أنظمة القياس الدفعي لزيت التحلل الحراري

يتحقق القياس الدفعي وإمكانية التتبع في زيت التحلل الحراري عندما تُربط كل كمية مُقاسة، عبر السجل، بدفعة جودة واحدة وبعينة ممثِّلة سُحبت منها وبنتيجة تحليل تلك العينة. فالعدّاد يبيّن كم انتقل من المنتج، أما رقم الدفعة والعينة وتقرير المختبر فتبيّن ما الذي انتقل. وإذا لم تجتمع هذه العناصر الثلاثة في سجل واحد، فحتى الكمية المقاسة بدقة لا تتحول إلى وثيقة تسليم يمكن الدفاع عنها أمام المشتري.

تُشرح المبادئ العامة للتحكم الدفعي، مثل القطع الدقيق عند الكمية المستهدفة والإغلاق المرحلي للصمام وتعويض التجاوز، في صفحة أنظمة القياس الدفعي للكيماويات. وتركّز هذه الصفحة على تطبيق تلك المبادئ على زيت يتغير تركيبه من دفعة إلى أخرى، وعلى بناء إمكانية تتبع الجودة حول الكمية المقاسة.

مفهومان مختلفان للدفعة

تُستخدم كلمة الدفعة في منشآت التحلل الحراري بمعنيين، ويجب الفصل بينهما في التصميم:

·         دفعة الجودة (Lot): كمية منتَجة من خليط المواد الأولية نفسه وبظروف التشغيل نفسها، تُجمع في خزان واحد وتُعد متجانسة. ويعود تقرير التحليل إلى هذه الدفعة.

·         دفعة النقل (Batch): عملية تسليم واحدة لكمية مستهدفة من دفعة جودة إلى صهريج أو وحدة معالجة أو خزان آخر. ويعود سجل العدّاد والكمية المضبوطة إلى هذه الدفعة.

قد تخرج من دفعة جودة واحدة عدة دفعات نقل. أما العكس، أي اختلاط دفعتي جودة في تسليم واحد، فلا يُقبل إلا بقرار خلط مقصود ومسجّل. ومهمة نظام القياس الدفعي أن يسجّل مصدر كل دفعة نقل بطريقة لا تترك مجالًا للخلاف.

لماذا تُعامل كل دفعة على حدة؟

تتوقف خصائص زيت التحلل الحراري على المادة الأولية (إطارات أو بلاستيك أو كتلة حيوية) وعلى العملية. وحتى النطاقات النموذجية المنشورة لزيت التحلل السريع للكتلة الحيوية واسعة: إذ تذكر بيانات IEA Bioenergy محتوى ماء بين 20 و30 بالمئة وزنًا، وكثافة بين 1.10 و1.30 g/ml عند 15 °C، ولزوجة بين 15 و35 cSt عند 40 °C. ولا توجد مجموعة بيانات عامة موثقة للزيوت المشتقة من الإطارات أو البلاستيك، لذا تؤخذ قيمها من تحاليلها الخاصة فقط.

ولا يقتصر التغير على الفروق بين الدفعات؛ فالدفعة نفسها قد تتغير مع الوقت. إذ يتقادم زيت التحلل الحراري للكتلة الحيوية، ويظهر ذلك في ارتفاع تدريجي للزوجة يكون أسرع في الأسابيع الأولى ويتسارع مع الحرارة. ولذلك ينبغي أن يتضمن سجل الدفعة تاريخ أخذ العينة، والمدة بين التحليل والشحن، وظروف التخزين خلالها.

بأي وحدة تُسجَّل الكمية؟

التسجيل الحجمي أضعف مما يبدو في حالة زيت التحلل الحراري. فإجراءات تصحيح الحجم العامة المستخدمة في قطاع البترول موجهة إلى النفط الخام المعمَّم والمنتجات المكررة وزيوت التزليق، ولا يوجد ما يدعم تطبيقها مباشرة على زيت كتلة حيوية غني بالماء وذي طبيعة قطبية. وإذا اعتُمد الحجم في العقد، فيجب تحديد علاقة الكثافة بالحرارة الخاصة بالمنتج مخبريًا وتثبيتها في الاتفاق مع المشتري.

