Ventiler, kondenspotter og blindflenser

For å kunne styre en prosess, er ventiler sentrale. Ventiler er det mest brukte pådragsorganet i prosessindustrien, og det finnes mange forskjellige typer av dem. I dette innlegget skal jeg fortelle om noen typer ventiler, blindinger og kondensatpotter.

For at en ventil skal fungere på en optimal måte, må man bruke riktig ventiltype, slik at den tåler påkjenninger som den blir utsatt for.

Ventiltyper

Kikkraner skal som regel åpne og lukke ledninger. De er enkle å betjene, men bør bare brukes på rørdiametre som er under 150 mm. Kikkraner brukes ofte i laboratorier og ved små dreneringer.

Kuleventil

Sluseventiler brukes også til å åpne å lukke ledninger, og dermed brukes denne ventiltypen ikke til regulering. Når ventilen er åpen, vil væsken møte minst mulig motstand. Dette er fordi væsken har hele rørtverrsnittet til disposisjon uten noen retningsforandringer.

Reguleringsventiler

I forhold til en sluseventil, forårsaker reguleringsventiler et høyere trykkfall. Det finnes mange forskjellige utforminger og egenskaper til reguleringsventiler.

Seteventil består av et kuleformet hus med en vannrett skillevegg. På denne skilleveggen, vil ventilkjeglen presse mot når ventilen er stengt. Reguleringen foregår ved at man vrir på ventilrattet.

Seteventil

Nåleventil reguleres på akkurat samme måte som en seteventil, bare at her er det en «nål» istedenfor en kjegle. Ved hjelp av en øvre og en nedre ventilringen, blir ventilen tett. Den øverste ventilringen fungerer som en pakkboks.

Membranventil brukes mest der det er etsende væsker involvert. Dette er pga. membranen inne i ventilen. Når man regulerer på denne typen ventil, vil spindelen føre et fortrengningskloss ned mot membranen, som igjen blir presset mot en tetningskant. Ingen bevegelige metalldeler kommer i kontakt med mediet som går igjennom ventilen.

Membranventil

Andre typer ventiler

For å få et mindre trykkfall i en ventil, kan man skråstille setet i ventilen slik at når ventilen er helt oppe, vil mediet ha hele rørdiameteren å gå igjennom.

Tilbakeslagsventiler slipper bare mediet i en retning. Hvis mediet kommer den andre veien, vil ventilen lukke av seg selv. Gjenstanden som lukker og åpner seg automatisk, kan enten være en trekule, metallkule, gummi- eller metallklaff.

Tilbakeslagsventil

Sikkerhetsventiler skal beskytte trykkbeholdere mot overtrykk. Ved en fjærbelastet sikkerhetsventil, vil en fjær presse en ventilkik ned for å tette. Hvis trykket blir for stort, gir fjæren etter, og mediet strømmer igjennom et større tverrsnitt. Det er ikke lov til å endre på innstillingene til en sikkerhetsventil, da dette kan medføre store konsekvenser.

Sikkerhetsventil

Reduksjonsventiler skal minke et høyt trykk til et konstant trykk. I en fjærbasert reduksjonsventil, vil trykket på mediet og fjærtrykket alltid være i likevekt. Dette skjer ved at fjæren er koblet sammen til en membran og innløpet. Jo mer trykk fra mediet, jo mindre blir innløpet, slik at fjærtrykket blir like stort som trykket på mediet. Hvis fjærtrykket overskrider trykket på mediet, vil fjæren bevege seg opp, og dermed øke på innløpet til ventilen. Dette sikrer en konstant trykkreduksjon. Selve trykkreduseringen foregår inne i ventilhuset.

Blindflenser brukes når en rørledning ikke skal brukes over lengre tid, når man ikke kan risikere at mediet strømmer igjennom ved en uheldig åpning av en ventil. Blindflensen består av en metallskive og to pakninger. For å markere at rørledningen er lukket med en blindflens, har flensen en tunge som stikker opp.

Blindflens med tunge

Blindflens

Kondenspottens oppgave er å ta ut væske i en gass, slik at man unngår væskeslag som skader ventiler og rørledninger, og annet utstyr. Prinsippet på den mekaniske kondenspottet bygger på tetthetsforskjellen mellom damp og kondens: Kondensen kommer inn innløpet og legger seg under gassen, altså i bunn. Når kondensnivået når en viss høyde, vil en flottør åpne en ventil som slipper ut kondensen. Ved hjelp av en avluftingsventil kan gassen slippes ut.

