Yüksek Viskoziteli Bitüm Transfer Sistemleri

Bitüm transferinde pompa ve hat seçimini belirleyen şey, ürünün normal işletme sıcaklığındaki akışkanlığı değil, sıcaklık düştüğünde ne kadar hızlı akışkanlığını kaybettiğidir. Bitüm, sıcaklığa bağlı olarak katıya yakın bir halden rahatça pompalanabilen bir sıvıya kadar çok farklı davranış gösterir. Bu nedenle doğru sistem; sıcak ürünü sorunsuz basmanın yanında soğuk bir pompayı güvenle çalıştırabilen, duruşta hattı tıkamayan ve ürünü aşırı ısıtmayan bir bütün olarak seçilir.

Viskoz akışkanlarda pompa ve hat boyutlandırmasının genel esasları (emme tarafı, basınç kaybı, hat çapı) viskoz ürün transfer sistemleri sayfasında anlatılmıştır. Bu sayfa, bu esasları bitümün kendine özgü sorunlarına uygular: ceketli pozitif deplasmanlı pompalar, soğuk başlangıç, sızdırmazlık, basınç tahliyesi ve hat boşaltma.

Bitümü diğer viskoz ürünlerden ayıran transfer sorunları

·         Dar ve üstten sınırlı sıcaklık penceresi: Ürünün pompalanabilmesi için ısıtılması gerekir; ancak Eurobitume, yanıcı atmosfer oluşumunu ve emisyonları sınırlamak amacıyla bitüm ve havayla işlem görmüş bitüm için 200 °C, ileri derecede oksitlenmiş bitüm için 230 °C azami taşıma ve depolama sıcaklığı önerir. Isıtma tasarımı bu üst sınırı aşmadan soğuk noktaları ortadan kaldırmalıdır.

·         Soğuk yüzeyde ani katılaşma: Sıcak bitüm soğuk bir boruya girdiğinde çeperde hızla soğuyarak boru kesitini daraltabilir. Kısmi tıkanma geri basınca, bağlantı sökülürken ince bir sıcak ürün püskürmesine yol açabilir.

·         Isıtmanın kendisinin yarattığı risk: Hatların uzun süre ya da gereğinden yüksek sıcaklıkta ısıtılması karbon birikintilerine ve kesit daralmasına neden olabilir. Isı izleme bu yüzden hem yeterli hem kontrollü olmalıdır.

·         Buhar boşluğunda hidrojen sülfür (H2S): Sıcak bitüm içeren tank ve araçların buhar boşluğunda H2S bulunabilir. Pompa istasyonu ve hat bağlantılarının yerleşimi, operatörün emisyon bulutuna maruz kalmayacağı şekilde planlanır.

Pompa tipi: neden çoğunlukla pozitif deplasmanlı?

Santrifüj pompalar viskoz sıvılarda belirgin verim, basma yüksekliği ve debi kaybına uğrar; gereken güç ve kalkış torku artar. Döner pozitif deplasmanlı pompalarda ise viskozite arttıkça iç kaçak azalır ve hacimsel verim yükselir; bu pompalar santrifüj tasarımlara göre çok daha yüksek viskozitedeki sıvıları basabilir. Bitüm uygulamalarında iç dişli pompaların yaygın kullanılmasının bir nedeni de ısıtma ceketiyle, dayanıklı dişli malzemeleriyle ve farklı sızdırmazlık seçenekleriyle üretilebilmeleridir.

Bu, her bitüm hattında aynı pompa tipinin seçileceği anlamına gelmez. Debi, basma basıncı, ürün sınıfı (yol bitümü, polimer modifiyeli bitüm, oksitlenmiş bitüm), yükleme mi boşaltma mı yapıldığı ve istasyonun çalışma rejimi birlikte değerlendirilir. Pozitif deplasmanlı pompalarda viskoziteyle birlikte gereken emme basıncı da arttığı için pompa, besleme tankına veya araç çıkışına yakın ve mümkün olduğunca alçak konumlandırılır.

