أنظمة قياس البروبان والبيوتان

قد يمرّ البروبان والبيوتان وخلائطهما عبر المحطة نفسها، بل عبر العدّاد نفسه، لكن نظام القياس لا يستطيع التعامل معها كأنها سائل واحد. فالفروق الأساسية بينها تكمن في ضغط البخار والكثافة ومقدار تغيّر الحجم مع الحرارة. وعندما تتغير نسبة الخلط تتغير هذه الخصائص الثلاث معها، فيتأثر مباشرةً الضغط الخلفي اللازم لإبقاء المنتج سائلًا في العدّاد، والتحويل بين الكتلة والحجم، والتصحيح إلى درجة الحرارة المرجعية، ونتائج المعايرة. تشرح هذه الصفحة كيف ينبغي لنظام القياس أن يأخذ هذه الفروق في الحسبان.

أما البنية العامة لوحدة قياس LPG، من تحكم في الضغط الخلفي ومُزيل للبخار وترتيب للعدّاد، فتشرحها صفحة وحدات قياس LPG؛ ونركّز هنا على أثر اختلاف المنتجات في هذه البنية.

غاز البترول المسال عائلة منتجات لا سائل واحد

يتكوّن ما يُسمّى في السوق غاز البترول المسال (LPG) أساسًا من البروبان والبيوتانات، مع كميات أقل من الأوليفينات الخفيفة مثل البروبيلين والبيوتيلين. وقد يأتي من معالجة الغاز الطبيعي أو من تكرير النفط الخام، لذا قد تختلف تركيبة شحنتين تحملان الاسم التجاري نفسه. وتحدد معايير LPG المستخدم وقودًا للمركبات متطلبات التركيب وضغط البخار، وتتضمن فئات موسمية لضغط البخار. والنتيجة بالنسبة إلى المحطة أن نظام القياس يجب أن يُصمَّم لكل منتج ونطاق خلط ستتعامل معه فعليًا، لا لمنتج عام اسمه LPG.

ضغط البخار: أثره في الضغط الخلفي وفئة الضغط

عند الضغط الجوي يغلي البروبان عند نحو −42 °C، ويغلي البيوتان العادي عند نحو 0 °C. والفرق في ضغط البخار عند درجة الحرارة نفسها كبير أيضًا: فعند نحو 15 °C يبلغ ضغط تشبّع البروبان النقي قرابة 7 bar مطلق، بينما يبقى ضغط البيوتان العادي النقي دون 2 bar. ولهذا نتيجتان مباشرتان على القياس:

·         ضبط الضغط الخلفي: لإبقاء المنتج سائلًا في العدّاد يجب أن يبقى ضغط الخط أعلى بهامش كافٍ من ضغط بخار المنتج عند حرارة التدفق. ويحتاج المنتج الغني بالبروبان إلى مستوى ضغط أعلى من المنتج الغني بالبيوتان، وقد يؤدي ضبط ثابت واحد عند تغيير المنتج إلى خسارة ضغط غير ضرورية أو إلى خطر التبخر الوميضي.

·         فئة الضغط: تُختار فئة ضغط خط القياس والمرسلات والصمامات لأكثر المنتجات تطايرًا عند أعلى حرارة متوقعة. واستخدام خط صُمّم للبيوتان فقط في خدمة البروبان لاحقًا يستلزم إعادة تقييم فئة الضغط.

ويشكّل ارتفاع نقطة غليان البيوتان مسألة تشغيلية بحد ذاتها؛ ففي الطقس البارد ينخفض ضغط بخار المنتج الغني بالبيوتان، فيقلّ هامش الضغط المتاح بين خزان التخزين ومدخل المضخة. والحفاظ على بقاء المنتج سائلًا عند سحب المضخة في هذه الحالة مدخلٌ تصميمي يسبق دقة القياس.

