ثلاث خصائص للمنتجات توجّه تصميم محطات الوقود الحيوي والإيثانول. فالإيثانول يمتص الرطوبة من الهواء، وعند خلطه بالبنزين قد يؤدي الماء الزائد إلى انفصال الخليط؛ لذا يلزم أن تكون السلسلة من التخزين إلى ذراع التعبئة مغلقة وجافة. والديزل الحيوي (FAME) قد يبدأ بالتبلور عند درجة حرارة أعلى من الديزل الأحفوري ويتأكسد أثناء التخزين، ومن هنا تبرز الحاجة إلى التسخين والعزل والحد من تلامسه مع الهواء. وكلا المنتجين لا يتوافق مع بعض الحشيات والخراطيم والمعادن. ويضاف إلى ذلك أن مكان خلط المكوّن الحيوي بالوقود الأحفوري وطريقته يحددان ترتيب الخزانات والعدّادات وأذرع التعبئة في المحطة.
تعرض هذه الصفحة طبيعة المنتجات في محطات الوقود الحيوي والإيثانول، وتقود إلى صفحات التعبئة والقياس والخلط والإضافات وقياس نقل الملكية. أما البنية العامة لمحطات الوقود السائل فتتناولها صفحة مستقلة.
عائلة المنتجات وما يهم المحطة
المنتج | ما يهم المحطة | انعكاسه على التصميم |
إيثانول الوقود المغيَّر طبيعيًا | يمتص الماء، ويُضاف إليه هيدروكربون ليصبح غير صالح للشرب؛ وقد يكون حيّز البخار في خزانه ضمن نطاق الاشتعال في درجة حرارة الغرفة وحتى نحو −6 °C | تخزين جاف ومغلق، وخطوط مخصصة، وتدابير للمناطق الخطرة وحيّز البخار |
خلطات البنزين والإيثانول | تذيب كمية صغيرة من الماء، ومع زيادته قد ينفصل جزء البنزين عن خليط الإيثانول والماء | منع دخول الماء وإجراء الخلط قرب نقطة التعبئة |
الديزل الحيوي (FAME، B100) | درجة تهلّمه تختلف بحسب المادة الخام، وقد يتأكسد مكوّنًا رواسب وأحماضًا، ويذيب الرواسب القديمة | خزانات وخطوط مسخّنة أو معزولة، ومضادات أكسدة، وتقليل التلامس مع الهواء، ومراقبة المرشحات |
الزيت النباتي المعالج بالهيدروجين (HVO) | ينتج عن المعالجة بالهيدروجين مركّبات مطابقة لبعض مركّبات الديزل الأحفوري | مناولة قريبة من الديزل الأحفوري مع بقاء فصل المنتجات وضبط المواصفة |
الماء: القضية الأولى في تصميم محطة الإيثانول
الإيثانول شديد الامتصاص للماء، وينبغي إبقاء معدات مناولته وتخزينه وتوزيعه خالية من الماء قدر الإمكان. وأهم مصادر الماء هي الهواء الرطب الداخل من فتحات تهوية الخزانات، والوصلات المتروكة مفتوحة، وحجرات الصهاريج غير الجافة بعد المنتج السابق. ولذلك تبرز في التصميم تجفيف مسار تنفس الخزان أو تغطيته بغاز جاف، وترتيب في قاع الخزان يسمح بتجميع الماء وسحبه، وخطوط مخصصة للإيثانول، وإجراء الخلط لحظة التعبئة.
الانسياب في البرد والأكسدة: جانب الديزل الحيوي
تختلف درجة الحرارة التي يبدأ عندها B100 بالتهلّم بحسب المادة الخام، وتذكر المصادر نطاقًا يقارب −3 °C إلى 15 °C أو أعلى. لذا قد تلزم خزانات وخطوط مسخّنة في الأشهر الباردة حتى في المناخ المعتدل؛ فعند بدء التهلّم ترتفع اللزوجة بسرعة وقد تنسد المرشحات. كما يتأكسد الديزل الحيوي أثناء التخزين والمناولة مكوّنًا بيروكسيدات وأحماضًا ورواسب، وتطيل مضادات الأكسدة وتدابير الحد من تلامسه مع الهواء، كالتغطية بالنيتروجين، عمر التخزين.
