الغاز الطبيعي المسال (LNG) هو غاز طبيعي يتكون أساساً من الميثان، يتم تبريده إلى نحو −160 °C لتحويله إلى الحالة السائلة، ويُخزن في خزانات مزدوجة الجدار ومعزولة بالتفريغ تحت ظروف قريبة من الضغط الجوي. وتؤثر هذه الطبيعة المبردة جداً، أي درجات الحرارة شديدة الانخفاض، في كل جزء من نظام النقل والقياس: إذ يجب تبريد الخطوط والمعدات قبل الاستخدام، ويجب أن يبقى المنتج في الحالة السائلة داخل العداد، كما يجب إدارة غاز التبخر المتولد باستمرار نتيجة انتقال الحرارة من الخارج، ويجب أن تحافظ المواد على متانتها عند درجات الحرارة المنخفضة، كما يجب إنشاء طبقات أمان لمواجهة أي تسرب مبرد محتمل.
ما الذي يميز LNG عن LPG وNGL؟
يتم الحفاظ على LPG وNGL في الحالة السائلة تحت الضغط عند درجة حرارة المحيط، بينما يبقى LNG سائلاً بفضل التبريد وليس الضغط. لذلك فإن الخطر الأساسي في نظام LNG ليس تجاوز الضغط، بل دخول الحرارة. فأي حرارة تدخل إلى الخزان أو الخط أو الصهريج تؤدي إلى تبخر جزء من المنتج. ويعد جمع غاز التبخر الناتج (BOG) أو إعادة استخدامه أو التخلص منه بطريقة آمنة جزءاً من التشغيل اليومي لمحطة LNG.
المتطلبات الناتجة عن النقل المبرد
التبريد المسبق (cool-down): يتبخر LNG بسرعة عند إرساله إلى خط دافئ ويتكون تدفق ثنائي الطور. ويتم تبريد خط القياس ومعدات النقل مسبقاً، كما يتم تحديد كيفية التعامل مع الكمية التي تمر عبر العداد أثناء هذه العملية.
إرجاع البخار وBOG: مع امتلاء الصهريج، تتم إعادة البخار المزاح إلى التخزين عبر خط إرجاع البخار، ويتم تصميم هذا التدفق بالتكامل مع إدارة غاز التبخر في جانب التخزين.
المواد والعزل: يتم اختيار الأجزاء الملامسة للسائل من مواد لا تصبح هشة عند درجات الحرارة المنخفضة، ويحد العزل المحيط بالأنابيب والصمامات والعدادات من كل من انتقال الحرارة وتكون الجليد على الأسطح الخارجية.
القياس: في أنظمة قياس LNG، يُتوقع أن يبقى المنتج في الحالة السائلة داخل العداد وأن يتم التعبير عن الكمية بوحدة الكتلة. وفي صهاريج الطرق، يتم تحديد الكتلة المسلمة غالباً بواسطة الميزان، بينما يزداد استخدام القياس الديناميكي بواسطة عدادات Coriolis والعدادات فوق الصوتية في التطبيقات صغيرة النطاق.
السلامة: يعد تأثير التسرب المبرد على الفولاذ الإنشائي، وتمدد السائل المحصور بين الصمامات المغلقة، وتكون سحابة غاز منخفضة الحرارة، من العناصر الأساسية في تصميم أنظمة ESD وأنظمة التنفيس.
حجم المحطة ونطاق هذا القسم
يتم تناول أسس تصميم منشآت LNG البرية وفق معايير مختلفة بحسب سعة التخزين؛ إذ تخضع المنشآت الكبيرة والمنشآت التابعة أو صغيرة النطاق، التي تتراوح سعتها من عدة أطنان إلى عدة مئات من الأطنان، لأطر منفصلة. وفي حدود أنظمة المنشآت الكبيرة، يتم تحديد وصلات تعبئة وتفريغ صهاريج الطرق والسكك الحديدية المزودة بخطوط إرجاع البخار إلى جانب وصلات السفن. ولا يشمل هذا القسم قياس شحنات السفن؛ بل يركز على تعبئة وتفريغ صهاريج الطرق، وتطبيقات LNG صغيرة النطاق، وقياس غاز التبخر، وقياس الغاز الخارج من المحطة إلى الشبكة.
