हीट एक्सचेंजर किंवा कंट्रोल व्हॉल्व्हमधून जातो तेव्हा ते अतिरिक्त दाब ड्रॉप करते. त्यानुसार द्रव प्रवाहासाठी पुरवठा दाब अंदाजे केला जातो, जो सेंट्रीफ्यूगल पंप सारख्या कनेक्टिंग युनिटद्वारे तयार केला जातो. युनिटद्वारे तयार केलेल्या या दाब ड्रॉपच्या आधारे सेंट्रीफ्यूगल पंप निवडला जातो. कनेक्ट केलेल्या युनिटच्या बायपासिंग दरम्यान, हा अतिरिक्त दाब काढून टाकला जातो, तर चालू पंप सामान्य पंप वैशिष्ट्यांनुसार उच्च प्रवाह दर डिस्चार्ज करतो. ही परिस्थिती टाळण्यासाठी, मुख्य कनेक्टिंग युनिटच्या समतुल्य दाब निर्माण करण्यासाठी नेहमीच नियमन व्हॉल्व्हसह कमी आकाराची बायपास लाइन वापरण्याची शिफारस केली जाते.

नमुना पाइप: सामान्यतः त्याची रचना निश्चित करण्यासाठी विश्लेषणासाठी एक लहान द्रवपदार्थ गोळा केला जातो. कच्चा माल, मध्यवर्ती उत्पादन, तयार उत्पादन किंवा ते अगदी उपयुक्तता किंवा सांडपाणी असू शकते अशा प्रक्रियेच्या कोणत्याही टप्प्यासाठी ते लागू होते. अगदी लहान प्रमाणात नमुना संकलनासाठी देखील, पाइपचा आकार प्रामुख्याने हाताळल्या जाणाऱ्या द्रवाच्या प्रकारावर आणि प्रक्रियेत नमुना बिंदूच्या स्थानावर अवलंबून असतो. उदाहरणार्थ, दाबाच्या परिस्थितीत वायूंसाठी, व्हॉल्व्हसह लहान पाइप (उदा. ६ मिमी) प्रतिनिधी नमुना प्रमाण काढण्यासाठी पुरेशा असतात. उच्च नमुना पाईप आकार प्रदान करणे केवळ नियंत्रित करणे कठीण होणार नाही तर नमुना संकलनादरम्यान वायूंचा जास्त अपव्यय टाळता येणार नाही. दुसरीकडे, लहान नमुना पाईप स्लरीसाठी समस्या निर्माण करेल जिथे घन कण नमुना पाईप वारंवार गुदमरवू शकतात. अशा प्रकारे, सामग्रीचे नुकसान आणि पाइपलाइन आणि व्हॉल्व्हची किंमत विचारात न घेता, नमुना पाईपचा आकार घन कण आकार आणि स्लरीच्या वैशिष्ट्यांवर अवलंबून असतो. चिकट द्रवांसाठीही असेच अनुभव आहेत. स्वच्छ द्रवपदार्थांसाठी देखील, नमुना पाईपचा आकार त्याच्या स्थानावर अवलंबून असतो जसे की वातावरणातील टाकी, पंप सक्शन / किंवा डिस्चार्ज इ. नमुना पाईपच्या आकारमानासाठी योग्य मार्गदर्शक तत्त्वे परिभाषित करणे खूप कठीण असले तरी, आकारमान देताना खालील मुद्दे लक्षात ठेवले पाहिजेत:

१. नमुना द्रवपदार्थाची वैशिष्ट्ये

२. कमी द्रवपदार्थाचे नुकसान

३. नमुना काढताना सुरक्षितता

४. कार्यात सोपी

५. नमुना बिंदूचे स्थान इ.

थंड पाण्याचे अभिसरण: थंड पाण्याच्या अभिसरण पाइपलाइनसाठी जास्त वेग पसंत केला जातो. हे प्रामुख्याने खालील दोन कारणांमुळे होते:

१. कूलिंग टॉवरमधील थंड पाणी सूर्यप्रकाशाच्या संपर्कात येते ज्यामुळे शैवाल निर्मिती होण्यास मदत होते. हे तयार झालेले शैवाल पदार्थ फिरणाऱ्या थंड पाण्यात जातात. पाइपलाइनमध्ये कमी द्रव वेगावर, शैवाल पाईपलाईनमध्ये वाढू लागतात आणि काही काळानंतर, ते थंड पाण्याचे अभिसरण रोखू लागतात किंवा ते जोडलेल्या उष्णता विनिमयकर्ता युनिटमध्ये जातात. अशा प्रकारे, पाइपलाइनमध्ये शैवाल विकसित होऊ नये म्हणून अभिसरण रेषेसाठी जास्त द्रव वेग (उदा. १.८ - २.५ मीटर / सेकंद) शिफारसित आहे.

२. सामान्यतः रासायनिक प्रक्रिया उद्योगांमध्ये जास्त थंड पाण्याचे अभिसरण प्रवाह दर आढळतात ज्यांना विविध उष्णता विनिमय युनिट्स कव्हर करण्यासाठी मोठ्या आकाराच्या पाइपलाइनची आवश्यकता असते. अशा प्रकारे, उच्च वीज वापरासह (वाढत्या दाबाच्या घटामुळे) पाईप सामग्रीची किंमत कमी करणे हा एक योग्य पर्याय असेल.