الكثافة والتحويل بين الكتلة والحجم

تعتمد كثافة LPG على تركيبه، وتتضمن معايير LPG طرقًا لحساب الكثافة وضغط البخار من التركيب باستخدام معاملات لكل مكوّن. وعلى سبيل المثال، تبلغ كثافة البروبان السائل المشبّع عند نحو 15 °C قرابة 507 kg/m³، وكثافة البيوتان العادي قرابة 584 kg/m³. لذا فإن الحجم نفسه من البروبان والبيوتان يمثّل كتلتين مختلفتين بوضوح، ويتحرك هذا الفرق باستمرار مع تغيّر الخليط.

تقيس عدّادات كوريوليس الكتلة مباشرة وتحدد الكثافة في الوقت نفسه، ويُحسب الحجم من الكتلة والكثافة المقيسة. أما مع العدّادات الحجمية فيلزم قياس الكثافة منفصلةً أو حسابها من التركيب للوصول إلى الكتلة. وأيًّا كان الأسلوب، يجب أن يكون مصدر بيانات الكثافة وطريقة تحديثها عند تغيير المنتج واضحين. وثمة حدّ مهم هنا: معايير الجودة التي تحسب الكثافة من التركيب موضوعة لمواصفات المنتج، وليست مخصصة لحساب الكميات في قياس نقل الملكية.

التمدد الحراري والتصحيح إلى الحرارة المرجعية

تتغير كثافة الهيدروكربونات الخفيفة كالبروبان والبيوتان بسرعة مع الحرارة؛ ففي البروبان النقي قد يقابل ارتفاعٌ ببضع درجات فقط انخفاضًا في الكثافة يزيد على واحد في المئة. لذلك تُستخدم في التسليم على أساس الحجم طرق تصحيح حراري خاصة بسوائل الغاز الطبيعي وLPG، لا الجداول المستخدمة للوقود المكرّر. وتعتمد هذه الطرق على كثافة المنتج عند الحرارة المرجعية مدخلًا، فإذا قيس البيوتان بقيمة كثافة صالحة للبروبان جاء معامل التصحيح خاطئًا. أما الحرارة المرجعية الواجب تطبيقها فتحددها التشريعات الوطنية والعقد.

التغيّر الموسمي في الخليط

من الممارسات الشائعة رفع نسبة البروبان في الأشهر الباردة للحفاظ على ضغط بخار كافٍ. ويعني ذلك للمحطة التعامل على مدار السنة مع منتجات مختلفة الكثافة وضغط البخار تحت رمز المنتج نفسه. وعند كل انتقال موسمي تنبغي مراجعة ما يلي:

·         قيمة ضبط الضغط الخلفي وحدود الإنذار

·         نطاق الكثافة والكثافة المرجعية المعرّفة في حاسوب التدفق أو وحدة التحكم الدفعي

·         صلاحية معامل العدّاد للمنتج الجديد، وضرورة إعادة المعايرة به عند الحاجة

·         قيم الكثافة المستخدمة في مطابقة مخزون الخزانات مع الشحنات المقيسة

عدّاد واحد لعدة منتجات

حين يمر البروبان والبيوتان والخليط عبر خط قياس واحد، يكون النهج الشائع تعريف وصفة مستقلة لكل منتج في وحدة التحكم الدفعي أو حاسوب التدفق، تتضمن معامل العدّاد الخاص بالمنتج ونطاق الكثافة ومعاملات التصحيح الحراري وضبط الضغط الخلفي. كما ينبغي عند تغيير المنتج تقييم اختلاط المنتج السابق المتبقي في الخط بالشحنة الجديدة؛ فإذا كان حجم الخط صغيرًا قد يكون الأثر مهملًا، وإن كان كبيرًا لزم إجراء تشغيلي للانتقال. أما تخصيص خط قياس لكل منتج فيلغي مشكلات الاختلاط وتغيير الضبط، لكنه يزيد الاستثمار والمساحة المطلوبة.

