Biyobileşenin dolum sırasında doğru oranda harmanlanması, iki ayrı akışın her birinin ayrı ölçülmesine, oranın dolum boyunca sürekli kontrol edilmesine ve harmanın tankere ulaşmadan önce homojen hale gelmesine bağlıdır. Etanolün benzinle, biyodizelin (FAME) dizelle buluştuğu nokta yalnızca bir boru birleşimi değildir; ürün kalitesinin, ticari miktarın ve mevzuat raporlamasının aynı anda belirlendiği yerdir.
Bu sayfa, biyoyakıt terminallerinde dolum koluna bağlı harmanlama sistemlerini ele alır: hangi harmanlama yönteminin ne zaman seçildiği, oranın nasıl doğrulandığı ve etanol ile FAME'in birbirinden çok farklı davranışının tasarıma nasıl yansıdığı. Harmanın satış miktarının nasıl hesaplandığı ticari teslim sayfasında, katkı maddelerinin dozajı ise katkı enjeksiyonu sayfasında ayrıca anlatılır.
Harmanlama neden terminalde, dolum anında yapılır?
Biyobileşenler çoğu durumda ayrı tanklarda saf ya da yüksek konsantrasyonlu halde depolanır ve fosil ürünle son aşamada birleştirilir. Bunun iki temel nedeni vardır. Birincisi etanolün suya karşı davranışıdır: etanol suda sınırsız çözünür ve etanollü benzin, normal benzinden çok daha fazla su taşıyabilir. Ancak bu tolerans aşıldığında ayrı bir faz oluşur ve bu faz yalnızca su değil, benzinden çekilen etanolü de içerir. Kaynak olarak kullanılan EPA notunda, yüzde 10 etanollü bir harmanın 60 °F'de hacimce yaklaşık yüzde 0,5 suya kadar tek faz kaldığı örneği verilir. Harmanın depoda ve taşımada uzun süre beklememesi, bu riski sınırlamanın pratik yoludur.
İkinci neden FAME'in soğukta davranışıdır. Saf biyodizel (B100), dizelden daha yüksek sıcaklıkta jelleşmeye başlar ve bu sıcaklık hammaddeye göre değişir; bu nedenle genellikle ısıtılmış yer üstü tanklarda tutulur. İyi karıştırılmış biyodizel harmanları ise bulutlanma noktasının üzerinde tutulduğu sürece zamanla ayrışmaz. Harmanı terminal dolum noktasında yapmak, yalnızca B100 tarafının ısıtma ve yalıtım gerektirmesi anlamına gelir. NREL kılavuzu da terminal veya dolum rampasında yapılan harmanlamayı, tam karışım sağladığı için tercih edilen yöntem olarak tanımlar.
Oransal, sıralı ve tanker içi harmanlama
Dolum rampasındaki harmanlama yöntemleri genel çalışma prensibi olarak tanker dolum sistemlerinde açıklanır; burada biyoyakıt açısından farkları özetlenmiştir.
· Hat içi (oransal) harmanlama: Her ürün hattının kendi sayacı ve kontrol vanası vardır; akışlar ortak bir kolektörde aynı anda birleşir ve kontrolör oranı dolum boyunca ayarlar. Biyobileşen, akan ana ürün akışına sürekli ya da darbeler halinde eklenir; karışımı hattaki türbülans sağlar. Oran dolumun her anında korunduğu için kısa dolumlarda ve yarım kalan dolumlarda da harman bileşimi korunur.
· Sıralı harmanlama: Ürünler aynı sayaç ve vanadan sırayla geçirilir; toplam miktarlar hedef orana göre ayarlanır. Donanım daha sadedir, ancak karışım büyük ölçüde tanker gözündeki hareketle oluşur ve dolum yarıda kesilirse göz içindeki oran hedeften sapabilir.