توافق المواد
قد تؤثر خلطات الإيثانول في بعض المعادن والإلاستومرات؛ فمع ارتفاع نسبة الإيثانول لوحظ تدهور الزنك والنحاس الأصفر والرصاص والألمنيوم، بينما أظهر الفولاذ غير المطلي والفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة مقبولة. وقد يليّن B100 مع التلامس الطويل بعض الخراطيم والحشيات واللدائن أو ينفذ منها. ولكلا المنتجين أثر منظّف يحرّك الرواسب في الخزانات والخطوط التي استُخدمت سابقًا للوقود الأحفوري، لذا يُتوقع انسداد المرشحات عند بدء التشغيل الأول. وتُختار حشيات المضخات والعدّادات والصمامات وأذرع التعبئة وفق بيانات التوافق من المصنّع بحسب المنتج ونسبة الخلط.
نقطة الخلط تحدد ترتيب المحطة
يمكن خلط المكوّن الحيوي بالوقود الأحفوري في خزان، أو في حجرة الصهريج أثناء التعبئة، أو عند ذراع التعبئة تحت تحكم العدّادات. ويُوصف الخلط بالنسبة (على الخط) أو الخلط التتابعي في رصيف التعبئة بأنه الطريقة المفضلة لأنه يضمن اكتمال الخلط. وفي حالة الإيثانول يقلل الخلط قرب نقطة التعبئة من مدة بقاء الخليط الحساس للماء في المحطة. وتحدد طريقة الخلط مباشرة الحاجة إلى خزان للمكوّن الحيوي وعدّادات منفصلة وتحكم في النسبة وسجلات لكل مكوّن.
حلول محطات الوقود الحيوي والإيثانول
· أنظمة تعبئة صهاريج الإيثانول: منع دخول الماء وتوافق المواد.
· أنظمة تعبئة صهاريج الوقود الحيوي: الانسياب في البرد وفصل المنتجات للديزل الحيوي وHVO.
· وحدات قياس الإيثانول: تصحيح الحجم واختيار العدّاد للإيثانول.
· وحدات قياس الوقود الحيوي: إدارة أثر اللزوجة والحرارة.
· أنظمة خلط الوقود الحيوي: الخلط بالنسبة والخلط التتابعي والتحقق من النسبة.
· حقن الإضافات في محطات الوقود الحيوي: تنسيق الإضافات مع الخلط.
· قياس نقل ملكية الوقود الحيوي والإيثانول: تصحيح الحجم الخاص بالمنتج والتقارير بحسب المكوّن.
· محطات الوقود السائل: المحطات التي تُخلط فيها المكوّنات الحيوية بالوقود الأحفوري.
دور TLY Enerji
تقدّم TLY Enerji خدمات تصميم الأنظمة وتوريد المعدات والهندسة والتركيب والتشغيل والصيانة لمنشآت تعبئة صهاريج الوقود وتفريغها. وفي محطات الوقود الحيوي والإيثانول يمكن أن تشمل هذه الخدمات، بحسب نطاق المشروع، اختيار العدّادات والصمامات والمضخات الملائمة للمنتج ونسبة الخلط، ودمج التحكم في الخلط والتعبئة في منظومة PLC وSCADA، والتركيب والتشغيل.
أسئلة شائعة
هل يمكن استخدام خزانات البنزين وخطوطه القائمة للإيثانول؟
يمكن ذلك، لكن تُقيَّم مسألتان أولًا. الأولى توافق المواد، إذ قد لا تناسب الحشيات والخراطيم وبعض الأجزاء المعدنية الإيثانول ويجب التحقق منها ببيانات المصنّع. والثانية النظافة، لأن الإيثانول يذيب الرواسب القديمة وقد يسد المرشحات. وعادة يشمل التحويل تنظيف الخزان والتحقق من ترتيب سحب الماء وإعادة تقييم التهوية من حيث دخول الرطوبة.
لماذا تُسخَّن خزانات الديزل الحيوي؟
قد يبدأ الديزل الحيوي الصافي، بحسب مادته الخام، بالتبلور والتهلّم عند درجة حرارة أعلى من الديزل الأحفوري. وفي الطقس البارد يرفع ذلك اللزوجة بسرعة ويسد المرشحات ويصعّب الضخ. وتُحدَّد الحاجة إلى التسخين والعزل بحسب نقطة التعكّر للمنتج وأدنى درجات حرارة الموقع ومدة بقائه قبل الخلط.
هل يُعامل HVO كما يُعامل الديزل الحيوي؟
ليس تمامًا. فالديزل الحيوي إسترات ميثيلية لأحماض دهنية تُنتج من الزيوت النباتية أو الدهون الحيوانية، أما HVO فيُنتج بالمعالجة بالهيدروجين ويتكوّن من هيدروكربونات مطابقة لبعض مركّبات الديزل الأحفوري، ولذلك تكون مناولته أقرب إلى الديزل الأحفوري. ومع ذلك يخضع كل منهما لمواصفة مستقلة، ويجب منع اختلاطهما.