أنظمة إرجاع أبخرة LPG (Vapor Return)

في تعبئة غاز البترول المسال (LPG) يوازن خط إرجاع الأبخرة الضغط بين وعاءين، إذ ينقل الغاز المنضغط في فراغ البخار داخل الصهريج إلى فراغ البخار في خزان التخزين. ومن دون هذا الخط يضغط السائل الداخل إلى الصهريج البخارَ الذي فوقه، فيرتفع ضغط الصهريج، ويزداد الضغط الخلفي الذي على المضخة التغلب عليه، وتتباطأ التعبئة. فخط إرجاع البخار هو الوسيلة الأساسية لإبقاء النقل في دائرة مغلقة دون تصريف إلى الجو، وللحفاظ على زمن تعبئة معقول. أما جوهر تحديد مقاسه فهو قدرته على حمل هذا التدفق البخاري ضمن فرق ضغط مقبول.

مبدأ موازنة الأبخرة

يوجد LPG في خزان التخزين وفي الصهريج على شكل سائل يعلوه بخار مشبّع. وعند التعبئة يُسحب السائل من الخزان ويُضخ إلى الصهريج، فينخفض مستوى السائل في الخزان ويتسع فراغ البخار فيه، بينما يضيق فراغ البخار في الصهريج. وحين يربط خط الإرجاع بين الفراغين، يتدفق البخار الزائد من الصهريج إلى الخزان ليملأ الحجم الذي أُخلي هناك، فيبقى الضغطان متقاربين ويستمر النقل بفرق الضغط الذي توفره المضخة.

أما في التفريغ فينعكس الاتجاه؛ فمع خروج السائل من الصهريج يتسع فراغ البخار فيه وينخفض ضغطه، فيرسل خط البخار بخارًا من الخزان إلى الصهريج لتعويض هذا الانخفاض. وفي التفريغ بالضاغط يتجاوز خط البخار دور الموازنة؛ إذ يسحب الضاغط البخار من الخزان ويدفعه إلى الصهريج لإزاحة السائل. ويُناقش اختيار الطريقة في صفحة أنظمة تفريغ صهاريج LPG.

ماذا يغيّر إرجاع الأبخرة؟

·         زمن التعبئة: لأن ضغط الصهريج لا يرتفع يبقى تدفق المضخة أكثر استقرارًا طوال التعبئة. أما إذا كان خط البخار صغيرًا فيرتفع ضغط الصهريج مع تقدم التعبئة وينخفض التدفق.

·         الانبعاثات والسلامة: لا حاجة إلى تصريف البخار الزائد في الصهريج إلى الجو، فيبقى النقل في دائرة مغلقة.

·         ضغط خزان التخزين: يميل ضغط فراغ البخار في الخزان إلى الانخفاض أثناء سحب السائل، والبخار المُرجَع يحدّ من هذا الانخفاض ويسهم في الحفاظ على هامش الضغط عند سحب المضخة.

·         حساب الكمية: البخار المُرجَع يحمل كتلة، ويجب في قياس نقل الملكية تحديد طريقة احتسابها بشكل مستقل.

إرجاع الأبخرة واسترجاعها وغاز الغليان ليست شيئًا واحدًا

كثيرًا ما تختلط هذه المفاهيم الثلاثة. فإرجاع الأبخرة في LPG تبادلٌ للبخار بين وعاءين مضغوطين، لا يُعالَج فيه البخار بل يعود إلى مصدره. أما استرجاع الأبخرة فيخص تعبئة الوقود أو المذيبات من خزانات جوية، حيث يُعالَج البخار المجمّع في وحدة استرجاع الأبخرة (VRU) بوصفها وظيفة للتحكم في الانبعاثات. وفي LNG يعمل إرجاع الأبخرة عند حرارة مبرّدة جدًا ويرتبط مباشرة بإدارة غاز الغليان (BOG) الذي يتولد باستمرار في المنشأة. ولهذه الفروق لا ينبغي تحديد مقاس خط بخار LPG بنهج تصميم التطبيقين الآخرين.

