التنظيف بالليزر في صناعة البتروكيماويات: التطبيقات والفوائد والحلول

تعمل معدات البتروكيماويات لفترات طويلة تحت درجة حرارة عالية وضغط مرتفع ووسائط قابلة للتآكل، لذلك تميل أسطحها إلى تراكم الملوثات الصناعية مثل طبقات الزيت والصدأ والقشور والقاذورات البوليمرية. تواجه طرق التنظيف التقليدية عمومًا صعوبة في تحقيق تنظيف انتقائي-للمناطق وقد تتسبب في تلف ثانوي للركيزة، مما يجعل من الصعب تلبية متطلبات التنظيف المتزايدة-في الصناعة. وفي الوقت نفسه، يشكل تشديد القواعد البيئية تحدياً خطيراً للعمليات التقليدية مثل التنظيف الكيميائي. فعالة وصديقة للبيئة وآمنة وموثوقةتكنولوجيا التنظيف بالليزرأصبحت تدريجياً حلاً فعالاً لمشاكل التنظيف في صناعة البتروكيماويات.

1. متطلبات التنظيف لتلوث المعدات

بسبب بيئات التشغيل الصعبة، تكون معدات البتروكيماويات أكثر عرضة للتلوث الصناعي. لا تقلل الرواسب على أسطح المعدات من كفاءة الإنتاج وتؤدي إلى تدهور أداء المكونات فحسب، بل قد تؤدي أيضًا إلى حوادث تتعلق بالسلامة وخسائر اقتصادية. للحفاظ على تشغيل المعدات بشكل طبيعي، يجب على مصانع البتروكيماويات تنظيف الوحدة بأكملها، أو جزء منها، قبل التشغيل وبعد دورة تشغيل معينة.

2. متطلبات التنظيف قبل فحص إيقاف التشغيل

عند إغلاق معدات البتروكيماويات للتفتيش، يجب اختبار المناطق المراد فحصها. بالنسبة للمناطق المتأثرة بالتآكل أو تركيز الإجهاد حيث من المحتمل حدوث عيوب مثل الشقوق أو الثقوب، يجب إزالة الطلاء السطحي وطبقات القاذورات عن طريق التنظيف لكشف المادة الأساسية قبل إجراء الفحص والتقييم الفعال.

ولتقصير دورات الصيانة بشكل أكبر وتقليل وقت التوقف عن العمل وخفض تكاليف الصيانة، تحتاج صناعة البتروكيماويات بشكل عاجل إلى تقنية تنظيف أكثر ملاءمة وكفاءة وصديقة للبيئة وأكثر أمانًا من الطرق التقليدية لإعداد السطح قبل فحص إيقاف التشغيل.

3. القيود المفروضة على تقنيات التنظيف الحالية

تنقسم تقنيات التنظيف المستخدمة حاليًا لمعدات البتروكيماويات في جميع أنحاء العالم إلى ثلاث فئات: التنظيف الكيميائي، والتنظيف الفيزيائي، والتنظيف الميكروبي الصديق للبيئة، حيث يمثل التنظيف الكيميائي حوالي 70% من السوق. مع استمرار صناعة البتروكيماويات الحديثة في رفع متطلباتها فيما يتعلق بجودة التنظيف وحماية البيئة والسلامة، تظهر تقنيات التنظيف التقليدية أوجه القصور التالية:

• يصعب تحقيق التنظيف الانتقائي للمنطقة -، ولا يمكن التحكم بدقة في منطقة التنظيف وكثافته، الأمر الذي قد يؤدي إلى تلف الركيزة أو التسبب في ضرر ثانوي.
• يؤدي التنظيف الكيميائي إلى توليد كميات كبيرة من النفايات السائلة ومياه الصرف الصحي، كما أن تكلفة التخلص منها مرتفعة، مما يجعل من الصعب الالتزام باللوائح البيئية الصارمة بشكل متزايد.
• تستغرق بعض طرق التنظيف وقتًا-وتستهلك جهدًا-كثيفًا، كما أن دورات التنظيف الطويلة تؤدي إلى إعاقة كفاءة صيانة المعدات.

