1

BÖLÜM 2

AKIM ŞEMALARI ve P&I DİYAGRAMLARI

KYM 415 PROSES TASARIMI I 2013-2014 Güz

Yrd.Doç.Dr. Suna ERTUNÇ

Flow-sheet Process Flow Diagram (PFD)

Piping and instrument

2

Ödev 1: Her proje grubu kimyasal bir prosese ait

1. Akım şemasını (flow sheet)

ve

2. Borulandırma ve enstrümantasyon diyagramını

(piping and instrumentation “P&I” diagram)

27.09.2013 Cuma günü derste teslim edecek.

Teslim edilen dökümanlara dair açıklama yapabilmeli!!!

3

2.1. GİRİŞ

• Akım şemaları proses tasarımında anahtar dökümandır. • Proseste yer alan ekipmanların yerleşimini ve birbirleriyle bağlantılarını, akım hatlarını, akımların hızlarını, bileşimlerini ve ekipmanların işletme koşullarını gösterir. Akım Şemaları Nerelerde Kullanılır? 1. Uzman tasarım gruplarının tasarımlarına temel teşkil eder

Neyi tasarlarlar? 2. İşletme kılavuzlarının (operating manual) hazırlanması ve

işletme teknisyenleri eğitimi için dökümanların hazırlanmasında

3. İşletmeye alma çalışmaları(start up) sırasında prosesin işletme performansının tasarım değeriyle kıyaslanması

amacıyla da kullanılır.

4

Akım şemaları, proseste yer alan her bir ünite için ve tüm proses için yapılan kütle ve enerji denklikleri temel alınarak oluşturulur.

Günümüzde akım şemaları bilgisayar destekli olarak hazırlanmaktadır. Avantajı -Alternatif akım şemalarının oluşturulması -En uygun prosesin seçimi -En uygun proses şartlarının saptanması Bu ders kapasamında MATLAB ve CHEMCAD paket programlarından yararlanılacaktır.

Paket programlara BAŞKA örnekler ?????

Akım şemasının oluşturulmasından sonraki adım

P&I diyagramının oluşturulmasıdır.

5

2.2. AKIM ŞEMALARININ GÖSTERİLİŞİ

Çeşitli tipte akım şemaları vardır: • Blok diyagram gösterimi • Resim şeklinde gösterim

2.2.1 Blok Diyagram Gösterimleri:

Blok Akım Diyagramı “Block Flow Diagram” (BFD)

En basit gösterim şeklidir. Çizimde yer alan her bir blok bir ekipmanı veya prosesin belirli bir adımını simgeler. Kare daire diktörgen Nerede kullanılır? * ön raporların hazırlanmasında * eğitim amacıyla

6

Bir Blok Akım Proses Diyagramı (BFD) Oluşturulurken; • İşletmeler bloklarla gösterilir.

• Önemli akım yönleri oklarla belirtilir.

• Mümkün olduğunca akımın yönü soldan sağa çizilmeli,

• Hafif bileşen içeren akımlar (gazlar) yukarı doğru, ağır bileşen içeren akımlar (sıvılar ve katılar) aşağı doğru yönlendirilir. 5. Basitleştirilmiş madde dengesi kurulur.

7

Toluen 10 000 kg/h

Hidrojen 820 kg/h

Reaktör Gaz Ayırıcısı

Gaz Karışımı 2 610 kg/h

Dönüşüm % 75 Toluen Sıvı karışımı

Benzen 8 210 kg/h

Toluen

Reaksiyon: C7H8 + H2 C6H6 + CH4

Damıtma Kolonu

Blok Akım Diyagramı (BFD) Örnek 1

8

2.2.2 Resim Şeklinde Gösterilen Akım Şemaları:

Proses Akış Diyagramı “Process Flow Diagram” (PFD)

Ekipmanlar belirli bir tarza uygun olarak çizilir. # İngiliz Standartları (BS 1553, 1977) # Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü (ANSI) # Alman Standartları (DIN 28004, 1988) # ISO 10628

Coulson J.M., Richardson J.F. and Sinnot R.K., 1999, Chemical Engineering, Vol 6,

Design, 3rd ed., Butterworth-Heinmann, Oxford.