كيف يُحدَّد مقاس خط إرجاع الأبخرة؟

في تقريب أولي، يقارب التدفق الحجمي الذي يحمله خط البخار التدفقَ الحجمي للسائل الداخل إلى الصهريج، إذ تزيح كل وحدة حجم من السائل حجمًا مماثلًا تقريبًا من البخار. ويُضاف إلى ذلك أثران: الأول فرق الحرارة بين الصهريج والخزان، فإذا كان المنتج أو جسم الصهريج أدفأ حدث تبخر إضافي أثناء التعبئة؛ والثاني تبخّر جزء من السائل وميضيًا عند دخوله الصهريج بسبب هبوط الضغط في خط التعبئة. وتُقيَّم هذه الآثار مع معدل التعبئة المستهدف عند تحديد المقاس.

يُختار قطر الخط وطوله وعدد المرافق والصمامات والجانب البخاري من الخرطوم أو الذراع ووصلاته معًا بحيث يبقى فرق الضغط ضمن الهامش المسموح، وهو هامش يتحدد بما تستطيع المضخة توفيره وبضغوط تصميم الصهريج وخزان التخزين. وينبغي التحقق من الخط لأطول مسار في الموقع ولأدنى حرارة تشغيل، لأن جزءًا من البخار قد يتكثف داخل الخط في الطقس البارد.

التكثف وتجمّع السائل

قد يتكثف بخار LPG ويعود سائلًا في الأجزاء الباردة من الخط، فيتجمع في النقاط المنخفضة ويضيّق مسار البخار ويسبب تذبذبات في الضغط. لذلك يُمدّ خط البخار بميل يسمح بعودة السائل إلى أحد الوعاءين قدر الإمكان، ويُجهَّز ترتيب تصريف للنقاط المنخفضة التي لا يمكن تجنبها، كما يُرتَّب الجانب البخاري من الخرطوم أو الذراع بحيث يمكن تفريغه في نهاية النقل.

الصمامات واتجاه التدفق

يتجه البخار نحو خزان التخزين عند التعبئة ونحو الصهريج عند التفريغ. وحين يخدم الخط نفسه الوضعين قد تعطّل صمامات عدم الرجوع أحادية الاتجاه وظيفته، لذا يُختار نوع وسائل الحماية وموضعها مع مراعاة اتجاهي التدفق. وخط البخار، مثل خط السائل، جزء من النظام المضغوط؛ فصمام الإغلاق الطارئ القريب من توصيل الصهريج ووصلة الانفصال الآمن وربطهما بمنطق الإيقاف الطارئ تُقيَّم مع جانب السائل.

أثر البخار المُرجَع في القياس

بينما يُقاس السائل الداخل إلى الصهريج، يعود في الوقت نفسه بخار من الصهريج إلى الخزان حاملًا جزءًا من كتلة المنتج. وقد تشترط قواعد المترولوجيا القانونية للغازات المسالة، عند وجود توصيل بطور الغاز بين الوعاء المورِّد والوعاء المستقبِل، أن يُقاس الغاز المُرجَع ويُطرح من الكمية المسلَّمة. لذا تضيف بعض وحدات قياس نقل الملكية عدّادًا ثانيًا على خط البخار، ويُحسب التسليم الصافي بطرح البخار المُرجَع من السائل الداخل. أما طريقة انعكاس البخار المُرجَع على الفاتورة فتتوقف على التشريعات الوطنية والعقد، وتفاصيلها في صفحة قياس نقل ملكية LPG.

إسهام TLY Enerji

تقدّم TLY Enerji خدمات التصميم والتوريد والهندسة لمحطات تعبئة وتفريغ صهاريج LPG. وبحسب نطاق المشروع، قد يشمل الدعم اختيار وتوريد الصمامات وأجهزة قياس الضغط، وعند الحاجة عدّاد تدفق لقياس البخار على خط البخار، إضافة إلى دمج إشارات خطَّي البخار والسائل في نظام التحكم. وتُوضَّح توصيلات البخار في جهة الخزان وواجهة جهة الصهريج بالتعاون وفق المواصفات الفنية للمشروع.

