وحدات تعبئة وتفريغ NGL المجمّعة (Skid)

يُشتق ضغط التصميم لوحدة تعبئة أو تفريغ سوائل الغاز الطبيعي (NGL) من ضغط بخار أكثر الخلائط تطايرًا بين ما ستتعامل معه الوحدة، عند أعلى درجة حرارة قد تبلغها المعدات في الموقع، مضافًا إليه أثر المضخات والضواغط والتمدد الحراري. ثم تُرتَّب معدات السلامة في طبقات تغطي هذا النطاق من الضغوط وسيناريوهات التسرب المحتملة. في غاز البترول المسال (LPG) يكون تعريف المنتج ضيقًا بما يكفي لتثبيت أساس التصميم بسهولة نسبية، أما في NGL فقد تمر عبر الوحدة نفسها دفعات يختلف محتواها من الإيثان اختلافًا كبيرًا، فيصبح مُدخل التصميم نطاقًا من التراكيب لا منتجًا واحدًا.

تجمع الوحدة المجمّعة على هيكل (Skid) خطوط السائل والبخار والصمامات وعناصر السلامة ووصلات الأذرع أو الخراطيم ولوحة التحكم المحلية في حزمة واحدة مُجمّعة مسبقًا. وتُشرح عمليات التعبئة والتفريغ في صفحاتها الخاصة، بينما تتناول هذه الصفحة الحزمة نفسها: أساس الضغط وطبقات السلامة والواجهات مع المنشأة.

لماذا لا يُشتق ضغط التصميم من منتج واحد؟

سوائل الغاز الطبيعي هيدروكربونات تكون غازية عند الضغط الجوي ولا تبقى سائلة إلا تحت الضغط. وكلما زادت نسبة الإيثان في الخليط ارتفع ضغط البخار عند درجة الحرارة نفسها، وكلما زادت نسبة البيوتان والمكونات الأثقل انخفض. فإذا كانت الوحدة ستنقل يومًا دفعة فقيرة بالإيثان ويومًا آخر دفعة غنية به، وجب أن يُبنى أساس الضغط على الخليط الأكثر تطايرًا. ومن العوامل التي تُقيَّم معًا:

·         ضغط بخار الخليط الأخف: يُحسب عند الطرف الأخف من نطاق التركيب المتوقع وعند أعلى درجة حرارة للمعدن في الموقع، بما في ذلك أثر الإشعاع الشمسي.

·         ضغط المضخة عند الصمام المغلق: يُضاف الضغط الذي تولّده المضخة دون تدفق إلى ضغط السحب، وهي حالة تنشأ عند إغلاق صمام في الخط.

·         التفريغ بالضاغط: في الترتيبات التي يُضغط فيها البخار لدفع السائل من الصهريج يؤخذ ضغط خروج الضاغط وحدود التحكم فيه بالحسبان.

·         السائل المحتبس: يرتفع ضغط السائل المحصور بين صمامين مغلقين سريعًا عند تسخنه، لذا تُقيَّم الحاجة إلى تنفيس حراري لكل قسم يمكن عزله.

·         الإغلاق السريع: قد يولّد الإغلاق السريع لصمامات الإيقاف الطارئ موجة ضغط، فيُختار زمن الإغلاق وتسلسله مع مراعاة ذلك.

ينعكس ضغط التصميم الناتج على فئة ضغط الشفاه وأجسام الصمامات وضغط تشغيل الأذرع أو الخراطيم ومدى أجهزة الإرسال وقيم ضبط صمامات التنفيس. ولا تعمل الوحدة بمعزل عن غيرها، فهي تشكّل مع الصهريج وخزان التخزين نظام ضغط واحدًا. لذلك يُتحقق بصورة مستقلة من توافق ضغط تصميمها مع ضغط تصميم كل صهريج وخزان سيُوصل بها، ويجب التأكد من بيانات تصميم الصهريج نفسه قبل استخدام مركبة صُممت لغاز البترول المسال في نقل دفعة NGL غنية بالإيثان.

