تقنية التقطير الوميضي لإنتاج أعلى وأكثر ثباتا

الأبحاث تخفض تكلفة مواد منع الترسب

تعتبر المؤسسة العامة لتحلية المياه المالحة اكبر منتج للمياه المحلاة في العالم وتشمل عمليات تحلية المياه المستخدمة عالميا العمليات الحرارية كالتقطير الوميضي المتعدد المراحل والتقطير المتعدد التأثير والعمليات الغشائية كالتناضح العكسي وتعتبر تحلية مياه البحر باستخدام تقنية التقطير الوميضي المتعدد المراحل اكثر العمليات شيوعا نظرا لبساطتها وانتاجيتها العالية وثبات ادائها، ولذلك فقد اعتمدت المؤسسة العامة لتحلية المياه المالحة بشكل كبير على هذا النوع من التقنية عند انشاء محطاتها وتبلغ نسبة انتاج محطات المؤسسة التي تستخدم تقنية التقطير الوميضي المتعدد المراحل 90% تقريبا من اجمالي انتاج محطات المؤسسة.
وبالرغم من ان تقنية التقطير الوميضي المتعدد المراحل من اكثر التقنيات التي يعتمد عليها الا انها تقترن ببعض المشاكل التشغيلية التي من اهمها تكون القشور (الترسبات) الملحية على اسطح المبادلات الحرارية.
وكما هو معلوم فان من العوامل المهمة للمحافظة على الاداء الحراري لانابيب المبادلات الحرارية هو نظافتها وخلوها من الرواسب الملحية ويتم عادة التحكم في تقليل الرواسب الملحية على اسطح المبادلات الحرارية عن طريق المعالجة الكيميائية لمياه التغذية وذلك باضافة موانع الترسب لمياه التغذية الذي يتم عن طريق حقن هذه المواد بنسب معينة ومواد منع الترسب عبارة عن مركبات سلسالية عضوية مثل فوسفونات الصوديوم وحامض البولي مالييك وحامض الكربوكسيليك.
ويتوفر في السوق العديد من موانع الترسب ذات قدرات مختلفة لمنع الترسب وذات اسعار متفاوتة مما يتطلب القيام باجراء دراسات جدوى اقتصادية وفنية لتقييم اداء كل مادة. على حدة وعند ظروف تشغيلية مختلفة وبالتالي اختيار معدلات الحقن المثلي لتقليل تكلفة تشغيل محطات تحلية التقطير الوميضي المتعدد المراحل.
وفي بداية تشغيل محطات المؤسسة كانت معدلات حقن موانع الترسب الموصى بها من المصنعين عالية جدا تصل في بعض الاحيان الى حوالي (15 جزءا من المليون) وبعد اجراء العديد من الدراسات البحثية عن طريق مركز الابحاث والتطوير بالجبيل وبالتعاون مع المختصين بمحطات المؤسسة ومصنعي المواد الكيماوية تم تخفيض معدلات حقن مواد منع التسرب بدرجة كبيرة تصل في بعض الاحيان الى اقل من جزء واحد من المليون مما نتج عنه تحقيق وفر مادي كبير في تكاليف هذه المواد وخلق منافسة كبيرة جدا بين مصنعي هذه المواد وأدى ذلك الى خفض تكاليف انتاج المياه المحلاة وسنتطرق لاحقا للمبالغ التي تم توفيرها نتيجة لهذه الدراسات في هذا المجال.
ولقد تمثلت اسهامات مركز الابحاث والتطوير بالجبيل التابع للمؤسسة وبتعاون مستمر مع محطات المؤسسة بوضع نمط بحثي لهذه الدراسات البحثية التي تشتمل على ثلاث مراحل متتالية وهي:
المرحلة الاولى - التجارب المختبرية:
يتم في البداية التقييم المبدئي لمواد منع الترسب في جهاز مختبري بمركز الابحاث والتطوير بالجبيل يتم عن طريقه تحديد قدرة مادة مانع الترسب على تقليل او منع ترسب القشور الملحية حيث يتم تسخين الماء الملحي ذي التركيز العالي والمضاف اليه 1 الى 2 جزء من المليون من مادة مانع الترسب (وذلك حسب درجة الحرارة المعمول بها)
ويتم بعد ذلك معرفة تأثير مادة مانع الترسب في المحافظة على قيمة القلوية الكلية عند أعلى قيمة لها مع مرور الوقت.