البيانات اللازمة لمراجعة خط البخار

·         معدلات التعبئة والتفريغ المستهدفة وعدد الأرصفة التي تعمل في آنٍ واحد

·         موضع فتحة البخار في خزان التخزين ومسار الخط حتى الوحدة

·         مقاسات توصيلات البخار وضغوط التصميم لأنواع الصهاريج المخدومة

·         المنتجات ونطاق الحرارة المتوقع، ولا سيما القيم القصوى صيفًا وشتاءً

·         للخط القائم: قطره وطوله وأي مشكلات ملحوظة في زمن التعبئة

·         شروط العقد بشأن إدخال البخار المُرجَع في حساب الكمية

صفحات ذات صلة

·         أنظمة تعبئة صهاريج LPG: جانب السائل في التعبئة المغلقة وحدود نسبة الملء.

·         أنظمة تفريغ صهاريج LPG: الدور الفعّال لخط البخار في التفريغ بالضاغط.

·         إرجاع أبخرة LNG: إرجاع الأبخرة عند حرارة مبرّدة وارتباطه بغاز الغليان.

·         استرجاع أبخرة المذيبات وإرجاعها: إدارة الأبخرة للتحكم في الانبعاثات في الخزانات الجوية.

·         قياس نقل ملكية LPG: موقع البخار المُرجَع في حساب الكمية.

أسئلة حول إرجاع أبخرة LPG

هل يمكن تعبئة LPG دون خط إرجاع للأبخرة؟

من الناحية التقنية يمكن التعبئة مع السماح بارتفاع ضغط الصهريج، لكن ارتفاع الضغط يزيد الضغط الخلفي على المضخة فينخفض التدفق ويطول زمن التعبئة. أما تصريف البخار الزائد إلى الجو فليس أسلوبًا مقبولًا لأسباب تتعلق بالسلامة والانبعاثات. لذلك يُستخدم خط الإرجاع على نطاق واسع في تعبئة LPG السائب، ويُقيَّم استخدامه وفق التشريعات وتجهيزات الصهريج وظروف التشغيل.

لماذا قد يكون خط البخار أصغر قطرًا من خط السائل؟

يحمل خط البخار البخار المُزاح من الصهريج؛ وتدفقه الحجمي قريب من تدفق السائل، لكن كثافته أقل بكثير، وتُقدَّر السرعة المسموحة وهبوط الضغط فيه بمعايير تختلف عن خط السائل. لذا يكون الجانب البخاري أصغر في معظم التطبيقات. غير أن خط بخار صغيرًا أكثر من اللازم يرفع ضغط الصهريج مع تقدم التعبئة، ولذلك يجب تأكيد القطر بالحساب في كل مشروع.

هل يؤثر البخار المُرجَع في الفوترة؟

قد يؤثر. فالبخار المقابل لجزء من السائل المعبأ يعود إلى الخزان حاملًا كتلة من المنتج. وتشترط بعض الأنظمة الخاضعة للمترولوجيا القانونية قياس الغاز المُرجَع وطرحه، بينما تعتمد بعض العقود طريقة مطابقة مختلفة. ويجب حسم النهج المطبّق مع التشريعات والعقد في بداية المشروع.

لماذا يتجمع السائل في خط البخار؟

قد يتكثف بخار LPG حيث تنخفض حرارة المحيط أو حيث يمر الخط في الظل، فيتجمع السائل الناتج في النقاط المنخفضة ويضيّق مسار البخار ويسبب تذبذبات في الضغط. ويحدّ من المشكلة مدّ الخط بميل مناسب وتجنّب النقاط المنخفضة أو تجهيز نقاط تصريف.