لهذا يُعد تسجيل الكتلة في كثير من التطبيقات حلًا أبسط. فعدّاد التدفق الكتلي بتأثير كوريوليس يقيس التدفق الكتلي والكثافة ودرجة الحرارة في آن واحد. ويمكن مقارنة متوسط الكثافة المسجّل خلال النقل بالكثافة الواردة في تقرير تحليل الدفعة، فيكون ذلك إنذارًا مبكرًا عند السحب من خزان خاطئ أو عند وجود منتج منفصل الأطوار. والكثافة وحدها لا تحدد الجودة، بل هي فحص اتساق فقط. أما اختيار تقنية العدّاد فتتناوله صفحة وحدات قياس زيت التحلل الحراري.

العينة الممثِّلة تؤخذ أثناء النقل لا من أعلى الخزان

تنشأ مشكلة أخذ العينات من ميل هذا الزيت إلى فقدان تجانسه. فزيوت الكتلة الحيوية أحادية الطور غالبًا، لكن قد ينفصل طور علوي أخف تبعًا للمادة الأولية والعملية، وقد ينفصل طور مائي مع التقادم حين يتجاوز الماء الكلي حدًا معينًا، كما قد تترسب الجسيمات الصلبة طبقةً من الحمأة في قاع الخزان. والعينة اللحظية من أعلى خزان كهذا قد لا تمثل ما تسحبه المضخة فعلًا.

أما أخذ العينات الآلي المتناسب مع التدفق على خط النقل فيكوّن عينة مركّبة موزعة على الدفعة كلها. وتقدم المعايير التي تصف أخذ العينات الآلي من خطوط أنابيب السوائل البترولية الإطار الأساسي لذلك، لكنها كُتبت للمنتجات البترولية، ولذلك يجب تقييم ملاءمة جهاز أخذ العينات لزيت التحلل الحراري من حيث الخلط والانسداد والمواد في كل مشروع. كما يتضمن المعيار الأوروبي لزيوت التحلل السريع الحيوية ملحقًا مستقلًا لأخذ العينات وتوافق المواد يمكن مراعاته في التصميم.

·         مادة أوعية العينات: يجب أن تناسب الأوعية وأغطيتها منتجًا حمضيًا؛ وتُذكر الفولاذات المقاومة للصدأ ولدائن مثل PTFE وHDPE وPP بوصفها مناسبة لزيوت الكتلة الحيوية.

·         تقسيم العينة: تُقسم العينة المركّبة إلى جزء للمشتري وجزء للبائع وجزء محفوظ، ويُدوَّن رقم ختم كل وعاء في سجل الدفعة.

·         ظروف الحفظ: في منتج يتقادم، تؤثر حرارة حفظ العينة في النتائج اللاحقة، لذا تُحدَّد حرارة الحفظ ومدته في العقد.

ما الذي يُخلّ بالكمية المستهدفة في هذا الزيت؟

تتوقف كمية التجاوز التي تمر بعد أمر الإغلاق على اللزوجة ومعدل التدفق. ولأن لزوجة زيت التحلل الحراري تتغير من دفعة إلى أخرى ومع حرارة الخط، فقد ينحرف تعويض التجاوز الآلي الذي يعتمد على متوسط الدفعات الأخيرة فترةً بعد الانتقال إلى دفعة جودة جديدة. ويقلّل من ذلك تثبيت حرارة الخط أثناء النقل وإعادة بدء تعلّم قيمة التعويض عند تغيّر رقم الدفعة.

وتضيف الجسيمات الصلبة خطرًا ثانيًا: فالرواسب على مقعد صمام التحكم قد تمنع إغلاقه التام، فيبقى تسرب صغير غير مقاس بعد انتهاء الدفعة. وهنا تفيد وظائف كشف انعدام التدفق والتسرب والفيضان في وحدات التحكم الدفعي، إلى جانب ترشيح مناسب قبل الصمام وفحص دوري لإحكام المقعد.

ربط سجل الدفعة بوثيقة الجودة

الروابط التي يحتاجها سجل دفعة النقل لتحقيق التتبع

ووثيقة الدفعة التي تُسلَّم للمشتري هي خلاصة هذا السجل. وتحدد المواصفات المنشورة لسوائل التحلل الحراري الحيوية خصائص مثل الماء والمواد الصلبة واللزوجة والكثافة والحموضة ونقطة الوميض، لكنها تقتصر على الزيوت المشتقة من الكتلة الحيوية. أما في زيوت الإطارات والبلاستيك فيحدد عقد البيع محتوى الوثيقة. وإذا بُني البيع على سجل العدّاد، فيجب التحقق بشكل منفصل من انطباق متطلبات المترولوجيا القانونية وفق التشريع الوطني.