· Tanker veya tank içi (splash) harmanlama: Bileşenler ayrı ayrı aynı hacme verilir ve karışım girişteki akış ya da sirkülasyonla sağlanır. Dolum sırasında oran kontrolü yapılmadığından, ticari terminal uygulamalarında genellikle oransal veya sıralı harmanlamanın yerine değil, küçük hacimli dağıtım noktalarında görülür.
Hat içi harmanlama ekipmanı genellikle belirli bir harman seviyesi için boyutlandırılır. Düşük oranlı ve yüksek oranlı biyodizel harmanlarını aynı düzenekle vermek istenen terminallerde, biyobileşen hattındaki sayaç ve kontrol vanasının her iki oranda da ölçüm aralığı içinde kalıp kalmadığı ayrıca kontrol edilmelidir.
Oran kontrolü ve iki sayaçla doğrulama
Oransal harmanlamada kontrolör, ana ürün sayacı ile biyobileşen sayacından gelen sinyalleri sürekli karşılaştırır ve biyobileşen kontrol vanasını oranı hedefte tutacak şekilde ayarlar. Oranın doğruluğu tek bir sayaca değil, iki sayacın birlikte doğruluğuna bağlıdır. Tasarımda dikkat edilecek noktalar şunlardır:
· Biyobileşen sayacının ölçüm aralığı: Düşük harman oranlarında biyobileşen debisi ana ürün debisinin küçük bir kesridir; sayaç, dolumun başlangıç ve bitiş rampalarında da bu küçük debiyi ölçebilmelidir.
· Oranın hangi hacim esasına göre tanımlandığı: Etanol ve FAME'in sıcaklıkla genleşmesi fosil üründen farklıdır. Etanol için ayrı bir yoğunluk ve hacim düzeltme standardı bulunur. Oranın işletme hacmi mi, referans sıcaklıktaki hacim mi, yoksa kütle esasında mı hesaplanacağı mevzuat ve sözleşmeyle netleştirilmelidir.
· Sapma alarmı ve dolum durdurma: Oran belirlenen toleransın dışına çıktığında alarm, gerekirse dolumun durdurulması ve olayın kayda geçirilmesi.
· Parti kaydı: Her dolum için ana ürün ve biyobileşen miktarlarının ayrı ayrı kaydedilmesi; bu kayıt hem kalite hem de bileşen bazlı raporlama için temel veridir.
Harmanlama noktasının yeri
Harmanlama noktası dolum koluna ne kadar yakınsa, hattaki bir sonraki dolumun önceki harmanla kirlenme payı o kadar küçük olur. Aynı hattan farklı oranlarda veya biyobileşensiz ürün verilen terminallerde, harmanlama noktası ile tanker arasındaki hat hacmi ürün değişiminde taşınan miktarı belirler. Biyobileşen hattının ana hatta bağlandığı nokta, karışımın tankere ulaşmadan önce homojen hale gelebileceği biçimde seçilir; statik karıştırıcı ihtiyacı akış rejimi ve hat uzunluğuna göre değerlendirilir.
Etanol ve FAME hattında ürüne özgü önlemler
Konu | Etanol hattı | FAME (biyodizel) hattı |
Başlıca risk | Su girişi ve harmanda faz ayrışması | Soğukta jelleşme ve depolamada oksidasyon |
Depolama ve hat | Tank dibi suyunun giderilmesi, nem girişinin sınırlanması, kuru hat | B100 tankı, pompası ve hatlarının yerel iklime göre ısıtılması ve yalıtılması |
Malzeme | Conta ve elastomerlerin etanol uyumu ürün verisiyle kontrol edilir | Bazı hortum, conta ve elastomerler uzun temasta bozulabilir; bakır ve pirinç gibi metaller oksidasyonu hızlandırır |
Harman sonrası | Harman ürünün uzun süre depolanmaması | Harman, bulutlanma noktasının üzerinde tutulduğu sürece ayrışmaz |
Spesifikasyon bağlamı | Harmanlanacak etanol için ayrı ürün spesifikasyonları bulunur | FAME, dizelle harmanlanacak bileşen olarak ayrı spesifikasyonla tanımlanır |
Harman seviyesi, ürünün satılacağı pazarın yakıt spesifikasyonuna göre belirlenir. Örneğin ABD tanımlarında E10, yüzde 10 etanol ve yüzde 90 benzinden oluşan harmanı ifade eder; biyodizelde B harfinden sonra gelen sayı ise harmandaki biyodizelin hacimce yüzdesini gösterir (ör. B20). Parafinik dizel (HVO dahil) için Avrupa spesifikasyonu, hacimce yüzde 7'ye kadar FAME içerebilen ürünleri kapsar. Hangi oranın hangi mevsimde ve hangi ürün sınıfında uygulanacağı, sistem tasarımından önce işletmeciyle birlikte netleştirilmelidir.
