Regenerering av Mixbed

Som tidligere nevnt i bloggen, brukes det mye damp i fabrikken. Damp brukes hovedsakelig til 3 ting; til å drive utstyr, for oppvarming og til å øke partialtrykket i gassen som skal «Crackes». Det sistnevnte kalles prosessdamp (uren damp), fordi den blir forurenset av hydrokarboner. Damp er vann i gassform og lages ved å varme opp vann til kokepunktet (100°C) ved 1 atm. For at dampen skal kunne brukes uten å ødelegge rør og annet utstyr må det være fryktelig rent.

Vannet som brukes i fabrikken kommer fra Norsjø. Vanninntaket ligger i Fjærekilen, 11 km i luftstrekning fra Rafnes. Ved inntaket finnes det et filter som filtrerer de største komponentene som gress, stein og fisk. Derfra går vannet i tunnel under bakken til Klor/VCM fabrikken på nordsiden av Rafnes. Fra Klor/VCM pumpes vannet videre til Noretyl.

Første steg til rent vann blir gjort i sandfiltrene, de består av 3 parallellkoblede filtre. Råvannet kommer fra pumper i anlegget, til toppen av filtrene med 9 bars trykk. Vannet prosesseres mellom totalt fem forskjellige sandtyper, det er fire lag med sand og ett lag med filtergrus. Dette tilsvarer en total masse på hele 15 tonn i hvert av sandfiltrene. I løpet av en time, vil det normalt «renses» 75-100 kubikkmeter. Ettersom mer og mer smuss setter seg i filteret, vil det tettes. For å kunne rense de mengdene som er nødvendig, må filtrene regenereres (renses), dette gjøres ved at vannet blir kjørt motsatt vei, og ned til Waste-Water (mekanisk og bio-renseanlegget). Etter sandfiltrene vil vannet være rent i den forstand at vi ikke har annet enn flytende væske, men det inneholder mye annet enn kun Dihydrogenmonoksid.

De tre sandfiletrene 

For at matevannet skal kunne brukes som damp, må det også være fritt for salter/ioner. Dette gjøres i Kation/Anion filtrene. Det finnes to «strenger» (A og B), som begge består av 3 filtre, et Kation-filter, et svakt Anion-filter og et sterkt Anion-filter.

·        Anion-filtrene renser vannet for negative ioner som; F-, Cl-, NO3-, SO4-, SiO- og SiO--.

·        Kation-filteret renser vannet for positive ioner som; Na+, K+, Ca++, Mg++.

Fra strengene går vannet innom et siste ionefilter som sikrer at ledningsevnen er lav og at det inneholder minimalt med salter, dette kalles mixbed. Dette filteret fungerer som kation- og anionfilter, men i samme «tank». Etter at vannet har prosessert igjennom mixbed, møter det kondensat som har blitt renset i kullfiltrene. De inneholder kull, noe som er veldig porøst og derfor absorberer hydrokarboner og annet veldig lett.

Slik ser massen inne i et sandfilter ut, med kull på toppen

Etter at det rensede vannet og kondensatet samles, går det til matevannstankene. Disse to tankene er et av 2 ledd for å fjerne O2 (oksygengass som finnes i vannet). Oksygenet blir ”tvunget” til å være i vannet ved hjelp av N2 ”puten” som ligger over vannet, dette forhindrer også at vannet tar til seg mer oksygen. Fra tankene går vannet i rør til ovnene, der blir vannet varmet i rørsløyfer i konveksjonssonen (øvre del av ovnen). Vannet vil ha en temperatur på ca. 100°C, før det blir sent til Deaeraoren sammen med kondensat fra VCM-fabrikken.

Virkemåte til en deaerator 

”En Deaerator er en enhet som er mye brukt for å fjerne av oksygen og andre oppløste gasser fra matevann til dampgenererkjeler” (sitat http://en.wikipedia.org/wiki/Deaerator). Den bruker i hovedsak vann og LP damp (damp med lav temperatur) for å ”flashe av” andre gasser som finnes i vannet. Vannet renner ned fra toppen av deaeratoren, gjennom hullplater, før den treffer dampen som blir tilsatt. Da vil gassene bli med den overlødige dampen ut til friluft. Grunnen til at man vil fjerne gasser som O2 og CO2 er at disse kan føre til korrosjon på rør og utstyr rundt om i fabrikken.

