أنظمة تفريغ صهاريج LNG

يُفرَّغ صهريج LNG في خزان التخزين بإحدى طريقتين أساسيتين: إما أن يرفع نظام زيادة الضغط في الصهريج ضغطَ طور البخار فيدفع السائل إلى الخزان المستقبل، وإما أن تنقل مضخة مبرّدة السائل. وتجمع منشآت كثيرة بين الطريقتين بشكل منضبط. ويتوقف الاختيار على تجهيزات الصهريج، وضغط التصميم والتشغيل في الخزان المستقبل، والزمن المتاح للتفريغ، وطريقة التعامل مع البخار المتبقي في نهاية العملية.

تُعرض الأسس العامة للتفريغ، مثل مشكلات جانب السحب والتحقق من الكمية المستلمة، في صفحة أنظمة تفريغ الصهاريج. أما هذه الصفحة فتتناول نقاط القرار الخاصة بالغاز الطبيعي المسال.

أين تُفرَّغ صهاريج LNG؟

يصل LNG المنقول بالصهاريج البرية عادةً إلى مواقع لا تتوفر فيها شبكة غاز: خزانات LNG الفرعية (Satellite) في المنشآت الصناعية، ومحطات تزويد المركبات بوقود LNG، والمواقع المؤقتة أو النائية. وكثير من هذه المنشآت صغير النطاق. ففي أوروبا يخضع تصميم منشآت LNG البرية التي تتراوح سعتها التخزينية بين 5 t و200 t لمعيار مستقل هو EN 13645، بينما تندرج المنشآت الأكبر تحت EN 1473. ولذلك تُحدَّد سعة نظام التفريغ ومستوى أتمتته عادةً وفق هذا النطاق الصغير.

التفريغ بزيادة الضغط

تُجهَّز بعض صهاريج LNG البرية بملفات لزيادة الضغط (Pressure Build-Up, PBU) صُممت للتفريغ دون مضخة. يُسحب قدر من السائل من أسفل الصهريج ويُبخَّر في الملف ثم يُعاد إلى أعلى الخزان، فيرتفع ضغط طور البخار ويتدفق السائل إلى الخزان المستقبل بفعل فرق الضغط وحده. وميزة هذه الطريقة الرئيسية بساطتها، إذ لا تحتاج إلى مضخة أو تبريد مضخة أو صيانتها في الموقع المستقبل.

وتنبع حدود الطريقة من الفيزياء نفسها. فالتدفق يستمر ما دام هناك فرق ضغط بين الصهريج والخزان، ومع امتلاء الخزان المستقبل وارتفاع ضغطه يقل الفرق ويتباطأ التفريغ. كما أن السائل المبخَّر لرفع الضغط يسخّن ما تبقى من LNG، فينتهي الصهريج بضغط مرتفع ومملوءًا بالبخار. وقد قارنت دراسة نمذجة محكَّمة ست طرق لتفريغ LNG من شاحنة صهريجية إلى محطة وقود، ووجدت أن النقل بزيادة الضغط وحدها قد يؤدي في الحالات المدروسة إلى انبعاثات ميثان مرتفعة.

التفريغ بالمضخة

عند استخدام المضخة يُدفع السائل إلى الخزان المستقبل دون الاعتماد على فرق الضغط. ويمكن أن تكون المضخة المبرّدة في المنشأة المستقبلة، أو على وحدة تفريغ مجمّعة، أو على هيكل الوحدة المستقبلة كما في بعض حلول التخزين المتنقلة. ويحتاج تشغيلها السليم إلى سائل بارد عند السحب بعيد عن نقطة الغليان، ويجب تبريد المضخة وخط السحب قبل التشغيل. وأفادت الدراسة نفسها بأن الجمع بين المضخة وزيادة ضغط منضبطة يحقق أدنى خطر لتنفيس الميثان.

تجعل المضخة زمن التفريغ مستقلًا إلى حد كبير عن ضغط الخزان المستقبل، لكنها تضيف معدة دوّارة وإجراء تبريد وبنية كهربائية. ويُتخذ القرار بالموازنة بين عدد عمليات التسليم وزمن التفريغ المقبول ونهج المنشأة في تنفيس البخار.

مقارنة طرق التفريغ

ضغط الخزان المستقبل وإدارة البخار

كثيرًا ما يكون الخزان المستقبل لا الصهريج هو العنصر المقيِّد. فالسائل الداخل يضغط فراغ البخار في الخزان فيرتفع الضغط، والاقتراب من ضغط التصميم يوقف التفريغ أو قد يفتح صمام التنفيس. وفي بعض الخزانات يوجد خطا تعبئة علوي وسفلي معًا؛ فالسائل البارد المرشوش من الأعلى يميل إلى تبريد البخار وخفض الضغط، بينما تضغط التعبئة السفلية البخار. ويستخدم المشغّل الخطين بحسب ضغط الخزان.

قد يقلل خط موازنة يصل فراغي البخار في الصهريج والخزان فرقَ الضغط، لكنه يضعف القوة الدافعة للتفريغ بالضغط، ويؤثر في الحساب التجاري إذا كان هناك قياس. أما البخار المتولد أثناء التفريغ وبعده، سواء استُخدم وقودًا أو ضُغط أو أُحرق، فيندرج ضمن إدارة غاز الغليان (BOG).

كيف تُحدَّد الكمية المستلمة؟

في تسليمات LNG بالصهاريج البرية تُحدَّد الكمية التجارية في الغالب في محطة التعبئة بالوزن على الميزان، وتصل مع شهادة التعبئة. ثم تطابق المنشأة المستقبلة هذه الكمية تشغيليًا مع سجلات مستوى الخزان وضغطه. وقد يُحدث السائل والبخار المتبقيان في الصهريج، وأي غاز يُنفَّس أثناء التفريغ، فرقًا بين الكمية المعبأة والمستلمة، وينبغي أن يحدد عقد التوريد طريقة معالجة هذا الفرق.