إسهام TLY Enerji

بحسب نطاق المشروع، تقدم TLY Enerji دعمًا هندسيًا في اختيار العدّاد وصمام التحكم ومعدات أخذ العينات استنادًا إلى بيانات تحليل الزيت، وفي توريد هذه المعدات، ودمج التحكم الدفعي في نظام PLC أو SCADA الخاص بالمنشأة، وجمع سجلات الدفعات وإعداد التقارير، إضافة إلى التركيب في الموقع والتشغيل. ويبقى تعريف دفعة الجودة وإجراءات المختبر من مسؤولية المشغّل، ويُصمَّم نظام القياس ليتصل بها.

المعلومات اللازمة لتصميم القياس الدفعي

·         كيفية تعريف دفعة الجودة في منشأتكم: حملة إنتاج أو خزان أو تغيير في المادة الأولية

·         بيانات اللزوجة مقابل الحرارة والكثافة والماء والمواد الصلبة من عدة دفعات

·         وحدة الكمية المتفق عليها مع المشترين والانحراف المقبول

·         طريقة تقسيم العينات وحفظها، والحاجة إلى ربط بيانات مع نظام المختبر

·         وجهات النقل: صهاريج أو تغذية العملية أو نقل بين الخزانات

·         ترتيبات تسخين الخط ونطاق الحرارة أثناء النقل

صفحات ذات صلة

·         أنظمة القياس الدفعي للكيماويات: المنطق العام للإغلاق المرحلي وتعويض التجاوز.

·         وحدات قياس زيت التحلل الحراري: اختيار تقنية العدّاد لزيت لزج يحمل جسيمات صلبة.

·         وحدات النقل من خزان إلى خزان لزيت التحلل الحراري: عمليات النقل داخل المنشأة حيث تتكوّن دفعات الجودة.

·         أنظمة تعبئة صهاريج زيت التحلل الحراري: تطبيق سجل الدفعة في جانب الشحن.

أسئلة حول القياس الدفعي لزيت التحلل الحراري

هل تمثل العينة المأخوذة من أعلى الخزان الدفعةَ كلها؟

ليس دائمًا. ففي زيت التحلل الحراري قد ينفصل طور علوي أخف، وقد يتكوّن طور مائي، وقد تكوّن الجسيمات الصلبة طبقة حمأة في القاع. وعندها لا تعكس العينة اللحظية من أعلى الخزان ما تسحبه المضخة. أما العينة المركّبة المتناسبة مع التدفق من خط النقل فتمثل الدفعة كلها تمثيلًا أفضل بكثير، ولا تصبح عينة الخزان ذات معنى إلا بعد تجانسه.

هل يمكن بيع زيت التحلل الحراري على أساس الحجم؟

وحدة الفوترة يتفق عليها الطرفان. غير أن التسجيل الحجمي يحتاج إلى تصحيح إلى حرارة مرجعية، ولم يثبت صلاح جداول التصحيح العامة المعدّة للمنتجات البترولية لزيت التحلل الحراري للكتلة الحيوية. فإذا اختير الحجم، وجب تحديد علاقة الكثافة بالحرارة الخاصة بالمنتج مخبريًا وإدراجها في العقد، بينما يتجنب تسجيل الكتلة هذه الخطوة.

ما الذي يتغير في وحدة التحكم الدفعي عند بدء دفعة جودة جديدة؟

لأن اللزوجة تتغير، قد تتغير أيضًا كمية التجاوز التي تمر بعد إغلاق الصمام. وقد تسبب قيمة التعويض المتعلَّمة من الدفعات السابقة انحرافات مؤقتة مع المنتج الجديد. ويساعد على انتقال سلس إعادة بدء التعلّم عند تغيّر رقم الدفعة، واستخدام تدفق أقل في المرحلة الأخيرة لأول عمليات النقل، والمحافظة على حرارة الخط ثابتة.

ما التحاليل التي ينبغي أن تتضمنها وثيقة الدفعة؟

يعتمد ذلك على عقد البيع. فالمواصفات المنشورة لسوائل التحلل الحراري الحيوية تشمل خصائص مثل محتوى الماء والمواد الصلبة واللزوجة الكينماتيكية والكثافة ودرجة الحموضة أو الرقم الحمضي والرماد ونقطة الوميض. أما زيوت الإطارات والبلاستيك فتقع خارج نطاق هذه المواصفات، ويحدد الطرفان محتوى الوثيقة بحسب مجال استخدام المنتج.