فهرست مطالب

• مقدمه
• تعریف منابع ذخیره مواد شیمیایی
• دسته‌بندی منابع ذخیره مواد شیمیایی
• نکات نگهداری مواد شیمیایی در مخازن پلی اتیلن
• استاندارد ساخت مخازن ذخیره سازی مواد شیمیایی
• استانداردهای طراحی و ساخت مخازن ذخیره مواد شیمیایی
• اجزا و ساختار منابع ذخیره مواد شیمیایی
• عملکرد منابع ذخیره مواد شیمیایی
• عوامل موثر بر قیمت مخازن مواد شیمیایی
• مزایا و معایب منابع ذخیره مواد شیمیایی
• کاربردهای منابع ذخیره مواد شیمیایی
• جدول مقایسه مزایا، معایب و کاربردها
• نتیجه‌گیری

منابع ذخیره مواد شیمیایی

مقدمه 

منابع ذخیره مواد شیمیایی (Chemical Storage Tanks) تجهیزاتی هستند که برای نگهداری، ذخیره‌سازی و در برخی موارد انتقال مواد شیمیایی مایع، گاز یا جامد به‌صورت ایمن مورد بهره برداری قرار می‌گیرند. این منابع نقش مهمی در صنایع شیمیایی، پتروشیمی، داروسازی، آب و فاضلاب، کشاورزی، صنایع غذایی و بسیاری از حوزه‌های صنعتی ایفا می‌کنند. هدف اصلی این منابع، جلوگیری از نشت، واکنش ناخواسته و آلودگی محیط زیست و هم‌چنین تأمین امنیت نیروی انسانی است.

مواد شیمیایی بخش جدایی‌ناپذیری از صنایع هستند. از تولید دارو و مواد غذایی گرفته تا فرآیندهای صنعتی سنگین، همواره نیاز به ذخیره‌سازی ایمن و کارآمد این مواد وجود دارد. این مخازن با توجه به نوع ماده شیمیایی، حجم و شرایط نگهداری از جنس‌های مختلفی مانند فلز، پلاستیک یا کامپوزیت ساخته می‌شوند و در صنایع مختلفی از جمله، داروسازی، کشاورزی، نساجی و … کاربرد دارند. علاوه بر این، از این مخازن برای نگهداری مواد شیمیایی و محلول‌های مورد استفاده در تحقیقات و آزمایشات علمی نیز استفاده می‌شود.

با توجه به ماهیت خطرناک بسیاری از مواد شیمیایی (مانند اسیدها، بازها، حلال‌ها، سوخت‌ها و گازهای سمی)، طراحی و ساخت این منابع باید مطابق با استانداردهای بین‌المللی مانند ASTM، API، ISO و OSHA انجام شود. جنس و نوع این منابع نیز باید بر اساس ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی ماده ذخیره‌شده انتخاب شود تا مقاومت لازم در برابر خوردگی، فشار، دما و واکنش‌های شیمیایی را داشته باشد.

تعریف منابع ذخیره مواد شیمیایی 

منابع ذخیره مواد شیمیایی (Chemical Storage Tanks) مخازنی هستند که برای نگهداری انواع مواد شیمیایی خورنده، سمی، قابل اشتعال یا واکنش‌پذیر طراحی می‌شوند و مورد استفاده قرار می‌گیرند. هدف اصلی این منابع، جلوگیری از نشت، تبخیر و آلودگی محیط‌زیست و نیز اطمینان از دسترسی پایدار به مواد مورد نیاز فرآیندهای صنعتی است. مخزن مواد شیمیایی، ظرفی است که برای نگهداری امن و اصولی مواد شیمیایی (خطرناک یا غیر خطرناک) طراحی شده است. این مخازن با توجه به نوع ماده شیمیایی از جنس‌های مختلفی ساخته می‌شوند. از ویژگی‌های مخازن مواد شیمیایی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

• مقاومت در برابر خوردگی: مخزن باید در برابر خوردگی ناشی از مواد شیمیایی مختلف مقاوم باشد. هم‌چنین جنس مخزن متناسب با نوع ماده شیمیایی که قرار است در آن ذخیره شود، تعیین می‌شود.

• مقاومت در برابر ضربه و فشار: مخزن باید در برابر ضربه و فشارهای احتمالی، سقوط یا لرزش، مقاوم باشد. این امر به ویژه برای مخازنی که در محیط‌های صنعتی یا پر رفت و آمد استفاده می‌شوند؛ اهمیت دارد.