Til venstre er kullfiletrene, til høyre for den er Mixbed og en av strengene

Etter at det har blitt fjernet både salter og gasser, blir det tilsatt polyamine,før Matevannspumpene pumper vannet med 100 bar inn til videre dampproduksjon i kjel og ovner. Polyamine øker pHen i vannet, det vil få rørene til å reagere med oksygen og danne magnititt, som er svartrust. Dette ødelegger ikke rørene like mye som rødrust, som er den vanlige rusttypen, men danner et beskyttende lag som vil hindre at røret vil ruste i filler.

Ionebyttermassen befinner seg vanligvis stasjonært i en kolonne med dimensjoner fra ca. 1 cm i diameter og opp til diametre på 7 m og høyder på opptil 10 m. Kolonnen er utstyrt med silbunn, og et væskefordelingsarrangement på toppen. Væsken strømmer nedover i kolonnen. I tillegg kommer hjelpetanker med nødvendige ledninger, regenereringsvæske (oftest lut eller syre) og vann for vask. Renhet etter vask og renseeffekt kontrolleres oftest ved å måle pH og elektrisk ledningsevne.

En komplett ionebytterapparatur består gjerne av en anion- og kationbytter i serie. Den arbeider i sykler som omfatter regenerering, vask og arbeidsperiode. Det er også konstruert kontinuerlig arbeidende ionebytterapparatur med bevegelig masse, men apparatur av denne typen er kostbar og komplisert. Ved mixed bed-metoden blandes anion- og kationbytter. Ionebytterapparatur av denne typen kan fås for demineralisering av vann til husholdning, laboratorier m.m. De regenereres ikke.

Det finnes imidlertid industrielle mixed bed-ionebyttere som gir bedre rensing enn anion- og kationbytter i serie. Når massen er utbrukt, må anion- og kationpartiklene skilles og regenereres hver for seg, og så blandes igjen. Man har funnet praktiske måter å skille anion- og kationbytterpartiklene på som er basert på forskjell i spesifikk vekt eller kornstørrelse.

https://snl.no/ionebyttere/ionebytterapparatur

 Arbeidsoppgaver

Når vi regenererer enten en streng eller mixbed tilfører vi syre til kation og lut til svak og sterk anion. Dette blir gjort for å lade opp massen inne i filtrene, for deretter å skylle massen. Vi åpnet for lut fra luttanken og fylte syre i en egen doseringstank. Etter dette ble filteret stengt ut og regenereringen ble startet. På styresystemene til fabrikken finnes det programmer for regenerering og andre arbeidsoppgaver, denne ble satt på. Etter dette var det bare å følge prosedyren til den var ferdig. Ionevekslermassen tar opp de uønskede ionene, uten å bli brukt opp. Etter en stund vil de fylles med forurensninger og ledningsevnen vil bli høyere. Når man regenerer med lut og syre, vil H+ og H3O+ ionene fra syra bytte plass med de positivt ladede ionene som massen fanger opp og deretter aktiverer massen. Det vil si at H+/H3O+ ionene ionebyttes mot Na+/Ca+.

Fra luta vil Na+ ionene ta med seg forurensning i

massen (Cl-, SiO-, SiO--,  NO3-, SO4--).

OH- ionet tar ved reg. plass på massen og aktiverer massen.

 HMS

Farlige stoffer

• H2SO4- konsentrert svovelsyre 96%
• NaOH - natriumhydroksid 50%
• Polyamin -nøytraliserer sure komponenter og legger en beskyttende film på innsiden av rørene, således beskyttes rør og utstyr mot korrosjon.
• HT-damp 60 bar, overhetet til 430 grader
• HT-matevann 100 bar og 130 grader
• Aminer

Bruk av briller når man arbeider med NaOH og H2SO4, samt aminer. Når tankene fylles opp av tankbil, må overtrekksklær av PVC, kjemikaliehansker og beskyttelsesvisir benyttes. Det er eget avlukke for tanker med farlige stoffer.

Nyttige lenker

https://snl.no/matevannsoppberedning

https://snl.no/ionebyttere/ionebytterapparatur

https://snl.no/ionebyttere

https://snl.no/aktivkull

En oversikt over vannets kretsløp på Noretyl (laget for hånd)

https://snl.no/kjelstein

Nedkjøling av C2-løype

Fra søndag 11. Januar til søndag 25. Januar hadde Noretyl vaskestopp (mindre revisjonsstans), det vil si at fabrikken var stoppet og at anlegget stod stille uten å produsere. Denne hastestoppen hadde blitt fremskutt på grunn av rør som tetnet og minskende produksjon. Hovedsakelig er det bendet over vannvaskekolonnen som var grunnen, den hadde kun 20 % strømning og dermed økte differansetrykket.  

