أنظمة نقل البروبان والبيوتان وخليط NGL

يمكن أن يشترك البروبان والبيوتان وخليط سوائل الغاز الطبيعي (NGL) في المضخات والأنابيب وبنية التعبئة نفسها، غير أن نجاح ذلك من حيث السلامة وتجنّب النزاعات التجارية يتوقف على أربعة شروط: أن يُبنى أساس الضغط على المنتج الأكثر تطايرًا، وأن يجري تغيير المنتج بتسلسل محدد مع إدارة منطقة الخلط البينية، وأن تتبدل إعدادات العدّاد والتحكم تلقائيًا مع المنتج، وأن تمنع التعشيقات وصول منتج إلى خزان أو صهريج غير مخصص له. وإذا غاب أحد هذه الشروط كانت النتيجة منتجًا خارج المواصفات أو خطرًا على السلامة.

تتناول صفحة أنظمة قياس البروبان والبيوتان أثر اختلاف ضغط البخار والكثافة بينهما في القياس، وتتناول صفحة وحدات قياس NGL اختيار الكمية المقاسة في خليط متغير التركيب. أما هذه الصفحة فتركّز على تشغيل عدة منتجات في منظومة نقل واحدة.

أي المنتجات يمكن أن تتشارك الخط نفسه؟

جميع هذه الهيدروكربونات غازية عند الضغط الجوي ولا تبقى سائلة إلا تحت الضغط، والفرق بينها هو مقدار الضغط الذي تحتاجه عند درجة الحرارة نفسها. فخليط NGL المحتوي على الإيثان أكثر تطايرًا من البروبان التجاري، والبروبان أكثر تطايرًا من البيوتان. لذلك يجب أن يغطي ضغط تصميم الخط المشترك وضبط صمامات التنفيس ووصلات الصهاريج المنتجَ الأكثر تطايرًا. وبعد التحقق من التوافق في الضغط يأتي سؤال حساسية المواصفات: فدخول كمية صغيرة من خليط يحتوي على الإيثان أو من البيوتان إلى دفعة بروبان عالية النقاء قد يُخرج ضغط بخارها أو خصائص بقاياها عن المواصفات. ومن الترتيبات النموذجية:

·         خط مستقل لكل منتج: أقل مخاطر للتلوث وأعلى كلفة وحاجة إلى المساحة؛ يُفضَّل للمنتجات الحساسة للمواصفات.

·         خط مشترك وتشغيل متسلسل: تُنقل المنتجات بترتيب مخطط، وتُقاس المنطقة البينية وتُوجَّه إلى خزان مناسب.

·         مجمّع مشترك ونقاط تعبئة مخصصة: يُشترك في مجمّع المضخات بينما يُخصَّص القسم الأخير وذراع التعبئة لكل منتج، مع إبقاء الحجم المحتبس في الخط صغيرًا.

·         خط منفصل لخليط NGL: تُفصل الخلائط المحتوية على الإيثان عن بنية البروبان والبيوتان ذات فئة الضغط الأدنى.

تغيير المنتج والمنطقة البينية

عند تغيير المنتج في خط مضغوط ممتلئ بالسائل يبقى المنتج السابق داخل الأنبوب، وتتكوّن منطقة خلط حيث يلتقي بالمنتج الجديد. ولأن المنتجين يختلفان في الكثافة، يمكن تتبّع هذه المنطقة البينية بقياس الكثافة على الخط. وكل ما يمر قبل أن تستقر الكثافة داخل النافذة المتوقعة للمنتج الجديد يُعامل بوصفه منطقة بينية، ويُوجَّه إلى خزان الخليط أو إلى خزان المنتج الأقل قيمة.

1.       يُخطط تسلسل المنتجات في الاتجاه الذي يكون فيه الخلط أقل ضررًا، كأن يكون من الأخف إلى الأثقل أو من المواصفات الضيقة إلى الأوسع.

2.       يُعرف الحجم السائل المحتبس في الخط، وتُحسب مسبقًا الكمية المزاحة عند كل تغيير.