عند تخفيض الضغط بسرعة، كما في تفريغ خط أو فتح صمام تنفيس، قد يؤدي تبخّر المكونات الخفيفة إلى تبريد المنتج والأنابيب تبريدًا ملحوظًا. ولأن هذا الأثر قد يكون أقوى في الخلائط الغنية بالإيثان، تُراجَع أدنى درجة حرارة تصميم للمواد جنبًا إلى جنب مع نطاق التركيب.

طبقات الحماية

لا تقع السلامة في وحدة NGL على عاتق جهاز واحد، بل تتحقق عبر طبقات سلبية وفاعلة يكمل بعضها بعضًا. أما تحديد الوظائف التي تُنفَّذ كوظائف سلامة مُجهّزة بالأجهزة، ومستوى سلامة الأداء (SIL) المطلوب لها، فيُستمد من تقييم مخاطر خاص بكل مشروع ولا يُفترض مسبقًا.

تُحدَّد في مصفوفة السبب والنتيجة الأشياء التي تتوقف عند الإيقاف الطارئ وترتيب توقفها: تتوقف المضخة أو الضاغط، وتُغلق صمامات ESD بتسلسل يحد من موجة الضغط، ويُعزل جانب الصهريج، ويُسجَّل الحدث. وتُختار المعدات الكهربائية على الوحدة بأسلوب حماية يلائم تصنيف المناطق الخطرة في المنشأة. كما أن تجميع مكونات مطابقة كلٌّ بمفرده لا يلغي الحاجة إلى تقييم أي مخاطر اشتعال جديدة قد تنشأ عن التجميع على مستوى الحزمة كاملة.

محتوى الحزمة: النطاق القياسي والإضافات بحسب المشروع

الواجهة بين الوحدة والمنشأة

لا تنجح الحزمة المجمّعة مسبقًا في الموقع إلا إذا حُددت واجهاتها مبكرًا. وفي وحدات NGL تستحق وصلة مجمّع التنفيس أو الشعلة عناية خاصة، لأن الضغط الخلفي في المجمّع يؤثر في نوع صمام التنفيس وقيمة ضبطه. وتشمل المواصفات الفنية كذلك فئة ضغط الوصلات العملياتية وموادها، وإمدادات النيتروجين وهواء الأجهزة، والطاقة والتأريض، وتبادل الإشارات مع أنظمة الإيقاف الطارئ وكشف الغاز في المنشأة، والبيانات المرسلة إلى نظام التحكم، إضافة إلى توقيت ومكان اختبار الضغط والاختبار الوظيفي للتعشيقات.

إسهام TLY Enerji

تقدّم TLY Enerji في مشاريع وحدات تعبئة وتفريغ NGL دعمًا هندسيًا لاختيار المعدات وتصميم النظام انطلاقًا من بيانات التركيب وظروف الموقع. وبحسب نطاق المشروع قد يشمل العمل توريد الأجهزة والصمامات والمضخات، وتهيئة منطق التحكم والتعشيق القائم على PLC، وتكامل الأنظمة، والتركيب في الموقع، والاختبار والتشغيل، والصيانة والدعم الفني. ويُتفق في كل مشروع عبر المواصفات الفنية على أجزاء الحزمة التي تقع ضمن حدود نطاق توريد TLY.

بيانات NGL اللازمة لتعريف الوحدة

·         نطاق التركيب المتوقع، ولا سيما أعلى محتوى من الإيثان وأدنى محتوى من المكونات الثقيلة

·         أعلى وأدنى درجات حرارة محيطة في الموقع، وهل ستتعرض الوحدة لأشعة الشمس

·         ضغط تصميم الصهاريج التي ستُوصل وأنواع وصلاتها

·         ضغط تصميم خزانات التخزين وإمكانية توفير خط بخار

·         تعبئة فقط أو تفريغ فقط أو كلاهما، مع زمن النقل والتدفق المستهدفين

·         وجود مجمّع تنفيس أو نظام شعلة وضغطه الخلفي

·         تصنيف المناطق الخطرة وبنية الإيقاف الطارئ وكشف الغاز في المنشأة

·         المرافق المتاحة: النيتروجين وهواء الأجهزة والطاقة

صفحات ذات صلة

·         تعبئة صهاريج NGL: النقاط التي تختلف فيها تعبئة NGL عن تعبئة LPG في التشغيل اليومي.