• مقاومت در برابر نشت: مخزن باید کاملا عایق و بدون هرگونه درز یا شکاف باشد تا از نشت مواد شیمیایی به محیط زیست و ایجاد خطرات سلامتی جلوگیری شود.

• سازگاری با مواد شیمیایی: جنس مخزن باید با نوع ماده شیمیایی که قرار است در آن ذخیره شود، سازگار باشد. به عنوان مثال، برای مواد شیمیایی خورنده، از مخازن فلزی ضد زنگ و برای مواد شیمیایی غیر خورنده، از مخازن پلاستیکی استفاده ‌شود.

• طراحی: مخازن باید دارای درب‌های محکم، دریچه‌های تخلیه و تهویه مناسب باشند و برای حمل و نقل آسان، دارای دستگیره یا پایه باشند.

• علامت‌گذاری: مخازن باید به وضوح با نوع ماده شیمیایی، تاریخ انقضا و علائم هشدار دهنده خطر، برچسب‌گذاری شوند.

دسته‌بندی منابع ذخیره مواد شیمیایی 

انتخاب مخزن مناسب برای ذخیره مواد شیمیایی، امری حیاتی برای حفظ ایمنی و سلامت افراد و محیط زیست است. با توجه به تنوع مواد شیمیایی و شرایط نگهداری، مخازن مختلفی با جنس، حجم و ویژگی‌های متفاوت طراحی و تولید شده‌اند و آن ‌ها را می‌توان بر اساس معیارهای مختلف دسته‌بندی کرد.

الف) بر اساس جنس مخزن

     •  فلزی

         مزایا:

• استحکام بالا در برابر ضربه و فشار
• مقاومت در برابر خوردگی ناشی از مواد شیمیایی خورنده
• عمر طولانی

         معایب:

• وزن سنگین

• قیمت بالا

• مستعد زنگ زدگی در صورت عدم مراقبت

     •  پلاستیکی

         مزایا:

• وزن سبک
• قیمت مناسب
• انعطاف پذیری و سهولت در جابجایی
• مقاومت در برابر اسید و باز های ضعیف

         معایب:

• مقاومت کمتر در برابر ضربه و فشار

• مقاومت محدود در برابر برخی مواد شیمیایی خورنده

• عمر کوتاه تر نسبت به مخازن فلزی

     •  کامپوزیتی

         مزایا:

• استحکام بالا در برابر ضربه و فشار
• مقاومت در برابر خوردگی
• وزن سبک تر از مخازن فلزی
• عمر طولانی

     • IBC : مخازن IBC، با طراحی منحصر بفرد و استفاده از مواد باکیفیت در ساخت، گزینه ای ایده آل برای ذخیره سازی مواد شیمیایی و محصولات نفتی و گازی محسوب می‌شوند

         مزایا:

• حمل و نقل آسان : به دلیل وجود پالت، به راحتی با لیفتراک یا جرثقیل قابل جابجایی هستند.
• ذخیره سازی بهینه : فضای مورد نیاز برای نگهداری مواد شیمیایی را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهند.
• قیمت مناسب : به نسبت حجم بالایی که دارند، از قیمت مقرون به صرفه ای برخوردارند.
• تنوع : در جنس‌ (پلی اتیلن، استیل ضد زنگ، فایبرگلاس و گالوانیزه)، حجم و مدل‌های مختلف با کاربردهای متنوع موجود هستند..

برای ذخیره مواد شیمیایی کدام جنس مخزن مناسب است؟

به طور کلی برای مواد خورنده : مخازن فلزی ضد زنگ یا کامپوزیت با روکش داخلی ضد زنگ مناسب هستند.

برای حجم کم : مخازن پلاستیکی به دلیل وزن و قیمت مناسب گزینه بهتری هستند.

برای حجم زیاد : مخازن فلزی به دلیل استحکام و مقاومت بالا انتخاب مناسب‌تری هستند. در نهایت، با در نظر گرفتن نوع ماده، شرایط، حجم و بودجه، می توانید جنس مناسب مخزن را انتخاب کنید.

ب) بر اساس شکل و ساختار

• استوانه‌ای عمودی

• استوانه‌ای افقی

• کروی

• مکعبی

ج) بر اساس محل نصب

• مخازن هوایی (Overhead Tanks)

• مخازن زمینی (Underground Tanks)

د) بر اساس فشار کاری

• مخازن تحت فشار

• مخازن غیر فشاری

نکات نگهداری مواد شیمیایی در مخازن پلی اتیلن 

• مخزن را در مکانی خنک، خشک و دور از نور مستقیم خورشید و تابش گرما نگهداری کنید.