APPENDIX A: Graphical symbols for piping systems and plant

İNCELENECEK !!!

9

Zorunlu Bilgiler 1. Akım no 2. Sıcaklık (oC) 3. Nominal (istenilen) işletme basıncı (bar) 4. Akımın bileşimi a) Herbir bileşenin akış hızı (kg/h) veya b) Akımın ağırlıkça yüzde bileşimi 5. Toplam akış hızı (kg/h) Seçimli Bilgiler 1. Molar yüzde bileşimler 2. Buhar Kesri 3. Önemli fiziksel özellikler - Yoğunluk -Viskozite -Diğerleri 4. Akımların termodinamik verileri -Isı kapasitesi -Akımların entalpileri - K değerleri 5. Akım ismi “aseton kolonu alt akımı”

2.3. PROSES AKIŞ DİYAGRAMLARINDA BULUNACAK BİLGİLER

10

Proses Akış Diyagramı (PFD) Örnek 1

11

Proses Akış Diyagramı (PFD) Örnek 2

12

• Proseste yer alan temel ekipmanların akım şeması üzerinde sırasıyla yerleşimini ve ekipmanlar arasındaki proses akım hatlarını gösterir. •Amaç; madde akımını gerçektekine uygun göstermek •Temel ekipmanlar gerçek büyüklükleriyle orantılı

2.4. PROSES YERLEŞİM PLANI (Process Layout)

13

Verileri virgülden sonra bir basamaklı olarak yazmak yeterli Hassaslık derecesine göre veriler verilmeli

Çok daha küçük değerler ise ‘eser’ miktarda yazılır

Prosesi kısıtlayan bir öneme sahip ise ‘ppm’ olarak belirtilir.

Bazı durumlarda eser miktardaki maddeler çok önemlidir. ÖRNEĞİN, katalizör zehirlenmesine neden olan ve malzeme seçimini etkileyen maddeler söz konusu olduğunda bu maddelerin miktarları belirtilmelidir.

2.5. VERİLERİN KESİNLİĞİ VE DOĞRULUĞU

14

Akım şeması üzerine yazılan değerlerin hesaplanmasında kullanılan temeller akım şeması üzerinde belirtilmeli

Bu temeller içerisinde; -Yıllık işletme süresi, -Reaksiyon verimi ve fiziksel verimler, -Ortam sıcaklığı (EKD’de kullanılan), -Kullanılan varsayımlar • Farklı durumlar için farklı akım şemaları

2.6. HESAPLAMALARDA KULLANILAN TEMELLER

15

• Kesikli prosesler için hazırlanan akım şemalarında gösterilen değerler tek bir dolum (batch) için gerekli miktarlardır.

• Kesikli proses, sürekli prosesin bir parçası ise ona ait akım şeması sürekli akım şeması içerisinde gösterilir ve sınırları belirtilir. Süreklide;(kg/st) Kesiklide; (kg/dolum) Örneğin; Sürekli bir polimerizasyon prosesi için gerekli katalizörün hazırlanması kesikli bir prosesdir.

