سیستم های Pilot Plant در صنایع چه هدفی را دنبال می کنند؟
پایلوت پلنت (کارخانه آزمایشی) یا pilot plant یک سیستم تولید قبل از مرحله تجاری یک واحد است که از فناوری جدیدی برای تولید استفاده می کند و یا حجم کمی از محصولات مبتنی بر فناوری جدید را تولید می کند. هدف از استفاده از سیستم های Pilot Plant یادگیری و رفع مشکلات فرآیندی پیش از بهره برداری از مقیاس صنعتی است. Pilot Plant سیستم های تولیدی در مقیاس کوچک هستند که برای آزمایش و اعتبار سنجی یک فناوری تولید قبل از تجاری سازی استفاده می شوند. به طور کلی ، انگیزه اصلی ساخت و بهره برداری از کارخانه های آزمایشی درک و کشف یک فناوری جدید است. بسیاری از مراحل انجام فرایندهای نوین تصفیه و بازچرخانی پساب مانند واحدهای تصفیه بدون پسماند مایع، تصفیه بلودان برج های خنک کننده و یا بویلر ها ابتدا در سیستم های Pilot Plant مورد تست فرآیندی قرار می دهند.
سیستم Pilot Plant پایلوت پلنت تصفیه و بازچرخانی آب استفاده مجدد از پساب
هدف از ساخت سیستم های Pilot Plant
در سیستم های Pilot Plant اسلایدهای آزمایشی به خوبی اجرا شده در به دست آوردن اطلاعات بیشتر در مورد یک فرآیند و اعتبار سنجی یک مدل قبل از استفاده از آن در مقیاس کامل، کمک بزرگی می کنند. استفاده از این سیستم ها موجب صرفه جویی در وقت و هزینه ها در طولانی مدت می شوند. باید به این نکته توجه داشت که سیستم تولید یک واحد Pilot Plant یک راه حل ساده و پیش پاافتاده برای یک کارخانه در مقیاس صنعتی نیست. طراحی و فرآیند آن به همان اندازه که در مقیاس بزرگ هست پیچیده است. بعلاوه ، اجرای آنها معمولاً در یک فضای فشرده و در یک چهار چوب مرکزی قرار می گیرد. در صورت با اجرای صحیح این واحد پایلوت به طور موثری عامل خطر افزایش اندازه در یک فرآیند جدید را کاهش پیدا خواهد کرد.
برای عملکرد موفق سیستم Pilot Plant چه چیزهایی را باید بدانید؟
شبیه سازی سیستم پایلوت قبل از ساخت سیستم بسیار مهم است. روش های مدل سازی و شبیه سازی ممکن است شامل موارد زیر باشد: مطالعات شبیه سازی شده شیمیایی ، مدل سازی ریاضی ، مدل Aspen Plus / HYSYS ، دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و تجزیه و تحلیل عناصر محدود (FEA).
ایجاد تعادل شیمیایی در سیستم : واکنشها تا زمان تعادل کارآمد نیستند.
خصوصیات مواد : مواد نباید بر واکنش ها تأثیر بگذارند ، با گذشت زمان فرسایش پیدا کنند یا سیستم را بی جهت هزینه کنند
مایعات باید برای انتقال حرارت در شماره رینولدز درست نگه داشته شوند
درجه حرارت واکنش باید کنترل شود
انتخاب صحیح تجهیزات ، لوله کشی و ابزار دقیق
سیستم Pilot Plant پایلوت پلنت تصفیه و بازچرخانی آب استفاده مجدد از پساب
مراحل لازم برای طراحی و ساخت سیستم پایلوت عبارتند از
۱) طراح مقیاس خود را انتخاب کنید
2) طرح را کامل کنید
3) مدل سازی و شبیه سازی ۳ بعدی را توسعه دهید
4) اتوماسیون را در کارخانه آزمایشی آغاز کنید
5) ساخت و جمع آوری ماژول
6) سیستم تکمیل شده را نصب کنید (می تواند در تاسیساتی باشد که در حال اجرا است)
به این نکته باید توجه نمود که پایلوت های آزمایشی فقط در مقیاس کوچک می توانند مانند واحدهای تجاری در مقیاس بزرگ رفتار کنند و حتی شبیه آنها باشند. این تصور غلط از یکسان بودن می تواند مهندسان را به سمت طراحی امکانات آزمایشی خود با همان تجهیزات و مشخصات کارخانه های در مقیاس تجاری سوق دهد. با این حال هر د سیستم ها از اصول مهندسی یکسانی استفاده کنند و از سیستم های الکتریکی و کنترل مشابهی برخوردارند، در واقع این خود یک چالش است زیرا نتایج تحقیقات پایلوت امکان دارد موجب تحمیل برخی هزینه های غیرضروری شود.