3.       تُسجَّل الكثافة، والحرارة عند الحاجة، طوال مدة التغيير، ويُحدَّد بداية المنطقة البينية ونهايتها من هذا السجل.

4.       تُوجَّه المنطقة البينية إلى الخزان الأقل تأثرًا في مواصفاته، مع تحقق نظام التحكم من مواضع صمامات التحويل.

5.       في تعبئة الصهاريج، يُزاح الحجم حتى نقطة التعبئة بالمنتج الجديد كي لا تحمل الدفعة الأولى بعد التغيير المنتجَ السابق.

إن تفريغ منظومة ممتلئة بمنتج مضغوط يضيف أعباء التبخر والتبريد والتنفيس. ولذلك يجري تغيير المنتجات عادةً بالإزاحة دون تفريغ الخط، ويُترك التفريغ الكامل والتطهير بالنيتروجين لأعمال الصيانة أو التوقفات الطويلة.

اختيار المضخة: لزوجة منخفضة وهامش NPSH ضيق

يُخزَّن البروبان والبيوتان وNGL عند ضغط بخارها، أي عند حد الغليان. ولأن صافي ضغط السحب الموجب المتاح (NPSHA) هو الارتفاع المطلق فوق ضغط بخار السائل، فإن الهامش في هذه الخدمات يأتي أساسًا من منسوب الخزان مطروحًا منه فواقد خط السحب، وكثيرًا ما يكون صغيرًا. وإذا انخفض ضغط السحب دون ضغط البخار بدأ التكهف: فقاعات البخار تتآكل بها الدفّاعة، ويتراجع أداء المضخة، وقد يصل إلى العدّاد تدفق ثنائي الطور.

·         هامش يتغير مع المنتج: مع ترتيب المضخة والخزان نفسه يعطي كل منتج هامش NPSH مختلفًا، لذا يُتحقق من الاختيار على أساس المنتج الأقل ملاءمة وأعلى درجة حرارة.

·         تصميم جانب السحب: خط سحب قصير قليل المقاومة، وسحب مغمور من أسفل الخزان، ووصلة إرجاع بخار على جانب السحب عند الحاجة، كلها تحافظ على الهامش.

·         اللزوجة المنخفضة: تزيد السوائل الخفيفة من التسرب الداخلي وتُضعف التزييت، وهو ما يحدد نوع المضخة ومانعات التسرب والمحامل.

·         الإحكام: يُقيَّم اختيار الحشوة الميكانيكية لسائل عند حد غليانه، وكشف أي تسرب منها، على نحو مستقل.

·         التدفق الأدنى والتشغيل الجاف: التشغيل مقابل صمام مغلق قد يسخّن المنتج ويبخّره، لذلك يُنظر في خط تدفق أدنى أو منطق حماية.

وصفات المنتجات وإعدادات التحكم

تعديل الإعدادات يدويًا عند كل تغيير منتج مصدر للأخطاء. والبديل هو تعريف وصفة لكل منتج في حاسوب التدفق أو وحدة التحكم الدفعي أو نظام التحكم، بحيث تُحمَّل جميع الإعدادات المرتبطة معًا عند اختيار المنتج.

منع نقل المنتج الخطأ

أكثر الأخطاء كلفة في منظومة نقل متعددة المنتجات هو إرسال منتج إلى خزان خطأ أو إلى صهريج غير ملائم له. ويُعالج هذا الخطر على عدة طبقات: تُسند الطلبات والصهاريج على أساس المنتج، ويقارن نظام التحكم المنتج المختار بمواضع صمامات المجمّع والخزان، وتُطابَق الكثافة المقاسة في بداية النقل مع النافذة المتوقعة، وتُوسَم الخطوط والوصلات بحسب المنتج. كما يُتحقق قبل التعبئة من توافق المنتج مع ضغط تصميم الصهريج وقائمة المنتجات المسموح بها له.