• مخزن را از مواد شیمیایی ناسازگار دور نگه دارید.

• قبل از پر کردن مخزن، حتما آن را از نظر هرگونه ترک خوردگی یا آسیب بررسی کنید.

• مخزن را بیش از حد پر نکنید و فضای خالی برای انبساط بخار مواد شیمیایی در نظر بگیرید.

• درب مخزن را به طور کامل و محکم ببندید.

• از برچسب‌های مناسب برای مشخص کردن نوع ماده شیمیایی، تاریخ انقضا و سایر اطلاعات مهم استفاده کنید.

• مخزن را به طور مرتب تمیز و بازرسی کنید.

• در صورت مشاهده هرگونه نشتی یا آسیب، مخزن را از سرویس خارج کرده و با یک مخزن جدید جایگزین کنید.

• از دستورالعمل های ایمنی ارائه شده توسط سازنده مواد شیمیایی و مخزن پیروی کنید.

استاندارد ساخت مخازن ذخیره سازی مواد شیمیایی 

با توجه به این که مخازن از مواد گوناگونی ساخته می شوند به همین دلیل بررسی مواردی که در زیر ذکر شده است اهمیت دارد.

• استحکام مکانیکی

• انعطاف پذیری

• میزان تغییر فرمپلاستیک

• سختی

• مقاومت خستگی

استانداردهای طراحی و ساخت مخازن ذخیره مواد شیمیایی 

استانداردهای طراحی و ساخت مخازن ذخیره مواد شیمیایی به نوع مواد ، ابعاد مخزن، شرایط محیطی و … بستگی دارد. این استانداردها به منظور ایمنی، حفاظت از محیط زیست و جلوگیری از حوادث ناشی از تماس نامناسب با مواد شیمیایی ارائه شده‌اند. برخی از استانداردها و کدهایی که معمولاً در این زمینه استفاده می‌شوند عبارتند از:

 • API 650 : این استاندارد توسط موسسه پترولیوم آمریکا (American Petroleum Institute) تهیه شده و برای مخازن دایروی ذخیره سیالات نفتی و سیالاتی با مشخصات مشابه استفاده می‌شود.

 •  API 620 : این استاندارد نیز توسط موسسه پترولیوم آمریکا تهیه شده و برای مخازن سه ‌بعدی (با شکل‌ها و ابعاد مختلف) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 •  ASME Boiler and Pressure Vessel Code : این کد توسط انجمن مهندسین مکانیک آمریکا (American Society of Mechanical Engineers) تهیه شده و برای مخازنی که تحت فشار کار می‌کنند، استفاده می‌شود.

• NFPA 30 : این استاندارد توسط انجمن ملی حمایت از حریق آمریکا ارائه شده و برای مخازن ذخیره مواد شیمیایی خطرناک و مایعات قابل اشتعال مورد استفاده قرار می‌گیرد. (National Fire Protection Association)

  • ACI 376 : این کد توسط انجمن بتن آمریکا (American Concrete Institute) برای طراحی و ساخت مخازن بتنی استفاده می‌شود.

  •  ISO 12991 : این استاندارد برای مخازن ذخیره گاز (CNG) گاز طبیعی فشرده استفاده می‌شود.

در هر کشور ممکن است استانداردهای ملی و مقررات محلی برای طراحی و ساخت مخازن ذخیره مواد شیمیایی وجود داشته باشد که باید به آن‌ها نیز توجه شود. برای هر پروژه خاص، باید با مقامات محلی و متخصصان مرتبط مشورت کرده و استانداردها و کدهای مناسب را برای طراحی و ساخت مخزن مورد استفاده قرار داد.

اجزا و ساختار منابع ذخیره مواد شیمیایی 

هر منبع ذخیره مواد شیمیایی بسته به نوع و کاربرد خود ممکن است اجزای متفاوتی داشته باشد؛ اما به‌طور کلی شامل بخش‌های زیر است.