Kondenspotte med flottør

Varmevekslere

I en fabrikk, er varmevekslere et veldig viktig utstyr med tanke på temperatur og energiutnytting. I dette innlegget skal jeg skrive om varmevekslere;generell info,virkemåte, prinsipp typer,  og annen informasjon.

Det finnes mange typer varmevekslere, men det som er felles for dem, er at det er et stoff som går inne i rørene, og et stoff som omslutter disse. Mediene som går igjennom, varier fra fabrikk til fabrikk, og hvor mye temperaturen skal endres.
Gass-gass, vann-gass, damp-gass, damp-vann er noen mediekombinasjoner som er mye brukt på NII.
I en varmeveksler, skjer alltid varmeoverføringen fra det varmeste mediet til det kaldeste.

Varmevekslere sparer bedrifter for masse utgifter ved at man utnytter energien som allerede er i stoffene. I de forskjellige stegene i en prosess, er forskjellige temperaturer nødvendige, og dermed kan kjøle ned et stoff for å klargjøre det for neste steg, mens varme opp et steg som er i en del av prosessen.

Hvis man oppnår høye temperaturer på f.eks. en gass, kan man bruke den energien som er gassen til å produsere damp ved å la gassen gå igjennom en varmeveksler, med vann som det andre mediet.

Virkemåte/prinsipp

Her ser du en enkel tegning av en varmeveksler. Det ene stoffet fra en radiator, kommer inn i varmeveksleren med en temperatur på 50C, mens det andre stoffet fra fjernvarmesentraler, kommer inn med en temperatur på 90C. Disse to stoffene går motstrøms for hverandre, og dermed går de alltid mot den temperaturendringen de skal ha. Stoffet fra radioatoren går mot det varme stoffet som kommer fra fjernvarmesentralen, og motsatt.

Disse to stoffene er separert fra hverandre ved at det ene stoffet går utpå det andre stoffet i rør.

Motstrøms/medstrøms

Det som bestemmer om en varmeveksler er motstrøm eller medstrøms, er hvordan mediene beveger seg i forhold til hverandre. Det som er mest effektivt, er motstrøm, pga. i en motstrøms, så går alltid det mediet som skal bli varmt mot det varme, mens det som skal bli kjølt ned går alltid mot det kalde

Medstrøms

Motstrøms

Typer

Mangerørsvarmeveksler

Består av en bunt med rør som går inne i en kapsel. Det ene stoffet går inne i rørbunten, mens det andre stoffet går på utsiden av rørbunten. Inne i kapselen er det plassert ledeplater som sørger for at stoffene hele tiden blir sendt rundt omkring.

Platevarmeveksler

Består av plater som er montert sammen ved hjelp av pakninger og rammer. Mellom platene går stoffene, annenhver. Dermed blir varmeenergien overført.

Dobbeltrørvarmeveksler

Består av et dobbelt rør, der stoffene enten går motstrøm, eller medstrøm.

Kondensatorer

Varmevekslere kan også brukes til å kondensere damper. De bygger på samme prinsippet som en vanlig varmeveksler, men en kondensator må være montert på en slik måte at kondensatet kan renne ut bunnen

Medier

De mest brukte mediene som er uniform for alle fabrikker, er ofte vann/damp. Ofte kan damp brukes til å varme opp vann til damp, slik at man kan få damp i et lukket kretsløp, slik at lekkasjer ikke kommer ut i resten av dampsystemet. 

På dampen kan man få utrolig høye temperaturer ved å komprimere den, og dermed varme den enda mer opp. Da kan dampen varme opp prosessgass som allerede har en temperatur opp mot 500 C.

Enkel prosessbeskrivelse NII

Nedenfor følger en enkel beskrivelse av hovedprosessen på NII.


Våtgassanlegget
Her blir våtgassen fordampet slik at den kan brukes senere i prosessen. Gassen går igjennom    H-264 og H-296 for å bli fordampet.

Avsvovlerne
De små mengdene med svovel som er i våtgassen, blir fjernet. Svovelet fungerer som gift for katalysatorene i fabrikken.
Bruker sinkoksid (ZnO) og hydrogensulfid (H2S), til å lage vann (H20) og sinksulfid  (ZnS). Sinkokdsiden (ZnO) fungerer som en absorbsjonsmasse.