टाक्यांचा ओव्हरफ्लो: टाक्यांमध्ये ओव्हरफ्लो लाईन्स खालील कारणांसाठी दिल्या जातात:

१. द्रवपदार्थांचे नुकसान टाळण्यासाठी (ओव्हरफ्लो झालेले द्रव दुसऱ्या टाकीमध्ये पुनर्प्राप्त केले जाते)

२. प्लांट इमारतीभोवती अवांछित द्रव सांडणे टाळण्यासाठी

३. ओव्हरफ्लो टाक्यांमध्ये द्रव पातळी राखण्यासाठी

वरील सर्व प्रकरणांमध्ये, ओव्हरफ्लो लाइन टाकीमध्ये जास्तीत जास्त इनपुट लिक्विड फ्लो रेटसाठी आकारली जाते, आउटलेट लिक्विड फ्लो रेट काहीही असो. इतर डिझाइन मार्गदर्शक तत्त्वे गुरुत्वाकर्षण लिक्विड फ्लोसाठी पाइपलाइन आकारमानांसारखीच असतात, म्हणजेच ओव्हरफ्लो पाइपलाइनच्या सर्वोच्च आणि शेवटच्या बिंदूंमधील (जिथे ते वातावरणाच्या संपर्कात येते) उभ्या उपलब्ध उंचीच्या उपलब्धतेनुसार.

येथे सर्वोच्च बिंदू जो द्रव प्रवाह लाइनचा प्रारंभ बिंदू देखील आहे तो टाकीच्या जवळजवळ वरच्या बाजूला (टाकीचा ओव्हरफ्लो नोजल) स्थित आहे, तर शेवटचा बिंदू ड्रेन गटरजवळ (जमिनीच्या जवळ) कुठेतरी असू शकतो. हे नेहमीच खरे असू शकत नाही, कारण ओव्हरफ्लो लाइन उच्च उंचीच्या मजल्यावर देखील समाप्त केली जाऊ शकते. अशा परिस्थितीत उपलब्ध डिफरेंशियल हेड कमी असेल. म्हणून पाइपलाइन स्थानानुसार, गुरुत्वाकर्षण प्रवाह तत्त्वावर आधारित ओव्हरफ्लो लाइन आकारली जाईल.

स्लरी प्रवाह: द्रवपदार्थांमध्ये निलंबित घन पदार्थांचे मिश्रण असलेल्या स्लरींना एकसंधता राखण्यासाठी आंदोलित स्थितीत ठेवले जाते, अन्यथा, घन पदार्थाच्या वैशिष्ट्यांवर अवलंबून, द्रवापेक्षा हलके किंवा जड, कण अनुक्रमे तरंगतात किंवा स्थिर होतात. आंदोलक किंवा वायू सोडण्याच्या वापराद्वारे टाक्यांसारख्या उपकरणांमध्ये आंदोलित स्थिती राखली जाते. पाइपलाइनमध्ये अशांत द्रव प्रवाह स्थिती राखून हे साध्य केले जाते. पाइपलाइनमध्ये कमी द्रव वेगावर, घन पदार्थ द्रव टप्प्यापासून वेगळे होण्याची प्रवृत्ती असते. अशा प्रकारे, पाइपलाइनमध्ये स्लरीसाठी पाइपलाइनमध्ये उच्च-दाब कमी झाला तरीही (स्पष्ट द्रवपदार्थांसाठी इष्टतम पाइपलाइन आकारमानाच्या मार्गदर्शक तत्त्वांच्या पलीकडे) पुरेसा उच्च द्रव वेग राखला पाहिजे.

दुसरीकडे, स्लरीसाठी खूप लहान पाईपलाईन आकारासाठी, पाईपमध्ये त्याचे चोकिंग बरेचदा दिसून येते. म्हणून, या अनुप्रयोगांसाठी लहान पाईपलाईन आकार देखील शिफारसित नाही. या व्यतिरिक्त, अपघर्षक घन कण असलेल्या काही स्लरीमुळे खूप जास्त द्रव गतीने पाईपलाईनची झीज होऊ शकते. म्हणून, उच्च द्रव गतीची शिफारस केलेली नाही. विविध स्लरी वेगवेगळ्या द्रव गतीने वेगवेगळ्या पद्धतीने वागतात, म्हणून पाईपलाईनचा आकार अधिक महत्त्वाचा असतो. मूलभूत डिझाइन मार्गदर्शक तत्त्वांसोबत, पाईपलाईन आकारमान करताना स्लरी वर्तन समजून घेण्यासाठी मागील अनुभव देखील वापरला पाहिजे.

वरील चर्चेव्यतिरिक्त, कोणत्याही रासायनिक प्रक्रिया उद्योगात इतर अनेक अनुप्रयोग पाहिले जाऊ शकतात. म्हणजे अत्यंत चिकट द्रव वाहून नेणाऱ्या पाइपलाइन, स्टोरेज टँक व्हेंट लाईन्स (टँक डिझाइन प्रेशरवर अवलंबून), टँक ड्रेन लाईन्स (व्हेंट लाईन आकार तसेच ड्रेन आउट टाकीसाठी लागणारा वेळ) इत्यादी डिझाइन करण्यासाठी खूप कमी द्रव वेग विचारात घेतले जातात.