وإذا رُكّب عدّاد عند نقطة التفريغ فإن أحكام OIML R 117-1:2019 الخاصة بـ LNG تبقى الإطار المرجعي: يجب أن يبقى المنتج سائلًا داخل العدّاد طوال القياس، وأن تُبيَّن الكمية بالكتلة، وإذا وُصل فراغا البخار في الصهريج والخزان وجب قياس البخار المرتجع وطرحه. ويُعرض تصميم وحدة القياس المبرّدة في صفحة مستقلة.

الوصل والفصل وإنهاء العملية بأمان

تُختار خراطيم التفريغ وفق المعايير الخاصة بالخراطيم المرنة المبرّدة. وفي نهاية النقل يجب تصريف السائل من الخرطوم وخط الوصل بأمان وتطهير الخط قبل الفصل. ولأن LNG المحصور بين صمامين مغلقين يولّد ضغطًا كلما سخن، يجب أن يتضمن التصميم تصريف هذه المقاطع وتنفيس ضغطها. وتُفصّل صفحتا الوحدات المجمّعة والسلامة واجهات التطهير والتخميل بالنيتروجين والإيقاف الطارئ (ESD) والفصل الطارئ.

مساهمة TLY Enerji في مشاريع التفريغ

تقدّم TLY Enerji لمنشآت تفريغ صهاريج LNG خدمات تصميم الأنظمة، وتوريد المضخات والصمامات والأجهزة، والهندسة، والتركيب، والتشغيل، والصيانة. وبحسب نطاق المشروع قد يشمل ذلك مراقبة ضغط الخزان المستقبل ومستواه، وقياس الحرارة والضغط على خط التفريغ، وتعشيقات حماية المضخة، والتحكم القائم على PLC. وتُحدَّد الواجهات مع الخزانات والمبخّرات ومعدات BOG القائمة في بداية المشروع.

معلومات مطلوبة لتقييم نظام التفريغ

·         حجم الخزان المستقبل وضغط تصميمه وضغط تشغيله المعتاد

·         تجهيزات زيادة الضغط وترتيب الوصلات في الصهاريج الواردة

·         زمن التفريغ المستهدف وعدد التسليمات الشهرية

·         التوجه بشأن استخدام المضخة والتغذية الكهربائية المتاحة

·         توفر خطي التعبئة العلوي والسفلي في الخزان

·         سياسة المنشأة في تنفيس البخار واستخدام BOG

·         طريقة التحقق من الكمية المستلمة: شهادة التعبئة أو قياس الخزان أو العدّاد

صفحات ذات صلة

·         أنظمة تفريغ الصهاريج: أسس جانب السحب والتحقق من الكمية المستلمة.

·         وحدات تعبئة وتفريغ LNG المجمّعة: توريد المضخات والصمامات والوصلات في وحدة مجمّعة مسبقًا.

·         أنظمة قياس غاز الغليان (BOG): قياس البخار المتولد أثناء التفريغ وبعده وتوجيهه.

·         أنظمة إرجاع الأبخرة في محطات LNG: آثار خط موازنة البخار بين الصهريج والخزان.

·         أنظمة تعبئة صهاريج LNG: عملية التعبئة التي تُحدَّد فيها الكمية المسلّمة.

أسئلة شائعة حول تفريغ LNG

أيهما أنسب: التفريغ بالضغط أم بالمضخة؟

لا توجد إجابة واحدة. فالتفريغ بزيادة الضغط بسيط ولا يحتاج إلى مضخة في الموقع المستقبل، لكنه يتباطأ مع ارتفاع ضغط الخزان ويترك الصهريج بضغط مرتفع. أما المضخة فتقصّر زمن التفريغ وتسهّل إدارة الضغط، لكنها معدة إضافية تحتاج إلى تبريد وصيانة. ويجب تقييم تكرار التسليم وضغط تصميم الخزان وسياسة التنفيس معًا.

لماذا يرتفع ضغط الخزان المستقبل أثناء التفريغ؟

يضغط السائل الداخل فراغ البخار في الخزان، كما تؤدي الحرارة المكتسبة من الخطوط والوصلات إلى تبخر جزء من LNG. وإذا اقترب الضغط من حد التصميم وجب إيقاف التفريغ أو التعامل مع البخار بطريقة منضبطة. ويمكن أن يساعد خط التعبئة العلوي، إن وُجد، في الحد من هذا الارتفاع بتبريد فراغ البخار.

هل يجب إعادة قياس LNG عند التفريغ؟

ليس بالضرورة. فالكمية التجارية تُحدَّد عادةً في محطة التعبئة بالميزان وتُوثَّق في شهادة التعبئة، وتطابقها المنشأة المستقبلة مع سجلات مستوى الخزان. وإذا نص العقد على القياس عند التفريغ فيجب أن يبقى السائل أحادي الطور داخل العدّاد، وأن يُطرح أي بخار يعود عبر وصلة موازنة.

لماذا لا يُفصل الخرطوم فور انتهاء التفريغ؟

يتبخر LNG المتبقي في الخرطوم وخط الوصل كلما سخن، ويولّد ضغطًا في أي مقطع مغلق. لذلك يجب قبل الفصل تصريف السائل بأمان، وتطهير الخط عند الحاجة، وتنفيس الضغط. وهذه الخطوات جزء من إجراء التفريغ لحماية العاملين ومنع انطلاق الغاز.