Primærreformer
Målet er å frigjøre hydrogenet fra karbonet i våtgassen. Dette skjer ved en temperatur på over 500 grader. Rørene inneholder katalysator (derfor fjernes svovelet). Når hydrogenet går fra våtgassen, sitter man igjen med reint karbon, og det kan bli til koks, som tetter igjen røra. Dette vil man helst unngå, så før reformeren blir det tilsatt damp i gassen, ved blandepunkt. Da unngår man koksing. Reaksjonen i reformeren er endoterm.

Sekundærreformer
Her antenner luft+gass.
Noe oksygen brenner opp.

Luft (som består av hovedsaklig oksygen og nitrogen)+ C --> CO + N2.
Metan reagerer med vanndamp (tilsatt ved bl.pkt) slik at man får CO og H2.
CO reagerer med vanndamp, og man får CO2 og H2

Konvertering

V-203
Høy temperaturs- konvertering
Omdanner CO til CO2

V-204 / V-205
Fungerer på samme måte som V-203, bare ved lavere temperatur.

Seletoxo
Bruker luft for å få CO --> CO2
2CO+O2 --> 2CO2
Deretter
02+2H2 --> 2H2O

Vannvask
Bruker prinsippet med at CO2 absorberes lettere i vann enn andre aktuelle gasser.
Gassen kommer inn i bånn, og vann kommer inn på toppen. CO2 blir dermed med vannet ned til bånn igjen, mens de andre gassene fortsetter oppover mot toppen av tårnet.


Metanator
Omdanner CO og CO2 til metan. Metan er en "edelgass", siden den er fullt metta. Dermed vil ikke metan reagere med andre gasser, slik som CO2, og definitivt CO ville gjort.

Kompressorsalen
K-401 og K-402, komprimerer opp N2 og H2 slik at trykket er høyt nok til at de to gassene kan reagere med hverandre når andre faktorer er bra også. Dette trykket ligger på opp mot 300 bar.
Gassen blir trykt opp i 4 trinn.

Syntese
Her reagerer H2 og N2 slik at det blir dannet ammoniakk

Andre anlegg i fabrikken
Argonanlegget - lager argon, siden lufta består av litt argon.
Vannrens - renser vannet for å unngå groing.
Dampsystemer - høytrykks-, middeltrykks- og lavtrykks-damp. Høytrykksdamp lages i V-286, der vann blir varmet opp av gass etter sekundærreformer. Dette skjer i V-281, som har naturlig sirkulasjon av vann fra V-286, gjennom V-281, og deretter opp til V-286. Etter at HT dampen er brukt, spennes den av over en turbin, og blir MT- damp. Dette skjer også med MT- dampen som blir til LT- damp.
Kondensatstrippeanlegg - samler opp kondensat med gass i. Kondensatet kommer fra diverse utskillere. Fungerer som et destillasjons-tårn, ved at man fordamper gassen, og tar ut vannet i bunn.

*Har ikke så fryktelig god kunnskap om "anleggene" utover i prosessen, siden jeg ikke har kommet så langt i opplæringen min.

HMS i Yara og NII

Yara er veldig opptatt av HMS. De har startet en rekke tiltak for å få så best HMS som mulig. Dette merkes med kurs, sjekker og andre forebyggende tiltak. Dette gir resultater som merkes.

Personlig verneutstyr

Generelt verneutstyr på HIP er hjelm og rømningsmaske. Innenfor de mange fabrikkene på HIP, er det spesielle krav om verneutstyr. 

I ammoniakkområdet er det krav til:

- Hjelm

- Tilgjengelig rømningsmaske

- Beskyttelsesbriller

- Vernesko

- Hørselsvern i påbudte soner

- Arbeidstøy

- Annet relevant sikkerhetsutstyr ved spesielle jobber

Golden rules

Etter noen ulykker fra noen spesielle arbeidsoppgaver, innførte Yara 4 faste regler som gjelder for 4 spesielle arbeid. Ved brudd på disse reglene, vil det bli handlet raskt og vedkommende vil bli advart og irettesatt. Dette gjør jobbene sikre med klare instrukser til personlig verneutstyr. Golden Rules gjelder for følgende arbeidsoppgaver: arbeid i høyden, arbeid med farlige kjemikalier, arbeid på utstyr med sikkerhetsskjerming, maskiner og kontrollsystemer og arbeid på utstyr med energikilde.