Ceketli pompa ve soğuk başlangıç

Bitüm pompasının en kritik anı ilk çalıştırmadır. Duruş sırasında pompa gövdesinde, rotor arkasında ve basınç tahliye vanasında kalan ürün soğuyup katılaşabilir. Isıtma ceketinin pompa gövdesini ve tahliye vanasını kapsaması, rotor arkasındaki ceketin ise bilinen bir soğuk noktayı ortadan kaldırması bu yüzden önemlidir; aksi halde zor kalkış ve erken pompa veya salmastra arızası görülebilir. Ceket ısıtma ortamı olarak buhar veya termal yağ (ısı transfer yağı) kullanılabilir; seçim tesisin mevcut ısıtma altyapısına göre yapılır.

Pratikte pompa, gövde ve bağlı hat parçaları çalışma sıcaklığına ulaşmadan motora yol verilmemesi gerekir. Bunun için ön ısıtma süresi, sıcaklık izin sinyali ve serbest akışı doğrulayan yazılı bir çalıştırma prosedürü tanımlanır. Aynı prosedür, uzun süreli ısıtmayı ve kokslaşma riskini de sınırlamalıdır.

Mil sızdırmazlığı

Bitüm pompalarında en yaygın mil sızdırmazlık çözümü salmastra (packing) olsa da salmastra güvenilir çalışmak için bir miktar sızdırmak zorundadır. Sızıntının kabul edilmediği yerlerde kartuş tipi dudaklı contalar veya mekanik salmastralar kullanılabilir. Bu durumda contayı ısıtan, havayı dışarıda tutan ve conta yüzeyleri yakınında bitümün kokslaşmasını önleyen bir söndürme (quench) düzeni önerilir. Sızdırmazlık seçimi; sıcak ürünün yanık tehlikesi, temizlik yükü ve bakım aralığı birlikte düşünülerek yapılır.

Basınç tahliyesi ve blokaj senaryoları

Pozitif deplasmanlı pompa, kapalı bir vanaya veya tıkanmış bir hatta karşı basmaya devam ettiğinde basıncı hızla yükseltir. Bu nedenle pompa üzerinde veya hemen çıkışında bir basınç tahliye düzeni bulunur; bitümde bu vananın da ısıtılması gerekir, çünkü soğuk bir tahliye vanası içinde katılaşan ürün tahliyeyi işlevsiz bırakabilir. Depolama tankları da basınçlı kap olarak tasarlanmadığı için tanka giren debinin tank havalandırma kapasitesiyle dengelenmesi gerekir. Araç boşaltımında yere yerleştirilen pompanın kapasitesi, araç tankının havalandırma kapasitesiyle de uyumlu olmalıdır; bu konunun ayrıntısı bitüm tanker boşaltım sayfasında ele alınmıştır.

Hat yerleşimi, ısıtma ve boşaltma

Tıkanma riskini azaltmanın en etkili yolu hattın kendisidir. Endüstri kılavuzları kısa hat güzergâhlarını, tanka doğru drenaja izin veren eğimi ve olabildiğince az dirsek kullanılmasını önerir. Uzun güzergâhlar, çok sayıda dirsek, soğuk noktalar ve yetersiz havalandırma, tıkanma ve geri basıncın bilinen nedenleri arasındadır. Bütün bitüm boru hattının yalıtılması, özellikle polimer modifiyeli ve sert bitüm gibi daha viskoz sınıflarda ısı izleme uygulanması tavsiye edilir; kısmi ısı izleme ise önerilmez. Ceketli boru ve ceketli dolum kolu tasarımı ayrı bir sayfada anlatılmıştır.

Kullanılmadığı sürelerde hattın tıkanmaya karşı korunması için üç temel yaklaşım vardır: sürekli sirkülasyon, ısı izlemeyle sıcak tutma veya hattın boşaltılması. Hangisinin seçileceği, transferin sıklığına, hat uzunluğuna ve enerji tüketimine bağlıdır. Boşaltmanın basınçlı gazla yapıldığı durumlarda tanka üflenen hava miktarı en aza indirilmelidir; aksi halde tank buhar boşluğunda yanıcı bir atmosfer oluşabilir.