 

Når fabrikkene på Rafnes ble bygget, laget de rørstrekker som gikk fra Etylenfabrikken (Noretyl) til plastfabrikkene. Dette skulle gjøre at fabrikkene kunne få en pålitelig råvarekilde som også de sparte penger fra transport. Det eneste problemet med dette er når Etylenfabrikken står stille. Normalt når fabrikken planelegger å stanse for revisjon, blir det eksportert minimum av produkt, slik at etylentanken fylles opp. Denne gangen ble stoppen forhastet med 3 måneder og dermed hadde ikke tanken rukket å bli fylt. For at nabofabrikkene skulle fortsette produksjonen måtte enten 

Ineos Bamble (PEL) og Ineos Norge (Klor/VCM) også stenge produksjonen, eller så måtte bedriftene kjøpe etylen fra spotmarkedet og frakte det med båt til tanken på Noretyl.

Skipet som fraktet gassen, kom inn til Rafnes ved en av de to kaiene. Derfra ble gassen pumpet fra båten via lastearmen, rørstrekke og til tank. På rørstrekket mellom kaia og tanken pleier det normalt å være flytende etan fordi C2-løypa er felles for både etan og etylen, eller N2 atmosfære. Til vanlig vil det være flest båter med etan import.

Gassen som finnes på tanken er i væskeform fordi den store tanken ikke tåler mer enn rundt 50 m.bar, tettheten er høyere på gassen og man får mer gass per areal dersom den er flytende.

Når man pumper gass fra skipet, vil gassen komme fra væske og blande seg med det som allerede finnes i rørestrekket. Dersom stoffet i røret er likt med det som skal transporteres, vil det ikke bli gjort annet enn å feste til båten. under transporten til tanken, dette kommer av at etylen har kokepunkt på −103.7 °C (ved atmosfærisk trykk ved havoverflaten). Om røret inneholder annen gass eller N2 må dette endres slik at det ikke skaper problemer.

Dersom røret inneholder etan, må dette først spyles ut med N2. Om det blir pumpet etylen i et rørstrekke som inneholder N2 atmosfære vil gassen vil få en trykkavlastning som gjør at den vil ”koke” til gassform. Når gassen da kommer inn i bunnen av tanken som er fylt av væske, vil dette skape store problemer. Derfor må gassledningen kjøles ned før den fraktes til tank.

For å kjøle ned rørstrekket, åpnet jeg og uteoperatøren opp fakkelventilen på løypa, slik at gassen som ble pumpet ikke gikk til tanken og skapte problemer, men ble sendt til fakkelen og brent opp på en sikker måte. Dette ble gjort i omtrent en time, slik at vi var sikre på at løypa var kald nok til å frakte flytende etylen. Vi åpnet så ventilen inn til tanken før fakkelventilen ble stengt.

HMS

Hele jobben gjøres på grunn av de kritiske situasjonene som hadde oppstått dersom det ikke ble gjort.

Det at ferdig produsert etylen ble sendt til fakkel og brent i en time er også noe som går under HMS, men sikkerheten for personene, anlegget, omgivelsene og miljøet hadde vært mer ødeleggende dersom gassen ikke ble sikkert håndtert.

En illustrasjon av en Metan-tank. selv om det ikke er samme gass, er oppbygningen ganske lik.

Alkener

Alkener er en hydrokarbon med en eller flere dobbeltbindinger mellom karbonatomene.
Ettersom at den har flere bindinger og færre hydrogenatomer, vil den også være mer energi rik og ustabil.

Den kjemiske formel-regelen er slik: CnH2n  (n er antall atomer)

Eten (etylen) og Propen (propylen) er de to viktigste alkenene som brukes og fremstilles ved cracking av naturgass eller petroleumsbasert gass.


Her er et bilde av de første alkenene.

Hydrokarboner (alkaner)

Hydrokarboner er molekyler som er bygget opp av Hydrogenatomer og Karbonatomer.
De finnes i forskjellige former, med ulike bindinger og oppbygning.