2.7. KESİKLİ PROSESLER

2.8. EKİPMANLARIN KODLANMASI VE ADLANDIRILMASI

• Her ekipman bir ad ve kod numarası ile tanımlanır • Genelde bir harf ve birkaç basamaklı sayıdır Örneğin; R101, H205, C311

16

Tasarım kısıtlamaları I.Dış Kısıtlamalar (Tasarımcının kontrolunda değildir) i. Müşteri talebine göre belirlenen ürün spesifikasyonları ii. Alevlenme limiti v.b. temel güvenlik konuları iii. Hükümet tarafından saptanan atık spesifikasyonları II. İç Kısıtlamalar (Proses ve ekipmanların fonksiyonlarına bağlıdır), i. Proses stokiyometrisi, dönüşüm oranı ve verim ii. Kimyasal denge iii. Sıvı-sıvı ve gaz-sıvı ayırma işlemlerinde faz dengesi iv. Azeotrop karışımlar v. Enerji denkliğinde karşılaşılan kısıtlamalar vi. Ekipman tasarımında karşılaşılan kısıtlamalardır.

3. HESAPLAMALAR

Kütle korunum denklemleri akımların akış hızları ve bileşimleri Enerji korunum denklemleri akımların sıcaklıkları

17

A) Zaman • Hiçbir tesis durmadan SÜREKLİ işletilemez

• Ekipmanların temizlenmesi, katalizörün yenilenmesi, kolon dolgu maddelerinin değiştirilmesi vb işlemler için önceden planlanmış duruşlar olur. • Çoğu tesiste yıllık işletme süresi, Bir yılın %90-95 i olup, genellikle 8000 saat kabul edilir.

3.1. Temeller

18

B) Ölçek faktörü • Hesaplamaları prosesde yer alan ekipman sırasına uyarak yapmak kolaylık sağlar

• İstenilen üretim hızı girdi üzerinden değil ürün üzerinden verilir TEMEL seçilmelidir Örneğin, 100 mol/h hammadde temel olarak alınabilir. • Akımların gerçek değeri; her bir akımı, istenilen üretim hızı üzerinden hesapalanmış ölçek faktörüyle çarparak elde edilir

B) Ölçek faktörü • Hesaplamaları proses kolaylık sağlar

• İstenilen üretim hızı girdi üzerinden değil ürün üzerinden verilir TEMEL seçilmelidir Örneğin, 100 mol/h hammadde temel olarak alınabilir. • Akımların gerçek değeri; her bir akımı, istenilen üretim hızı üzerinden hesapalanmış ölçek faktörüyle çarparak elde edilir

Ölçek faktörü =

100 mol/h temel alınan girdi için elde edilen ürün mol miktarı

mol/h ürün

Ölçek faktörü =

mol/h ürün

100 mol/h temel alınan girdi için elde edilen ürün mol miktarı

Ölçek faktörü =

mol/h ürün

19

3.2. Akım şemasında yer alan üniteler için yapılan hesapalamalar

Reaktörlerde * verim ve dönüşüm belirlenir (literatürden) * tersinir tepkime için denge dönüşümü – reaktör işletim sıcaklık ve basıncı için – hesaplanır Denge kademelerinde (Absorpsiyon, Damıtma, Ekstraksiyon) * çıkış akımlarının hızı kademeleri terkeden akımların dengede olduğu varsayımı ile hesaplanır Sabit akımların bileşimlerinin hesaplanmasında * iç ve dış kısıtlamalar tarafından akımların akış hızı ya da bileşimleri belirlenebilir Kütle ve enerji korunum denklemlerinin birlikte kullanılması * sıcaklık belirli ise aktarılacak ısı hesaplanır

20

3.3. Proses benzetim programları

ADI TİPİ KAYNAK

Aspen Plus yatışkın hal USA (Aspen Tech.)

CHEMCAD yatışkın hal USA (Chemstations)

DESIGN II yatışkın hal USA (WinSim Inc.)

ASPEN HYSYS yatışkın ve dinamik hal USA (Aspen Tech.)