معايير التصميم

إسهام TLY Enerji

تقدّم TLY Enerji اختيار تقنية القياس والدعم الهندسي وفق ظروف العملية، وتضم محفظة منتجاتها عدّادات كوريوليس للتدفق الكتلي والكثافة، وأجهزة قياس الضغط والحرارة، وصمامات التحكم. وبحسب نطاق المشروع، قد يشمل ذلك اختيار أجهزة خطوط قياس البروبان والبيوتان وتوريدها، وتركيب عدّادات التدفق وتشغيلها، ودعم جمع البيانات وإعداد التقارير عبر PLC وSCADA. وتُعرَّف وصفات المنتجات وقيم الضبط بالتعاون مع المشغّل انطلاقًا من خطة منتجاته.

بيانات مفيدة للتقييم

·         قائمة المنتجات مع تركيبات نموذجية أو نماذج من شهادات الجودة

·         نسب الخلط المتوقعة صيفًا وشتاءً

·         هل تتم الفوترة بالكتلة أم بالحجم المرجعي، وما الحرارة المرجعية في العقد

·         عدد المنتجات التي تشترك في خط القياس وتكرار تغييرها

·         الحد الأدنى والأقصى لحرارة المنتج وضغط الخط

·         مرافق المعايرة القائمة وتوقعات المعايرة لكل منتج

صفحات ذات صلة

·         وحدات قياس LPG: إبقاء المنتج سائلًا في العدّاد عبر التحكم في الضغط الخلفي وإزالة البخار.

·         قياس نقل ملكية LPG: تحديد وحدة الفوترة والتصحيحات وفق العقد.

·         نقل البروبان والبيوتان وخليط NGL: إدارة عدة منتجات على بنية نقل واحدة.

·         محطات LPG: ما يعنيه التعامل مع سائل مضغوط للمحطة ككل.

أسئلة حول قياس البروبان والبيوتان

هل يمكن قياس البروبان والبيوتان بالعدّاد نفسه؟

نعم، تستخدم محطات كثيرة خط قياس واحدًا لعدة منتجات LPG، على أن تُعرَّف لكل منتج وصفة خاصة يُختار فيها معامل العدّاد ونطاق الكثافة ومعاملات التصحيح الحراري وضبط الضغط الخلفي وفق ذلك المنتج. ويجب أن يُحسم بشكل منفصل أسلوب التعامل مع المنتج المتبقي في الخط عند التغيير، وما إذا كانت المعايرة ستُجرى لكل منتج.

هل يمكن استنتاج نسبة الخلط من الكثافة؟

لا يعطي قياس الكثافة مؤشرًا على النسبة إلا في خليط ثنائي حقيقي تكون مكوناته الأخرى مهملة. أما LPG الفعلي فيحتوي أيضًا على أيزومرات وأوليفينات ومكوّنات نزرة، وقد تنتج الكثافة نفسها عن تركيبات مختلفة. وحين يلزم معرفة التركيب بثقة، لا بد من أخذ العينات والتحليل المخبري.

ماذا يتغير في نظام القياس عند تبدّل الموسم؟

عندما تتغير نسبة البروبان تتغير الكثافة وضغط البخار كذلك. لذا تنبغي مراجعة ضبط الضغط الخلفي وبيانات الكثافة في حاسوب التدفق وحدود الإنذار، والتحقق من صلاحية معامل العدّاد للمنتج الجديد. وربط هذه الخطوات بإجراء تشغيلي مكتوب يقلّل فروق المطابقة خلال فترات الانتقال.

هل تصلح جداول تصحيح الوقود المكرّر لـ LPG؟

لا. فالبروبان والبيوتان يقعان دون نطاق كثافة الوقود المكرّر ويتمددان مع الحرارة بدرجة أكبر بكثير، لذا تُستخدم طرق تصحيح حراري مستقلة طُوّرت لسوائل الغاز الطبيعي وLPG. ويجب تأكيد الطريقة والحرارة المرجعية المطبقتين وفق العقد والتشريعات السارية.