المرحلة الثانية - التجارب على وحدة التقطير الوميضي المتعدد المراحل التجريبية:
وفي هذه المرحلة يتم تقييم احسن المواد اداء في المرحلة المختبرية بالتطبيق على وحدة التقطير الوميضي المتعدد المراحل التجريبية التابعة لمركز الابحاث والتطوير بالجبيل التي تبلغ سعتها الانتاجية حوالي (20) مترا مكعبا من المياه المحلاة يوميا وتحتوي على (6) مراحل كما انها تحتوي على جميع العناصر المكونة للمحطات التجارية مما يجعلها تحاكي وبشكل كبير الاداء التشغيلي للمحطات التجارية، ويمكن معالجة مياه التغذية المالحة باضافة مادة مانع الترسب او حامض الكبريتيك او الاثنتين معا، ويتم اختبار كل مادة من مواد منع الترسب عند درجة الحرارة القصوى للمحلول الملحي ومعدل حقن مادة منع الترسب المختارة لمدة شهر واحد وخلال تلك الفترة تتم مراقبة الظروف التشغيلية للوحدة التي لها علاقة بزيادة مقاومة الانتقال الحراري والناتجة عن الترسبات الملحية داخل انابيب المبادلات الحرارية، والتي تشمل معامل الانتقال الحراري ومعامل اعتراض الانتقال الحراري ومعامل الانتاجية المكتسبة حيث يتم رصد التغييرات الحاصلة في هذه الظروف التشغيلية خلال فترة الاختبار لمعرفة مدى قدرة مادة مانع الترسب على منع ترسب القشور الملحية على اسطح انابيب المبادلات الحرارية وبناء على النتائج الاولية لهذه الاختبارات يتم اختيار افضل مواد منع الترسب اداء ليتم اختبارها في محطات المؤسسة العاملة.
المرحلة الثالثة - التجارب على محطات المؤسسة العاملة:
يتم اختيار مواد منع الترسب الناجحة في اختبارات الوحدة التجريبية وذلك لاجراء الاختبارات اللازمة على وحدات محطات المؤسسة المختلفة وذلك لتقييم اداء كل منها قبل اجازة استخدامها في المحطات العاملة بالمؤسسة ويتم في الغالب اجراء هذه التجارب في محطتي الجبيل وجدة وهي عبارة عن محطات ذات انتاج مشترك للماء والكهرباء وتنتج وحدة التحلية الواحدة من 23000 الى 24000 متر مكعب من المياه المحلاة يوميا وقبل اجراء التجارب يتم تنظيف المبادلات الحرارية للوحدة المختارة لاجراء التجارب وبالذات انابيب المبادلات الحرارية في سخان المحلول الملحي وقسم استرجاع الحرارة وذلك عن طريق تدوير كرات التنظيف الاسفنجية داخلها وبعد التأكد من نظافة الوحدة تبدا التجربة وتكون البداية بحقن مادة منع الترسب بمعدل حقن مرتفع نسبيا ( 3 الى 5 أجزاء من المليون) ثم يتم تخفيضه تدريجيا كل يومين حتى يتم الوصول الى معدل الحقن المستهدف ثم يستمر تشغيل الوحدة عند هذا المعدل لمدة تتراوح بين ثلاثة الى ستة اشهر وذلك لتقييم كفاءة مانع الترسب ومعرفة اثره على الاداء الحراري للوحدة التي تم اختيارها لاجراء التجربة.
اثر خفض معدل حقن مواد منع الترسب على التكاليف التشغيلية لبعض محطات المؤسسة:
لقد نتج عن برنامج تخفيض معدل حقن مواد منع الترسب تقليل التكلفة التشغيلية للمياه المحلاة وعلى سبيل المثال وليس الحصر فقد بلغ المعدل السنوي لخفض تكاليف مواد منع الترسب لمحطة الجبيل - المرحلة الثانية (76،17 مليون ريال) كما بلغ بالنسبة لمحطة جدة - المرحلة الرابعة (23،8 مليون ريال) وبلغ بالنسبة لمحطة الجبيل - المرحلة الاولى (61،1 مليون ريال).