هل يتم قياس السائل أم الغاز؟
يوجد في محطة LNG نوعان مختلفان من القياس جنباً إلى جنب. أثناء تعبئة وتفريغ الصهاريج يتم قياس السائل المبرد. أما في المحطات التي تتم فيها إعادة التغويز، فيتم قياس الغاز المرسل إلى الشبكة في الطور الغازي بعد المبخرات وعند مدخل خط النقل؛ ويكون النظام المستخدم في هذه النقطة محطة قياس تجاري للغاز الطبيعي مع تحليل جودة الغاز. كما يتم قياس غاز التبخر في الطور الغازي بواسطة عدادات منفصلة. والخطوة الأولى في اختيار تقنية العداد الصحيحة هي تحديد طور المنتج عند نقطة القياس.
دور TLY Enerji في منشآت LNG
تقدم TLY Enerji خدمات تصميم الأنظمة، وتوريد المنتجات، والهندسة، والتركيب، والتشغيل، والصيانة لمنشآت تعبئة وتفريغ صهاريج LNG؛ ويمكن أن يشمل نطاق التوريد أنظمة قياس LNG والصمامات والمضخات. ويتم تحديد نطاق المشروع وحدود التوريد بشكل مشترك وفقاً لحجم المنشأة والمواصفات الفنية.
صفحات الحلول الخاصة بمحطات LNG
أنظمة تعبئة صهاريج LNG: كيف تغير الظروف المبردة عملية تعبئة صهاريج الطرق.
أنظمة تفريغ صهاريج LNG: التفريغ إلى خزان التخزين بالضغط أو بواسطة المضخة.
وحدات القياس المبردة: الاختلافات في تصميم وحدات القياس الخاصة بالسوائل المبردة.
أنظمة القياس التجاري لـ LNG: حساب الطاقة المباعة والقياسات المطلوبة.
وحدات تعبئة وتفريغ LNG: نطاق الحزمة المبردة مسبقة التجميع.
أنظمة قياس غاز التبخر (BOG): لماذا وكيف يتم قياس غاز التبخر المتولد باستمرار.
أنظمة إرجاع بخار LNG: تأثير خط البخار على الضغط وBOG أثناء التعبئة.
قياس الغاز الخارج من محطة LNG إلى الشبكة (send-out): أين وفي أي طور يتم قياس الغاز المرسل إلى الشبكة.
أنظمة ESD والسلامة المبردة: طبقات الأمان المطلوبة في عمليات النقل المبرد.
الأسئلة الشائعة
ما الفرق بين LNG وCNG؟
كلاهما غاز طبيعي، لكن طريقة التخزين مختلفة. يتم تبريد LNG وتحويله إلى سائل، ثم يُحفظ في خزانات معزولة تحت ظروف قريبة من الضغط الجوي. أما CNG فيتم تخزينه في الحالة الغازية بعد ضغطه إلى ضغط مرتفع. لذلك تتطلب تطبيقات LNG نقل وقياس سائل مبرد، بينما تعتمد تطبيقات CNG على قياس الغاز ومعدات الضغط العالي.
في تعبئة صهاريج LNG، هل يتم تحديد الكمية بواسطة العداد أم بواسطة الميزان؟
في تعبئة صهاريج الطرق، يتم تحديد الكتلة المسلمة غالباً بواسطة وزن الصهريج قبل التعبئة وبعدها. ويزداد استخدام القياس الديناميكي بواسطة عدادات Coriolis والعدادات فوق الصوتية في التطبيقات صغيرة النطاق. أما تحديد الطريقة التي ستُعتمد كأساس تجاري فيعتمد على الاتفاق بين الأطراف، ومتطلبات القياس القانوني، وكيفية احتساب تأثير التبريد المسبق وإرجاع البخار في القياس.
لماذا يتم قياس الغاز المرسل من المحطة إلى الشبكة بواسطة نظام منفصل؟
المنتج المرسل إلى الشبكة لم يعد سائلاً، بل هو غاز مر عبر المبخرات. ويتم القياس عند هذه النقطة في الطور الغازي وفق شروط التسليم الخاصة بشبكة النقل، ويُستخدم عادة كأساس لحساب الطاقة إلى جانب تحليل جودة الغاز. والمعدات المستخدمة هنا تشبه محطات القياس التجاري للغاز الطبيعي أكثر من عدادات السوائل المبردة.