Seçim kriterleri

TLY Enerji'nin katkısı

Proje kapsamına bağlı olarak TLY Enerji; bitüm transfer hattı için proses verilerinin değerlendirilmesi, pompa, vana ve ölçüm enstrümanlarının tedariki, sıcaklık ve basınç izleme noktalarının belirlenmesi, PLC tabanlı izin ve kilitleme mantığının kurulması, saha montajı ile test ve devreye alma aşamalarında mühendislik desteği sağlayabilir. Pompa ceketi ve hat ısıtmasının hangi tarafın tedarik sınırında kalacağı teknik şartname üzerinden netleştirilir.

Değerlendirme için gerekli veriler

·         Taşınacak bitüm sınıfları ve tedarikçiden alınan viskozite–sıcaklık eğrileri

·         Depolama ve transfer sıcaklığı, ürün için tanımlı azami sıcaklık

·         Gerekli debi, hat uzunluğu, kot farkları ve dirsek sayısı

·         Transferin türü: tanktan tanka, araç dolumu veya araç boşaltımı

·         Mevcut ısıtma altyapısı: buhar, termal yağ veya elektrik

·         Duruş süreleri ve hattın duruşta nasıl korunacağına ilişkin tercih

·         Kabul edilebilir sızıntı düzeyi ve bakım erişimi kısıtları

İlgili sayfalar

·         Viskoz ürün transfer sistemleri: Viskoz akışkanlarda pompa ve hat boyutlandırmasının genel esasları.

·         Ceketli boru ve dolum kolu sistemleri: Bitüm hatlarında ceketli boru ve kol tasarımı, ısı sürekliliği ve genleşme.

·         Bitüm tanker boşaltım sistemleri: Yere yerleştirilmiş pompayla araçtan boşaltım ve havalandırma uyumu.

·         Bitüm ölçüm skidleri: Sıcak ve viskoz bitümde ölçüm teknolojisinin seçimi.

·         Isı izleme (heat tracing) sistemleri: Elektrikli ve buharlı ısı izleme yöntemlerinin karşılaştırması.

Sık sorulan sorular

Bitüm için santrifüj pompa kullanılabilir mi?

Kullanılabileceği durumlar olabilir, ancak santrifüj pompalar viskozite arttıkça verim, basma yüksekliği ve debi kaybeder; gereken güç ve kalkış torku yükselir. Bu nedenle yüksek viskoziteli bitüm transferinde genellikle döner pozitif deplasmanlı pompalar değerlendirilir. Nihai karar ürün sınıfı, transfer sıcaklığı, debi ve basma basıncı birlikte incelenerek verilir.

Soğuk bir bitüm pompası nasıl güvenle çalıştırılır?

Pompa gövdesi, rotor arkası, basınç tahliye vanası ve bağlı hat parçaları ısıtılarak ürünün tamamen akışkan hale gelmesi beklenir. Motor, sıcaklık izni ve serbest akış doğrulanmadan çalıştırılmamalıdır. Ön ısıtma süresi ve kontrol adımları yazılı bir prosedürle tanımlanır; aynı prosedür gereksiz uzun ısıtmayı ve kokslaşmayı da önlemelidir.

Bitüm hattında kısmi ısı izleme yeterli olur mu?

Endüstri kılavuzları kısmi ısı izlemeyi önermez. Isıtılmayan vana, flanş veya kısa boru parçaları soğuk nokta oluşturur ve sıcak ürün bu noktalarda çeperde katılaşarak kesiti daraltabilir. Bütün hattın yalıtılması ve ısı izlemenin vana ile bağlantı elemanlarını da kapsaması, ancak aşırı ısıtmadan kaçınılması tavsiye edilir.

Transfer bittikten sonra hat dolu mu bırakılmalı, boşaltılmalı mı?

Her ikisi de uygulanabilir. Sık transfer yapılan kısa hatlarda sirkülasyon veya ısı izlemeyle sıcak tutma pratik olabilir; seyrek kullanılan uzun hatlarda boşaltma daha uygun olabilir. Boşaltma basınçlı gazla yapılıyorsa tanka üflenen havanın en aza indirilmesi gerekir, çünkü tank buhar boşluğunda yanıcı atmosfer oluşabilir.