إسهام TLY Enerji

تقدّم TLY Enerji في منظومات النقل متعددة المنتجات دعمًا هندسيًا لاختيار تقنيات القياس والتحكم انطلاقًا من قائمة المنتجات وسيناريوهات التشغيل. وبحسب نطاق المشروع قد يشمل العمل توريد المضخات والصمامات وعدّادات كوريوليس وقياس الكثافة، والأتمتة القائمة على PLC وSCADA لإدارة الوصفات والتعشيقات، وتكامل الأنظمة، والتركيب والاختبار والتشغيل. ويُتفق على حدود نطاق التوريد من خلال المواصفات الفنية.

معلومات لدراسة النقل متعدد المنتجات

·         قائمة المنتجات مع المواصفة أو التحليل النموذجي لكل منها

·         مخطط انسيابي يبيّن الخزانات المصدر والخزانات أو نقاط التعبئة المستقبِلة

·         تواتر تغيير المنتجات المتوقع والتسلسل المفضّل

·         الخزان أو المنتج الذي يمكن أن يستقبل المنطقة البينية

·         ترتيب المضخات وخطوط السحب القائم ومناسيب الخزانات

·         التدفق المستهدف لكل منتج وأعلى درجة حرارة تشغيل

·         نظام التحكم أو وحدة التحكم الدفعي أو بنية أتمتة المحطة القائمة

صفحات ذات صلة

·         أنظمة قياس البروبان والبيوتان: أثر اختلاف خصائص البروبان والبيوتان في القياس.

·         وحدات قياس NGL: اختيار قياس الكتلة أو الحجم أو المكونات في تركيب متغير.

·         قياس نقل ملكية NGL: حساب الكمية والتركيب تجاريًا بعد تغيير المنتج.

·         تعبئة صهاريج NGL: النقاط التي تختلف فيها تعبئة NGL عن ممارسات LPG.

·         محطات التعبئة متعددة الأرصفة: تخطيط مصفوفة الأرصفة والأذرع والمنتجات في المحطات متعددة المنتجات.

أسئلة حول نقل NGL متعدد المنتجات

هل يمكن تمرير البروبان والبيوتان عبر العدّاد نفسه؟

نعم، بشرط معايرة العدّاد لكل منتج على حدة، وتحميل معامل العدّاد وضبط الضغط الخلفي ونافذة الكثافة المطابقة تلقائيًا عند اختيار المنتج. وفي خدمة نقل الملكية ينبغي أيضًا تقييم أثر المنتج السابق المتبقي في الخط على الدفعة الأولى بعد التغيير، سواء في القياس أو في جودة المنتج المسلَّم.

إلى أين تُرسل المنطقة البينية؟

عادةً إلى حيث تتأثر المواصفات بأقل قدر: خزان خليط NGL، أو خزان المنتج ذي المواصفات الأوسع، أو خزان مخصص لإعادة المعالجة. ويتوقف الخيار المناسب على حجم المنطقة البينية وترتيب الخزانات في المنشأة. والتحقق من التحويل عبر مواضع الصمامات في نظام التحكم يمنع وصول الخليط إلى خزان منتج عن طريق الخطأ.

لماذا يُفصل خليط NGL المحتوي على الإيثان عن خط البروبان؟

يرفع الإيثان ضغط البخار بوضوح، وقد لا تكفي فئة ضغط خط صُمم على أساس البروبان أو ضبط صمامات التنفيس أو الصهاريج الموصولة به لتحمّل ذلك. كما أن دخول منتج يحتوي على الإيثان إلى خزان أو خط بروبان قد يُخرج ضغط بخار البروبان عن المواصفات. ولهذين السببين تُنقل الخلائط المحتوية على الإيثان غالبًا في بنية منفصلة.

لماذا قد تتكهف المضخة بعد تغيير المنتج؟

الهامش المتاح عند سحب المضخة هو الضغط فوق ضغط بخار السائل. والانتقال إلى منتج أكثر تطايرًا أو ارتفاع الحرارة قد يقلّص هذا الهامش. فإذا لم يُتحقق من المضخة وخط السحب إلا للمنتج الأثقل، فقد يبدأ التبخر عند السحب عند تشغيل المنتج الأخف. لذلك ينبغي التحقق من اختيار المضخة للمنتج الأقل ملاءمة وعند أعلى درجة حرارة تشغيل.