► بدنه اصلی مخزن – ساخته ‌شده از جنس مقاوم به خوردگی و فشار

► پوشش داخلی (Lining) – برای جلوگیری از واکنش ماده شیمیایی با بدنه مخزن

► درب یا فلنج دسترسی – برای ورود و خروج مواد و انجام تعمیرات

► اتصالات ورودی و خروجی – شامل شیرها، فلنج‌ها و لوله‌ها

► سیستم تهویه یا ونت (Vent) – برای جلوگیری از افزایش فشار داخلی یا ایجاد خلأ

► سیستم سنجش سطح و فشار – مانند گیج سطح (Level Gauge) یا سنسورهای دیجیتال

► پایه یا فونداسیون – جهت نصب و پایداری مخزن

► عایق حرارتی –در موارد ضروری برای کنترل دما

► پوشش خارجی محافظ (Coating) – برای مقاومت در برابر عوامل محیطی

عملکرد منابع ذخیره مواد شیمیایی 

عملکرد این منابع بر اساس ایمنی، حفظ کیفیت ماده ذخیره ‌شده و جلوگیری از نشت یا واکنش ناخواسته تعریف می‌شود. مراحل کلی عملکرد به شرح زیر است:

► پر کردن مخزن – از طریق خطوط ورودی و تحت کنترل فشار

► ذخیره‌سازی ایمن – با جلوگیری از تماس ماده با محیط بیرونی

► کنترل شرایط داخلی – دما، فشار و سطح مایع به‌صورت مداوم پایش می‌شود.

► تخلیه یا انتقال – از طریق پمپ یا نیروی جاذبه

► نگهداری و بازرسی دوره‌ای – برای پیشگیری از خوردگی، ترک یا نشتی

عوامل موثر بر قیمت مخازن مواد شیمیایی 

قیمت مخازن مواد شیمیایی به عوامل مختلفی بستگی دارد که در زیر به برخی از آن‌ها اشاره شده است.

• مخازن فلزی به طور کلی گران‌تر از مخازن پلاستیکی هستند. این نوع مخازن از جنس فولاد ضد زنگ، آلومینیوم یا فولاد گالوانیزه هستند و در برابر مواد شیمیایی خورنده مقاوم‌اند.

• مخازن پلاستیکی از جنس پلی اتیلن (HDPE) یا پلی پروپیلن (PP) ساخته می‌شوند و به دلیل وزن کم، قیمت مناسب و مقاومت در برابر اسیدها و بازهای ضعیف، محبوب هستند.

• مخازن کامپوزیتی از ترکیب فلز و پلاستیک ساخته می‌شوند و از مزایای هر دو جنس بهره مند هستند. با این حال، به دلیل پیچیدگی ساخت، گران تر از مخازن فلزی و پلاستیکی هستند.

• هرچه حجم مخزن بیشتر باشد، قیمت آن نیز بیشتر خواهد بود.

• مخازنی که ضخامت دیواره بیشتری دارند، به دلیل استحکام بالاتر، قیمت بیشتری دارند.

• مخازنی که درب ها و شیرآلات پیچیده تری دارند، مانند درب های ضد انفجار یا شیرهای کنترل جریان، گران تر هستند.

مزایا و معایب منابع ذخیره مواد شیمیایی 

مزایا:

• افزایش ایمنی ذخیره‌سازی
• کاهش خطرات زیست ‌محیطی
• امکان ذخیره حجم زیاد
• افزایش عمر مفید مواد شیمیایی
• قابلیت طراحی اختصاصی برای هر ماده

معایب:

• هزینه ساخت و نصب بالا

• نیاز به تعمیر و نگهداری مداوم

• خطرات ناشی از خرابی یا نشت

• محدودیت در جابه‌جایی

کاربردهای منابع ذخیره مواد شیمیایی 

• صنایع پتروشیمی و پالایش نفت

• تولید مواد شوینده و بهداشتی

• صنایع غذایی و نوشیدنی

• تولید کود و سموم کشاورزی

• صنایع داروسازی

• نیروگاه‌ها و صنایع انرژی

جدول مقایسه مزایا، معایب و کاربردها 

نتیجه‌گیری 

منابع ذخیره مواد شیمیایی نقش مهمی در ایمنی، بهره ‌وری و پایداری صنایع دارند. انتخاب نوع مناسب مخزن باید با توجه به ماهیت ماده، شرایط عملیاتی، بودجه و استانداردهای ایمنی باشد. استفاده از تکنولوژی‌های نوین در ساخت، نظارت و نگهداری این مخازن می‌تواند خطرات را کاهش داده و عمر مفید سیستم را افزایش دهد.

نگارنده مقاله: مهندس سبا رادنیا