پایلوت های آزمایشی در مقایسه با سیستم های تجاری
تفاوت بین مشخصات پایلوت آزمایشی و سیستم تجاری را می توان به اهداف مختلف آنها نسبت داد. نیروگاه های آزمایشی طراحی و ساخته شده اند تا مهندسان بتوانند درباره فرآیند تصمیم گیری در مورد فناوری های جدید یا سایر تنظیمات فرآیند اطلاعات بیشتری کسب کنند. جمع آوری داده ها برای دستیابی به این هدف مهم است ، زیرا شرایط مرزی را برای افزایش مقیاس در اختیار مهندسان فرآیند قرار می دهد. پایلوت های آزمایشی مشکلات احتمالی را در معرض دید قرار می دهند و اجازه می دهند راه حل های جایگزین قبل از ادامه مقیاس گذاری یا انتقال فناوری به عملکرد تمام عیار ، مهندسی و آزمایش شوند.
برای دستیابی به هدف خود ، یک کارخانه آزمایشی باید انعطاف پذیر و قابل انعطاف باشد تا اپراتورها بتوانند به سرعت اصلاحات را برای آزمایش تنظیمات و شرایط عملیاتی ایجاد کنند تا عملکرد بهینه ایجاد شود. صاحبان پایلوت های آزمایشی کمتر به فکر بهره وری از عملکرد و بیشتر مربوط به اثبات مفهوم هستند. با فرض ثابت بودن میزان فروش و سفارشات معوقه ، اطمینان از حفظ و نگهداری کارخانه برای به حداکثر رساندن زمان کار به عهده مدیریت کارخانه است. برخلاف عملیات در مقیاس آزمایشی ، نگهداری پیشگیرانه و پیش بینی کننده از اهمیت بالاتری برخوردار است. در کارخانه های تجاری ، چیدمان می تواند پراکنده باشد و این نیاز به دستگاه های هوشمند برای هشدار به پرسنل در هنگام نیاز به تعویض تجهیزات است. کنترل هزینه ها به همان اندازه نگهداری سیستم اهمیت دارد. برخی از روشهای کنترل هزینه عبارتند از: بازیافت حلالها و گازهایی که می توانند مجدداً مورد استفاده قرار گیرند ، بازیابی گرما از جریان پساب و استفاده از ارزش انرژی گازهای زائد.
سیستم Pilot Plant پایلوت پلنت تصفیه و بازچرخانی آب استفاده مجدد از پساب
معیارهای طراحی در واحد های پایلوت
مشخصات طراحی برای پایلوت آزمایشی اساساً تحت تأثیر نیاز به انعطاف پذیری و جمع آوری اطلاعات است. انعطاف پذیری اجازه می دهد تا عملیات واحد به ترتیب پیکر بندی شود ، عملیات واحد جدید اضافه شود و طیف وسیعی از شرایط عملیاتی آزمایش شود. معیارهای دیگری که به تعریف مشخصات طراحی برای آزمایشی کمک می کند عبارتند از:
طراحی و ساخت کامل سریع برای به حداقل رساندن زمان ورود به بازار
دقت اندازه گیری در مقیاس کوچک
فضای طرح پایلوت را به حداقل برسانید
شرایط فرآیند را به طور دقیق نشان می دهید
از ایمن بودن سیستم اطمینان حاصل کنید
هزینه سیستم را به حداقل برسانید.
بسیاری از سیستم های فرایندی که با این ملاحظات ساخته شوند و در روش های طراحی / ساخت از سیستم فرآیند مدولار بهره مند می شوند، پروژه هایی با اندازه مناسب خواهند بود که می توانند به صورت مدولار اجرا شوند ، به طور متوسط ۴۰٪ سریعتر از روش های سنتی ساخته شده در بازار ارائه می شوند.