4. مزايا التنظيف بالليزر

بالمقارنة مع تقنيات التنظيف التقليدية، توفر آلات التنظيف بالليزر الصناعية المزايا المميزة التالية:

• لا يلزم سوى كمية صغيرة من المحلول المساعد، وفي بعض ظروف العمل لا يلزم وجود أي حل على الإطلاق.
• يمكن إزالة مجموعة واسعة من الملوثات من مجموعة واسعة من المواد الأساسية.
• تتم إزالة الملوثات السطحية بشكل فعال مع الحد الأدنى من الضرر الذي يلحق بالركيزة.
• يمكن التحكم بدقة في منطقة التنظيف وجودة التنظيف.
• الوحدات المحمولة متوفرة، مما يوفر إمكانية تنقل ممتازة.
• الأتمتة سهلة التنفيذ.
• تتمتع المعدات بعمر خدمة طويل، وتستهلك الكهرباء فقط أثناء التشغيل وتوفر تكلفة إجمالية منخفضة.

1. آليات التنظيف

التنظيف بالليزر عبارة عن تقنية تنظيف سطحية خضراء وغير مدمرة تعمل على إزالة الملوثات من الركيزة من خلال التفاعل بين ضوء الليزر والمادة. يتم تضمين أربعة أنواع من أهداف التفاعل في عملية التنظيف بالليزر: الطبقة الملوثة، والغاز الموجود داخل الطبقة الملوثة، والركيزة، و-الفيلم السائل المطبق مسبقًا.

2. التنظيف الجاف مقابل التنظيف الرطب

يُطلق على أوضاع التنظيف المقابلة للأهداف الثلاثة الأولى مجتمعة اسم "التنظيف الجاف"، وهو الأكثر استخدامًا في التطبيقات الصناعية. بالنسبة للملوثات الشائعة مثل الطلاء والمطاط، يعد الاختيار الصحيح لمصدر الليزر ومعلمات العملية كافيًا للإزالة الفعالة.

الوضع الرابع يسمى "التنظيف الرطب"، حيث يتم استخدام طبقة سائلة للمساعدة في إزالة الملوثات العنيدة. على الرغم من أن هذه الطريقة تولد كمية صغيرة من النفايات السائلة، إلا أن الحجم أصغر بكثير وأقل خطورة من التنظيف الكيميائي. بالنسبة للرواسب القابلة للاشتعال أو المسببة للتآكل أو السامة في صناعة البتروكيماويات، يوصى بالتنظيف الرطب لمنع الملوثات من الاحتراق أو الانتشار أثناء التنظيف بالليزر.

يمكن تطبيق التنظيف بالليزر على مجموعة واسعة من المعدات البتروكيماوية، بما في ذلك المبادلات الحرارية والخزانات والمفاعلات والأبراج وأوعية التخزين وخطوط الأنابيب والضواغط وأجهزة الطرد المركزي. تمت مناقشة التطبيقين الأكثر شيوعًا - للمبادلات الحرارية اللوحية وأسطوانات بخار الغلاية - أدناه مقارنة بطرق التنظيف التقليدية لتوضيح تفوق التنظيف بالليزر وإمكانية تطبيقه.

1. تنظيف المبادل الحراري للوحة

يتكون المبادل الحراري للوحة من صفائح نقل الحرارة المموجة المكدسة بالتناوب والمضغوطة معًا في إطار. تؤدي طرق التنظيف التقليدية، مثل-تنظيف المياه بالضغط العالي، إلى توليد نفايات سائلة ومياه صرف تتعارض مع المتطلبات البيئية الصارمة بشكل متزايد، كما أن تجفيف الألواح المنظفة يستغرق وقتًا-ويستغرق وقتًا طويلاً-. عندما أنابض آلة التنظيف بالليزريتم استخدام ذلك، حتى الطبقات السميكة من الأوساخ تتم إزالتها تمامًا، ويمكن إعادة تجميع الألواح فورًا بعد التنظيف - بطريقة بسيطة ومريحة.