PRO/II and DYNSIM yatışkın ve dinamik hal USA (SimSci-Esscor)

UniSim Design yatışkın ve dinamik hal CANADA(Honeywell)

• Ardıl- birimsel (Sequential Modular) benzetim programları • Eşanlı (Simultaneous /Equation oriented) benzetim programları

21

4. BİLGİSAYAR DESTEKLİ AKIM ŞEMALARI

Proses tasarımında akım şemalarının hazırlanmasında yararlanılan

bilgisayar programları;

1. Güçlü hesaplama olanaklarına sahip tam benzetim programları

Eşanlı (Simultaneous /Equation oriented) benzetim programları

2. Basit kütle denkliği programları

Ardıl- birimsel (Sequential Modular) benzetim programları

Bir proje çalışmasının başlangıcında tam benzetim programı kullanmak yerine basit madde denkliği programları kullanılması tercih edilir. Böylece çabuk ve ucuz bir şekilde elementer bir akım şeması ortaya konulabilir.

22

A

N

A

Ç

A

L

I

Ş

T

I

R

I

C

I

EXE

EKİPMAN ÖZELLİKLERİ İÇİN ALT PROGRAMLAR

TERMODİNAMİK HESAPLAR İÇİN ALT PROGRAMLAR

İTERATİF YÖNTEMLER İÇİN ALT PROGRAMLAR

FİZİKSEL ÖZELLİKLER İÇİN VERİ DOSYALARI

MALİYET HESAPLARI İÇİN VERİ DOSYALARI

GİRDİ VERİLERİ

ÇIKTILAR

Tipik bir benzetim programının içeriği

23

• Bilgisayara problemi tanıtmak için, temel işlemlerin ve akım bağlantılarının sırasını gösteren elementer bir proses akış diyagramı hazırlanır ve daha sonra bir bilgi akış diyagramına dönüştürülür. • Bilgi akış diyagramında yer alan her bir blok benzetim programındaki hesaplama modüllerinden birine karşılık gelir. • Bileşim, sıcaklık, veya basıncın değişime uğramadığı üniteler bilgi akış diyagramlarına dahil edilmezler. Diğer taraftan bileşim, sıcaklık veya basınç değişimine neden olan her ünite ve her ünite parçası diyagram içerisinde yer almalıdır.

5.1. Bilgi Akış Diyagramları

24

Nitrobenzenin hidrojenasyonuyla anilin üretimi için proses akım şeması

25

5.2. Geri Döngü Akımları Varlığında Elle Hesaplamalar

Benzetim programı yokken geri döngü akımlarının varlığında elle çözümde ‘Fraksiyon Katsayıları (ajik) kavramı” proses için kütle

denkliğini tanımlayan denklem takımını kurmak üzere kullanılır.

Üniteyi terk eden çıkış akımlarındaki bileşenlerin akış hızlarını giriş

akımlarındaki akış hızlarıyla ilişkilendirmek üzere tanımlanan

katsayılardır.

a)

• Üniteye giren akım, üniteyi birden fazla akım şeklinde terk ediyordur (örn. damıtma kolonuna giren akım kolon çıkışında üst ve dip ürün olarak ikiye ayrılır.)

b)

• Üniteye giren akım birden fazla akım şeklinde üniteyi terk etmiyor ancak girişten çıkışa akımdaki bileşenlerin akış hızları değişiyordur. (örn reaktöre tek akım girip tek akım ayrılabilir ancak giriş ve çıkış akımları bileşen akış hızları açısından farklı olur

26

i,j : ünite numaraları ik : i ünitesine giren k bileşeninin toplam akış hızı ajik : i ünitesinden çıkıp j ünitesine giden akım içerisindeki k bileşeninin akış hızının çıkış akımındaki kesri “Fraksiyon katsayısı” giok : i ünitesine sistem dışından gelen akım içerisindeki k bileşeninin akış hızı

27

i ünitesinden çıkan ve j ünitesine giden k bileşenin akış hızı, üniteye giriş akış hızı ile fraksiyon katsayısının çarpımına eşittir.