·         تفريغ صهاريج NGL: استلام NGL في المنشأة وإدارة الضغط وطريقة النقل.

·         وحدات تعبئة وتفريغ LPG: نطاق الحزمة في LPG حيث تعريف المنتج أضيق.

·         وحدات قياس NGL: اختيار العدّاد والتحكم في الضغط الخلفي لإضافتهما إلى الوحدة.

·         الإيقاف الطارئ والتعشيق في محطات LPG: البنية العامة لوظائف السلامة في نقل الغازات المسالة المضغوطة.

أسئلة حول وحدات NGL

هل يمكن استخدام وحدة صُممت لغاز البترول المسال في نقل NGL؟

يمكن ذلك فقط إذا بقي الطرف الأكثر تطايرًا من نطاق تركيب NGL ضمن ضغط تصميم الوحدة وحدود درجة حرارة موادها. ولأن ضغط البخار يرتفع بزيادة الإيثان، قد لا تكفي فئة الشفاه أو ضبط صمامات التنفيس أو ضغط الخراطيم المختارة على أساس LPG. ويجب أن تخضع الصهاريج والخزانات الموصولة للفحص نفسه، وأن يُبنى القرار على تقييم لبيانات التصميم الفعلية.

لماذا يهم زمن إغلاق صمامات الإيقاف الطارئ؟

الصمام البطيء الإغلاق يسمح بتسرب كمية أكبر من المنتج عند حدوث تسرب. أما الصمام السريع جدًا فقد يولّد موجة ضغط في خط السائل تُحمّل الأنابيب أو الخراطيم أو الوصلات أكثر من طاقتها. ولذلك يُحدَّد زمن الإغلاق وتسلسل الصمامات بدراسة طول الخط ومعدل التدفق ومتانة المعدات الموصولة معًا.

إذا وُجدت وصلة انفصال آمن فهل تبقى الحاجة إلى صمامات الإيقاف الطارئ؟

نعم. تعمل وصلة الانفصال الآمن عند الانفصال الميكانيكي، كتحرك الصهريج وهو ما يزال موصولًا، فتغلق الجانبين للحد من الانسكاب. أما صمامات الإيقاف الطارئ فتعزل الخطوط استجابةً لمحفزات أخرى مثل كشف الغاز أو الحريق أو تدخل المشغّل أو خلل في العملية. فالطبقتان تستجيبان لسيناريوهات مختلفة ولا تغني إحداهما عن الأخرى.

هل يمكن تحديد مستوى SIL للوحدة مسبقًا؟

لا ينبغي تحديده على أساس افتراض عام. فمستوى سلامة الأداء يُستمد من تقييم المخاطر ويتوقف على تخطيط المنشأة وكمية المخزون ووجود المشغّلين وطبقات الحماية الأخرى، وقد تحتاج الوحدة نفسها إلى مستويين مختلفين في منشأتين مختلفتين. وإذا كان المتطلب غير واضح في البداية، يمكن تخطيط وظائف السلامة على بنية قابلة للترقية لاحقًا.

ما الذي يُفحص قبل الانتقال إلى دفعة غنية بالإيثان؟

يُفحص أولًا ما إذا كان ضغط بخار الخليط الجديد عند أعلى درجة حرارة متوقعة يبقى ضمن حدود تصميم الوحدة والمعدات الموصولة. ثم تُقيَّم ظروف الضغط الخلفي والسحب اللازمة لبقاء العدّاد والمضخة في الطور السائل، وضبط صمامات التنفيس، والتبريد الذي قد يسببه خفض الضغط. وينبغي أن ينعكس أي تغيير في إجراءات التشغيل وإعدادات نظام التحكم.