De kategoriseres i 3 ulike kategorier

• Mettede hydrokarboner, kalles alkaner eller parafiner, inneholder kun enkeltbindinger mellom karbonatomene.
• Umettede hydrokarboner, kalles alkener eller alkyner, inneholder en eller flere dobbeltbindinger eller trippelbindinger.
• Aromatiske hydrokarboner, danner en ring av karbonatomer og kan være svært helseskadelig, som Benzen

Under ser du et bilde av de første Alkanene

Lekkasje i dampkjel

I fabrikken blir mye av prosessen styrt av damp. Vi har flere typer dampklasser og de har igjen forskjellige egenskaper. Damp blir produser ved at rent vann blir varmet opp og fordamper. Etter at den har blitt fordampet kan man tilføre den mer energi i form av varme. Desto mer energi som blir tilført dampen i form av varme, vil dampen kunne utvinne uten å kondensere. Da vil man få overopphetet damp som kan drive turbiner, oppvarming og spylemedie. De forskjellige damptypene blir delt inn i kategorier.
• HP-damp 61 bar - 430 grader
• MP1-damp 20 bar - 360 grader
• MP2-damp 14,5 bar – 280 grader
• LP-damp 3,5 bar – 200 grader
• Nød-damp 3 bar – 230 grader

På grunn av all varmen som må til for å cracke gassen, kan nesten all dampen komme fra bråkjøleren på ovnene. Om en eller flere av ovnene skulle falle ut eller måtte ut på revisjon, vil fabrikken ha mangel på damp. Derfor har vi tre eksterne dampkjeler pluss en nød damp-kjele. De bruker biprodukter som fyringsmedie, det er pyrolyse-olje og brenngass (overskuddgass fra brenngasstokk 1, hovedsakelig metan, hydrogen og propan).  Ved bruk av olje som fyringsmedie, må man også ha tilstrekkelig med luft for å brenne rent. Dette blir sent til oljelansen som ved hjelp av en dyse, forstøver oljen og tilsetter luft.

Fordampingsvarme er den energien som går med til å fordampe en viss mengde væske ved kokepunktet. Den tilførte energien blir lagret i stoffet og blir avgitt igjen ved kondensering

Rød Pil viser kjel nummer 2. kalt F6201
Grønn Pil viser skorsteinen som slipper ut avgassene fra forbrenningen
Hvit Pil viser Silencer som slipper ut damp rett fra kjelen under oppstart, når fyringsmedeie byttes og andre forstyrrelser.

Oppbygning

Kjelene består av brennkammer med 4 brennere, 2 drummer (tanker med væske og damp), mange rør, røykkanal, vifter til luft inn og ut, silencer og feiesystem. Gass og/eller olje blir sendt til brennerne og antent med pilotbrennere. Vann blir sendt inn i drummene og etter hvert som temperaturen stiger i brennkammeret, vil vannet fordampe.


For å oppnå HP-damp, må dampen varmes opp ytterligere. Det gjør den når den passerer i mellom ”superheateren”. Det er det siste trinnet før dampen er ute på damp-nettet.


Lekkasjen

Det ble funnet mye vann rennende under Kjel nr. 2 kalt F6201 når den stod ”Standby”. Dette ble tatt opp og det ble startet nedkjøring på den. For å gjøre alt klart, ble uteoperatørene satt til å skrive og henge opp avstengningslapper. Dette blir gjort av sikkerhetsmessige årsaker for at jobben skal bli utrettet på sikrest og mest effektiv mulig måte. Så ble blindinger til brenngass og diverse andre funksjoner snudd, slik at den etter en tid skulle være trygg å ferdes i. Brenngassledningen ble også spylt med N2 (nitrogengass) som er en inert gass som å tømme de brennfarlige gassene og bytte med nitrogen. Når alle forberedelsene var gjort og temperaturen i brennkammeret var sunket, ble kammeret åpnet og innleide entreprenører kunne gå inn og feilsøke. Når feilen var funnet og lekkasjen var funnet, ble den fikset og kjelen satt tilbake i drift.



HMS:

Temperatur - Dersom man blir eksponert for damp direkte eller indirekte på hud er det stor fare for alvorlige brannsår.

Overhetet damp - Lekkasjer er ikke synlig nær lekkasjestedet, men en lekkasje er mest trolig hørbar

Varmt vann/kondensat under trykk - Dersom man får en lekkasje av f.eks HT-matevann (100 bar og 130 grader) vil denne lekkasjen gå over i dampfase med en faktor på 1400. Dvs at en lekkasje på 1 liter blir til ca 1400 liter med damp

Trykkøkning - Dersom vann ekspanderer til damp i rørstrekk som ikke er beregnet på dette, vil det oppstå en karftig trykkøkning og det vil være overhengende fare for en dampeksplosjon.