Fraksiyon katsayısı, ünitenin tasarım özelliklerine ve üniteye giren akımın özelliklerine bağlıdır.

jk = ajik ik

28

1 nolu ünite için kütle denkliği

k1k3k13k2k12k10g aa

29

k303kk2k32k1k31

k2k1k21

k10k3k13k2k12k1

g

0

g

aa

a

aa

Denklemler düzenlenip matris formunda yazılabilir

aa

a

aa

k30

k10

k3

k2

k1

32kk31

k21

13kk12

g

0

g

1 -

0 1

- - 1

Her bir bileşen (k) için bu denklem takımı yazılır

k3

k2

k1

30

n tane ünite içeren denklemler düzenlenip matris formunda yazılabilir

Genelde bu eşitlikler doğrusal değildir ; çünkü ……………..

Bazı ünitelerin çıkış akımında giriş akımında yer almayan bileşenler bulunabilir (örn. ………) Bu bileşen sanki üniteye dışarıdan giriyormuş gibi gösterilir (gi0k)

Örnek: İZOPROPİL ALKOL’den ASETON ÜRETİMİ

İzopropil alkol buharlaştırıldıktan sonra reaktöre gönderilmekte ve katalitik dehidrojenasyon sonucu aseton oluşmaktadır. Reaktörden çıkan gaz akımı (aseton, su ,hidrojen, izopropil alkol) bir yoğuşturucuya gönderilerek akım içerisindeki asetonun çoğu, su ve izopropil alkol yoğunlaştırılır. Yoğuşturucuyu terk eden gaz akımı içerisinde az miktarda aseton ve izopropil alkol bulunduğundan bu akım bir absorbsiyon kolonunda su ile yıkanmakta ve aseton ve alkol absorbe edilmektedir. Yıkayıcının (absorbsiyon kolonu) altından alınan akım ve yoğruşturucudan alınan sıvı akım (kondensat) birleştirilerek saf aseton elde etmek amacıyla destilasyon kolonuna gönderilir. Destilasyon kolonunun üstünden saf aseton alınır. Bu kolonun altından ise su ve izopropil alkol içeren akım alınarak ikinci bir destilasyon kolonuna gönderilir. 2 nolu distilasyon kolonunun üst akımı %91 alkol içeren azeotrop su-alkol karışımıdır. Bu akım reaktöre devir ettirilir.

Reaktörde ZnO-Cu katalizör kullanılmakta, tepkime 400-500oC sıcaklık ve 4.5 bar basınç altında yapılmaktadır. Prosesde aseton verimi %98’dir. İzopropil alkolun reaktörden her geçiş dönüşüm oranı %85-90 civarındadır.

1. Proses akım şemasını çiziniz. 2. Bilgi akım şemasını çiziniz. 3. Bileşenler için kütle denkliklerini kurarak matris formunda yazınız. 4. Proseste mevcut bileşenler için ayrılma (split) oranı (fraksiyon) katsayılarını belirleyiniz ve her bir bileşen için matris formundaki kütle denkliklerini tekrar yazınız.

C3H7OH (CH3)2O + H2

İzopropil alkol buharlaştırıldıktan sonra reaktöre gönderilmekte ve katalitik dehidrojenasyon sonucu aseton oluşmaktadır. Reaktörden çıkan gaz akımı (aseton, su ,hidrojen, izopropil alkol) bir yoğuşturucuya gönderilerek akım içerisindeki asetonun çoğu, su ve izopropil alkol yoğunlaştırılır. Yoğuşturucuyu terk eden gaz akımı içerisinde az miktarda aseton ve izopropil alkol bulunduğundan bu akım bir absorbsiyon kolonunda su ile yıkanmakta ve aseton ve alkol absorbe edilmektedir. Yıkayıcının (absorbsiyon kolonu) altından alınan akım ve yoğruşturucudan alınan sıvı akım (kondensat) birleştirilerek saf aseton elde etmek amacıyla destilasyon kolonuna gönderilir. Destilasyon kolonunun üstünden saf aseton alınır. Bu kolonun altından ise su ve izopropil alkol içeren akım alınarak ikinci bir destilasyon kolonuna gönderilir. 2 nolu distilasyon kolonunun üst akımı %91 alkol içeren azeotrop su-alkol karışımıdır. Bu akım reaktöre devir ettirilir.