Nødplan for NII
Nødplanen for NII er en beskrivelse om hvordan hver enkelt skal forholde seg til en nødssituasjon. Her blir også de forskjellige alarmnivåene beskrevet, og tiltak ved disse. Nødplanen gir en god oversikt ved en nødssituasjon ved at alle vet hva man skal gjøre. I tillegg til nødplanen er det laget en sjekkliste som ligger i kontrollrommet. Denne er til slik at man kan evaluere tiltakene ved nødssituasjonen. Ikke bare ved en evaluering er dette bra, men det gir en ryddig oversikt over når man skal gjøre hva. For å ivareta kompetansen rundt nødplanen, blir det hvert år holdt en øvelse. Denne øvelsen skal inneholde momenter som gir en realistisk følelse. Rundt om i fabrikken er det også hengt opp nødplanen i et lite format, for en god veiledning ved en nødssituasjon.

Sikkerhetssystemer

I tillegg til disse forbyggende tiltakene finnes det også en del sikkerhetssystemer rundt om i fabrikken. Trip - systemer, automatventiler, sikkerhetsventiler, gass - sniffere, alarmer og mange andre gjenstander som oppdager fare. Disse systemene er veldig viktig for en sikker fabrikkdrift. Alt dette overvåkes i kontrollrommet, slik at man har full kontroll på hva som skjer ute i fabrikken.

Aktuelle gasser/kjemikalier og kjennetegn

Ammoniakk - stikkende lukt, fargeløs

Argon - tyngre enn luft, farge- og luktfri

Nitrogen - farge- og luktfri

Saltsyre - etsende, skarp lukt

Våtgass -  brann- og eksplosjonsfarlige

Andre gasser/kjemikalier -  hydrogen, CO2, CO, monoethanolamin, lut

Mange av disse stoffene er ekstremt farlige, og derfor er det viktig å ha god kjennskap til disse. Stoffkartotek og sikkerhetshåndbok er gode kilder for å skaffe seg informasjon om disse stoffene. sikkerhetshåndboka er lett å ha i boka, slik at man kan sjekke raskt om man er i tvil eller lurer på noe.

Symbol for etsende stoffer, slik som saltsyre

Kurs og opplæring

HMS- kurs er en viktig del for å få informasjonen fram. Alle nyansatte og lærlinger, må i gjennom del 1 og del 2 sikkerhetskurs. i tillegg til disse kursene, blir man også lært opp på skiftet når man går ute med erfarne operatører. Begge disse måtene for opplæring, sikrer en god HMS kompetanse.

Våtgassanlegget

Våtgassanlegget er den første anleggsdelen som våtgassen kommer til. Våtgass er en av råstoffene som trengs for å produsere ammoniakk.

Våtgassen går i en kabel under Frier fra Rafnes. Rundt ledningen er det en beskyttelseskappe. Rundt kappen er det vann, og disse to er beskyttelse mot lekkasjer. Eventuelle lekkasjer kan oppdages i punkt L som er et oppstikk med flere analyseuttak av vannet. Analysepunktet blir byttet om regelmessig.

Før våtgassen kommer inn til selve våtgassanlegget, blir noe av gassen sendt til H-1501 og deretter videre til H-1502 (fyringsanlegget). 

Det som skjer i våtgassanlegget er at våtgassen blir fordampet. Våtgassen kommer først inn til H-264. der blir gassen varmet opp fra 10 grader til 90 grader. Dette er en damp/gass varmeveksler, altså gassen blir varmet opp av dampen. Dampen til H-264 kommer fra H-265, og denne dampen går i et lukket kretsløp. Grunnen til dette er at det ikke er block and bleed system. Block and bleed løses ut ved en lekkasje og stenger og åpner diverse ventiler slik at lekkasjen ikke kommer langt, men blir sendt til en dreneringstank/fakkel. Hvis H-265 ikke hadde vært i et lukket kretsløp, ville lekkasjen strekt seg langt utover tomta. Dampen som H-265 lager, kalles sekundærdampsystemet.