Høyt trykk - Det opereres med dampsystemer fra ca 3 bar til ca 60 bar.

Vannslag: Store krefter er i sving og vannslag i rørstrekk og utstyr kan skade personell og utstyr.

Alle kjelene er utstyrt med flammevakter, som styrer gassen/oljen og automatisk avsperrer brensel tilførselen i tilfelle flammen i fyrrommet slokner, hadde ikke kjelene vært utstyrt med disse, ville brennkammeret fylles med ekstremt eksplosiv gass. De er bygget opp av fotoceller som er følsomme for flammestrålingens kortbølgede (ultrafiolette) stråling.

Ord og uttrykk:

Mettet damp: Trykk og temperatur står i forhold til hverandre

Tørr/Mettet damp: Mettet damp uten fuktighet i form av vanndråper.

Overhetet damp: Damp hvor temperaturen er høyere enn kokepunktet

Rådamp: Uren damp, vanligvis forurenset av luft/N2.

Væskeslag: Væskeansamlinger/kondensat som settes i bevegelse av dampen.

Flashing/selvfordamping: Kondensat/vann under trykk, som ved avspenning (trykksenking) når sitt kokepunkt.

Esing: Volumøking av kjelevann.  Ved trykkfall dannes det dampblærer i vannet. Denne damp/vann blandingen får da et større volum.

Ekspansjonssløyfer: Når et stoff varmes opp, utvider det seg. Dette gjelder også for stål som utvider seg 1,2 mm for hver 100oC og for hver meter.  Dette tas vare på konstruksjonsmessig ved å bruke ekspansjonssløyfer (lyra-bue) eller belgkompensatorer. Disse tar opp utvidelsen mellom faste punkter. Ellers brukes det glidesko.

Noretyl AS og hovedprosess i grove trekk

Noretyl er en petrokjemisk fabrikk som ligger på Rafnes ved frier-fjorden. Den produserer etylen og propylen som er hovedkomponentene i plastikk. Fabrikken bruker "Steam-Cracking" metode for å oppnå dobbeltbindingen. I fabrikken får vi gass av typen propan, butan og etan. De blir fraktet hovedsakelig fra raffinerier på vestlandet frem til høsten 2015. Etter det vil gassen hovedsakelig komme fra nordlige deler av USA. 

Den ferdigraffinerte gassen er råstoffet for ”crackerene” som er fabrikkens viktigste prosess. Gassen blir varmet opp til 610/670 grader i ovnene. Blir hydrokarbonene splittet og man får nye stoffer. Hydrogenatomer fra gassen blir spaltet og det blir heller dannet en dobbeltbinding mellom Karbonatomene. For at gassen ikke skal få uønskede sidereaksjoner blir den bråkjølt i en varmeveksler rett etter oppvarmingen. 

For å separere gassene og uønskede biprodukter fra gassen blir den først kjølt ned i vannvaskekolonnene. Her blir tunge hydrokarboner som olje og bensin tatt ut, sammen med vann. Gassen blir så komprimert i kompressoren, før den skiller ytterligere. Rågassen blir splittet i C3-produkter (propan og propylen) og C2-produkter (etan og etylen). Gassen blir senere lagret eller eksportert direkte via rørledninger. 

De kundene som størstedelen av gassen blir sendt til er Ineos Norge (klor & VCM) og Ineos Bamble (Rønnningen)

Etylen og Propylen er råstoff for diverse plastikkfabrikker. Det blir hovedsakelig laget vinylklorid, polyetylen og polypropylen som senere blir laget til PVC, PE-plast og PP-plast.

Etan som råstoff før cracking                                           Eten/Etylen som er ferdig produkt

C2H6  =  C2H4  +  H2

(etan)       (etylen)    (hydrogen)

Basic Info

Hallo!
Mitt navn er Ole Engeskaug og har hatt det siden 18. April '98.
Bor i (verdens navle) Ulefoss, men går på TAF-linja på Porgsunn Videregående Skole. TAF står for Tekniske Allmennfag og går over 4 år, men fortjenesten er både generell studiekompetanse med fordypning i realfag og fagbrev i et av TIP-fagene. Jeg er lærling på Noretyl AS ved Rafnes hver torsdag og fredag, der jobber jeg i drifta og etter 4 år har jeg forhåpentligvis fagbrev som prosessoperatør.
På ¨bloggen¨vil det bli lagt ut innlegg av jobber, maskiner, systemer og info om hva som blir gjort på jobben :)