Reaktörde ZnO-Cu katalizör kullanılmakta, tepkime 400-500oC sıcaklık ve 4.5 bar basınç altında yapılmaktadır. Prosesde aseton verimi %98’dir. İzopropil alkolun reaktörden her geçiş dönüşüm oranı %85-90 civarındadır.

İzopropil alkol buharlaştırıldıktan sonra reaktöre gönderilmekte ve katalitik dehidrojenasyon sonucu aseton oluşmaktadır. Reaktörden çıkan gaz akımı (aseton, su, hidrojen, izopropil alkol) bir yoğuşturucuya gönderilerek akım içerisindeki asetonun çoğu, su ve izopropil alkol yoğunlaştırılır. Yoğuşturucuyu terk eden gaz akımı içerisinde az miktarda aseton ve izopropil alkol bulunduğundan bu akım bir absorbsiyon kolonunda su ile yıkanmakta ve aseton ve alkol absorbe edilmektedir. Yıkayıcının (absorbsiyon kolonu) altından alınan akım ve yoğruşturucudan alınan sıvı akım (kondensat) birleştirilerek saf aseton elde etmek amacıyla destilasyon kolonuna gönderilir. Destilasyon kolonunun üstünden saf aseton alınır. Bu kolonun altından ise su ve izopropil alkol içeren akım alınarak ikinci bir destilasyon kolonuna gönderilir. 2 nolu distilasyon kolonunun üst akımı %91 alkol içeren azeotrop su-alkol karışımıdır. Bu akım reaktöre devir ettirilir.

32

Örnek: İZOPROPİL ALKOL’den ASETON ÜRETİMİ

Proses Akış Diyagramı

Bilgi Akış Diyagramı

Fraksiyon katsayıları ve taze besleme akımları

34

k4k54k5 a

k3k43k2k42k4 aa

k2k32k30k3 g a

k5k15k10k1 g a

k1k21k20k2 g a

04545 kkk a

02423434 kkkkk aa

kkkk g302323 a

kkkk g105151 a

kkkk g201212 a

35

Fraksiyon katsayılarının belirlenmesi: • Bileşenler k=1 İzopropil alkol, k=2 Aseton, k=3 Hidrojen, k=4 Su

•Proses üniteleri(i,j) 1 = Reaktör 2 =Yoğruşturucu 3 = Yıkayıcı 4 = Birinci distilasyon kolonu 5 = İkinci distilasyon kolonu

1. Reaktörden her geçişte izopropil alkol dönüşüm oranı %90’dır. 2. Yoğuşturucuda izopropil alkolün %90’ı yoğuşmaktadır. 3. Yıkayıcıda izopropil alkolün %99’u absorplanarak sıvı faza geçmektedir. 4. Üretilen aseton içerisinde safsızlık olarak en fazla %1 oranında izopropil alkol

bulunmasına izin verilmektedir. 5. Yoğuşturucuya giren akımdaki asetonun en az %80’inin yoğunlaşması

istenmektedir. 6. Yıkayıcıda asetonun %99’u absorplanmalıdır. 7. Suyun yoğuşturucuda %95’i yoğuşmaktadır. 8. Yıkayıcıya giren suyun en fazla %1’i gaz faza sürüklenmektedir.

Ek olarak : • Reaktöre giren akımda bulunan aseton, su ve hidrojenin tepkimeye girmeden reaktörü terk ettiği, • Hidrojenin, yoğuşturucuda yoğuşmadığı, yıkayıcıda absorplanmadığı ve dolayısıyla sürekli gaz fazda olduğu, distilasyon kolonuna gitme olasılığı olsa bile kolonun tepe ürününe geçeceği; • İkinci distilasyon kolonunu terk eden ve reaktöre devir ettirilen akımın %91’lik alkol-su azeotrop karışımı olduğu tarafımızdan bilinen olgulardır.