Mellom H-264 og H-296, blir det tilsatt H2 til våtgassen. H2 kommer fra kompressorsalen. Videre går gassen inn til H-296 som også er en damp/gass varmeveksler. Dampen som går gjennom H-296 kommer fra primærdampsystemet. Dette systemet har block and bleed system, og kan dermed stenge ut lekkasjer. Etter H-296 har gassen en temperatur på ca. 150 grader og et trykk på 60 bar. Da er gassen forhåpentligvis fordampet.

Regenerering av kationfilter

Oppgaven jeg gjorde på jobben i dette blogginnlegget, var å regenerere et kationfilter. Et kationfilter er et filter som som sjekker vannkvaliteten til dampsystemet. Dette filteret måler også bl. a. ledningsevne i vannet. Ledningsevnen i vannet er et resultat av hvor mye metall det er i vannet.

Utstyr til oppgaven:

- Rørepinne
- Bøtte
- Lokk med håndtak for transportering av filter

HMS- utstyr:

- Heldekkende briller
- Lange gummihansker
- Tildekning - "forkle"
- Innsug over syra

Kjemikalier:

- Syre

Oppgaven som ble utført, var å regenerere et kation - filter. Selve filteret er en masse, og etter hvert som vannet som det filtrerer/analyserer, strømmer i gjennom massen, blir massen etter hvert mettet, og derfor må det regenereres, ellers renner vannet gjennom uten å bli filtrert/analysert . Før jeg kunne starte med regenereringen, måtte filteret skruv av beholderen, og skrus på et håndtak til å holde filteret i.

Fremgangsmåte:

Før jeg skrudde filteret av lokket, tok jeg på/klargjorde jeg alt det nødvendige utstyret. Da det var gjort, ble massen helt oppi en bøtte. Innsuget ble plassert over før jeg tok 150 ml med syre oppi massen. Det er syra som regenererer massen. Deretter tok jeg en rørepinne og rørte i massen til den skiftet farge fra rød til brun. Da er massen regenerert. Helt til slutt, helte jeg 15 liter med vann i bøtta, litt av gangen. Jeg fylte opp til toppen, og helte vannet ut igjen, helt til massen kom ut til kanten. Man vil miste så lite masse som mulig under en regenerering. Da 15 liter med vann var brukt opp, ble massen helt tilbake i beholderen og utstyret vasket. på veien tilbake, ble vanndunkene fylt opp med vann igjen. Deretter ble filteret skrudd på plass igjen. Da var det klart for bruk igjen.

Generell informasjon om Yara og NII

 Historien om Yara og NII
I 1905 dannet Sam Eyde og Kristian Birkeland Norsk Hydro. Produksjonen
foregikk på Notodden. Etter omlegging av produksjonsmetode, begynte de
å produsere ammoniakk på Rjukan, for så å frakte ammoniakken på
jernbanen ned til gjødselfabrikkene på Herøya. På Herøya Industripark ble
det bygget en ammoniakkfabrikk som stod ferdig i 1965. Denne fabrikken
bruker våtgass til å framstille ammoniakk. I 2001 gikk Hydro Agri vekk fra
Hydro. Hydro Agri tok navnet Yara International, og fabrikkanleggene på
Herøya fikk navnet Yara Porsgrunn. I dag er Yara verdens ledende
gjødselprodusent, med en produksjon på over det dobbelte av nærmeste
konkurrent.

 Innledning av Yara og NII
Yara produserer, som sagt, gjødsel til landbruk. Yara har en årsproduksjon
på ca. 11 millioner tonn nitrogengjødsel. Ammoniakk, salpetersyre,
råfosfat og kalisalter er de viktigste råstoffene for fremstillingen av
fullgjødsel. Yara Porsgrunn står for ammoniakk og salpetersyre selv, mens
de importerer de andre råstoffene. På Yara Porsgrunn er det flere
fabrikker som henger sammen for å få kunstgjødsel, og den første i rekka
er ammoniakkområdet (NII).

NII- korte trekk
NII er som sagt den første fabrikken i rekka på veien til kunstgjødsel.
Prosessen på NII er kompleks, med flere steg for å få et best mulig
sluttprodukt. Fabrikken er en enstrengsprosess, og den er basert på
fordamping, reforming, konvertering og syntese. Mange av disse stegene
er for å få vekk uønskede gasser, for å få så ren ammoniakk som mulig.