الشكل . 1 (أ) لوحة المبادل الحراري قيد الخدمة؛ (ب) تنظيف ألواح المبادل الحراري بواسطة الماء عالي الضغط -؛ (ج) تنظيف ألواح المبادل الحراري بالليزر.

2. تنظيف طبلة البخار للغلاية

أسطوانة البخار هي وعاء الضغط الذي يتحمل ضغط تشغيل الغلاية وهو أهم وأثقل وأغلى مكونات الغلاية - نفس المكون الذي يجب صيانته فيهمحطات الطاقة الحراريةحيث أثبت التنظيف بالليزر قيمته بالفعل. تستغرق طرق التنظيف التقليدية وقتًا-وتستهلك الكثير من الوقت والجهد-، ومن الصعب التحكم بدقة في كثافة التنظيف ومساحته؛ قد تؤدي عملية التنظيف إلى توسيع العيوب الموجودة. يعمل التنظيف بالليزر على إزالة الزيت والصدأ والحجم والملوثات الأخرى بشكل انتقائي دون الإضرار بالركيزة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن جعل المعدات محمولة حتى يتمكن العمال من حملها للعمل على ارتفاعات، مما يقلل من وقت تفكيك المعدات ويوفر تكاليف العمالة - وهي ميزة موضحة بالتفصيل في دليلناالتنظيف بالليزر للمعدات غير القابلة للفك-..

في التطبيق الميداني الفعلي، استخدم الفريق الفني لشركة King's Laser جهازًاآلة التنظيف بالليزر النبضية المحمولة بقوة 200 واطلتنظيف منطقة التماس اللحام. بعد أربع عمليات تنظيف، ظهر معدن أساسي أبيض لامع وآثار لحام واضحة، ولم يتضرر المعدن الأساسي ولا المنطقة المحيطة به.

الشكل . 2 (أ) أسطوانة بخار الغلاية المفككة؛ (ب) العمال الذين يقومون بأعمال صيانة التنظيف على أسطوانة البخار؛ (ج) تأثير التنظيف على منطقة التماس اللحام باستخدام آلة التنظيف بالليزر النبضية المحمولة بقدرة 200 واط.

لا يزال التنظيف بالليزر يواجه التحديات التالية في تطبيقات البتروكيماويات:

1. قد توجد غازات أو سوائل متبقية قابلة للاشتعال أو الانفجار في مواقع البتروكيماويات. يعد إنشاء إجراءات ومعايير عملية مناسبة ونظام لتقييم السلامة تحديًا رئيسيًا للتطبيق.
2. تتأثر كفاءة وجودة التنظيف بالليزر بعوامل متعددة، بما في ذلك كثافة طاقة الليزر، وسرعة المسح، ودرجة المسح، ودقة التركيز، ومراقبة ردود الفعل. يعد استكشاف هذه العوامل وتأثيراتها - وخاصة تحسين العملية في ظل متطلبات الضرر -السريعة للغاية والجزئية- - تحديًا آخر.

وبفضل مزاياه المتمثلة في الكفاءة العالية والدقة والملاءمة للبيئة، يعد التنظيف بالليزر وسيلة مثالية لصناعة البتروكيماويات لتحسين الجودة والكفاءة والحفاظ على الطاقة وتقليل الانبعاثات، والتحول من طرق التنظيف التقليدية إلى أساليب التنظيف الجديدة. علاوة على ذلك، بعد تنظيف المعدات البتروكيماوية بالليزر-، لا يزال من الممكن اختيار تقنية الليزر لأي معالجة لاحقة، مما يتيح حل معالجة كامل يعتمد على الليزر-.

للحصول على عرض شامل-للصناعة لنفس التقنية،التنظيف بالليزر في الصناعات الثقيلةيلخص عمليات النشر من التكرير إلى الفولاذ والطاقة.