Temel olarak 100 kmol/h izopropil alkol alınırsa; g101 = 100 Reaktörde aseton verimi %98 olduğu için g202 = 98 Reaktörde hidrojen verimi de %98’dir. g203 = 98

α211

=0,1 α421

=0,9 α321

=0,1 α431

=0,99 α541

=0,99 α151

=0,99

α212

=1 a422

=0,8 α322

=0,2 α432

=0,99 α542=0 α

152=0,00

α213

=1 α423

=0 α323=1 α433

=0 α543

=0 α153=0

α214

=1 α424

=0,95 α324

=0,05 α434

=0.99 α544

=0,99 α154

=0,05

38

α

k=1 k=2 k=3 k=4

21k

-0,1

-1

-1

-1

32k

-0,1

-0,2

-1

-0,05

42k

-0,9

-0,8

0

-0,95

43k

-0,99

-0,99

0

-0,99

54k

-0,99

0,0

0.0 -0,99

15k

-0,91

0,0

0,0

-0,05

g101

g202

g203

g304

Mol/h 100

98

98

*

•Absorbsiyon kolonuna dışardan gönderilen su miktarı kolon tasarımına bağlıdır. g304=200 kmol/h alınmıştır

İZLENECEK YOL

3. Hesaplanan değerler tasarım kısıtlamaları sağlanana kadar fraksiyon katsayıları ve taze besleme akımları değiştirilerek tekrar hesaplanır.

2. Her bir bileşen (k) için fraksiyon katsayıları matris formunda yazılarak denklem takımı çözümünden

( yöntem ??) ilgili bileşenin her üniteye giriş akış hızı hesaplanır.

1. Her bir bileşen (k) için her bir ünitedeki fraksiyon katsayıları ve taze besleme akımları belirlenir

41

7. Borulandırma ve Enstrumantasyon (P&I: Piping and Instrumentation)

7.1. Giriş

Proses akım–şemaları (flow–sheet), ekipmanların ve onların büyük ara bağlantı parçalarının düzenlenmesini gösterir.

Borulandırma ve enstrüman diyagramları (P&I diagram: Piping and Instrumentation) ise, ekipmanların, cihazların, borulandırmanın, vanaların, bağlantıların ve onların düzenlenmesinin mühendislik detaylarını gösterir ve sıkça mühendislik akım şemaları veya mühendislik çizgi diyagramları olarak adlandırılır.

42

P&I diyagramlarının aşağıdakileri içermesi gerekir;

1. Prosesin tüm ekipmanlarına bir ekipman numarası verilir. Ekipmanın orantılı olarak düzgün bir şekilde çizilmesi ve nozılların yerlerinin gösterilmesi gerekir.

2. Boruların tümüne ayrı bir hat numarası verilir. Boru ölçüleri ve yapı malzemesinin gösterilmesi gerekir. Malzeme hat tanıtım numarasını kısmi olarak içerebilir.

3. Tüm vanalara ayrı bir tanıtım numarası verilir. Tipi ve büyüklüğünün gösterilmesi gerekir. Vana tipi, vana için kullanılan bir sembol veya içerdiği vana numarası için kullanılan kod ile gösterilebilir.

4. Gözetleme camı, süzgeç ve buhar tuzakları gibi borulandırma sisteminin iç hat parçaları olan yardımcı bağlantılara ayrı bir tanıtım numarası verilir.

5. Pompalara uygun bir kod numarası verilir. 6. Tüm kontrol devrelerine ve enstrümanlarına ayrı bir numara verilir.

P&ID prosesin akım şemasını andırır, fakat proses bilgileri gösterilmez. Her iki

diyagramda da aynı ekipman için aynı tanıtım numaralarının kullanılması gerekir.

43

7.2. Semboller ve yerleşim

Ekipmanları, vanaları, enstrümanları ve kontrol devrelerini göstermek için kullanılan semboller tasarım ofisinin deneyimine bağlıdır. Ekipman sembolleri genellikle proses akım şemalarında kullanılanlardan daha ayrıntılıdır .

Enstrümanlar, kontrol ediciler ve vanalar için standart semboller İngiliz standartlarında (BS 1646) verilmiştir. Austin (1979) İngiliz ve ayrıca Amerikan standart sembollerinin (ANSI) anlaşılabilir bir özetini ve onların bazı müteahhitlik firmaları tarafından kullanılan örneklerini vermiştir.

44

7.3. Basit semboller (BS 1646’dan alınmıştır)

Kontrol vanası

Bu sembol tüm kontrol vana tiplerini; pnömatik ve elektrik motor sürücülü vanaların her ikisini de ifade etmek için kullanılır.

Arıza modu

Açma arızası

(fails open) Kapatma arızası

(fails shut)

Olağan pozisyon

45

Enstrümanlar ve kontrol ediciler

Yerel olarak konumlanmış

(locally mounted)

Ana panele konumlanmış

(main panel mounted)

Yerel konumlanmış ifadesi,

kontrol edici ve göstergenin

tesiste bulunan algılama cihazının

yanına yerleştirilmesi anlamına gelir.

Ana panele konumlanmış ifadesi

ise, kontrol edici ve göstergenin

kontrol odasındaki bir panel

üzerine yerleştirilmesi anlamına

gelir.

46

Enstrümanlar tipi

Tüm ölçülen proses bilgileri P&ID üzerinde bir daire içinde gösterilir.

47

Tanıtıcı Yazıların Anlamları XYY

İlk harf (X) İkinci veya üçüncü harf (Y) A Analiz Alarm B Fırın alevi C İletkenlik Kontrol D Yoğunluk veya spesifik gravite E Voltaj Eleman F Akış hızı H El (Elle başlama) Yüksek I Akım Gösterge J Güç K Zaman veya zaman şedülü Kontrol hali L Seviye Hafif veya düşük M Nem veya nemlilik Orta veya ara O Orifis P Basınç veya vakum Nokta Q Miktar veya olay R Radyoaktivite veya oran Kayıt veya Yazma S Sürat veya frekans Anahtar T Sıcaklık Transmitter V Viskozite Vana, durdurucu W Ağırlık Memba Y Gecikme veya hesaplama Z Pozisyon Sürücü

48

Hatlar

Enstrüman bağlantılarını ana proses hatlarından ayırt etmek için farklı bir şekilde çizilmesi gerekir.

Kapiler

Havalı (Pünomatik)

Elektriksel

Tipik kontrol devresi

FRC

49

7.4 Kontrol ve Enstrümantasyon

Cihazlar, otomatik kontrol devrelerinde veya manuel olarak anahtar proses değişkenlerini izlemeyi sağlar. Kritik proses değişkenlerini izleyen cihazlara, kritik ve tehlikeli durumlarda operatöre haber vermek üzere bir alarm bağlanacaktır. Tercihen doğrudan ölçülmüş proses değişkenleri izlenir. Kolay ölçülemeyen bazı proses değişkenlerini ölçmek için ikincil değişkenler yerinde izlenir.

Hedefler; 1.Güvenlik

2. Üretim

3. Ürün kalitesi

4. Maliyet

50

Tipik kontrol sistemleri

Seviye kontrolu

51

Basınç kontrolu

52

Akış Kontrolu

53

Isı değiştiriciler

54

Kaynatıcı ve buharlaştırıcı kontrolu

Buharlaştırıcılar için sıklıkla seviye kontrolu kullanılır;

55

Damıtma Kolonu Kontrolu

56

57

58

Reaktör Kontrolu