Harmanlama sisteminde tasarım kriterleri
Parametre | Tasarımda neden önemli | Seçime etkisi |
Hedef harman oranları ve olası gelecek oranlar | Biyobileşen debisinin ana ürün debisine oranını belirler | Biyobileşen sayacı ve kontrol vanasının çapı ve ölçüm aralığı |
Dolum debisi ve rampa profili | Oranın dolumun başında ve sonunda da korunması gerekir | Kontrol algoritması ve vana karakteristiği |
Biyobileşen türü | Etanol su hassasiyeti, FAME soğuk akış ve oksidasyon davranışı gösterir | Isıtma, nem kontrolü ve malzeme seçimi |
Oran hesabının esası | Sıcaklık düzeltmesi ürüne göre farklıdır | Sıcaklık ve gerekirse yoğunluk ölçümü, hesaplama yöntemi |
Aynı hattan verilen ürünler | Ürün değişiminde karışım payı oluşur | Harmanlama noktasının dolum koluna yakınlığı ve hat hacmi |
Kayıt ve raporlama ihtiyacı | Bileşen bazlı miktarlar raporlanabilir | Kontrolör ve terminal otomasyon sistemi arayüzü |
TLY Enerji'nin harmanlama projelerindeki katkısı
Proje kapsamına bağlı olarak TLY Enerji; ürün hatları için sayaç ve kontrol vanası seçimi, ölçüm ve kontrol ekipmanının tedariki, harmanlama kontrolünün PLC ve SCADA tarafına entegrasyonu, saha montajı, test ve devreye alma aşamalarında mühendislik desteği sağlayabilir. Biyoyakıt harmanlama sistemlerinde hangi bileşenlerin TLY tedarikinde olacağı ve terminal otomasyon sistemiyle arayüzün nerede başlayacağı, teknik şartname üzerinden birlikte belirlenir.
Harmanlama sistemi için hazırlanacak veriler
· Harmanlanacak biyobileşen türleri (etanol, FAME, parafinik bileşen) ve hedef oranlar
· Her ürün ve biyobileşen için dolum debisi aralığı ve dolum kolu sayısı
· Biyobileşen tanklarının konumu, sıcaklık koşulları ve mevcut ısıtma altyapısı
· Oranın hangi hacim veya kütle esasına göre tanımlanacağı ve kabul edilen sapma toleransı
· Aynı hattan verilecek farklı ürünler ve ürün değişim sıklığı
· Mevcut dolum kontrolörü veya terminal otomasyon sistemi ve beklenen kayıt formatı
İlgili sayfalar
· Biyoyakıt terminallerinde katkı enjeksiyon sistemleri: Harmanla birlikte verilen soğuk akış ve oksidasyon katkılarının dozajı.
· Biyoyakıt ve etanol ticari teslim ölçüm sistemleri: Harman ürünün satış miktarı ve bileşen bazlı raporlama.
· Biyoyakıt ölçüm skidleri: FAME ve HVO hatlarındaki sayaçların viskozite ve sıcaklık etkisine göre seçimi.
· Akaryakıt tanker dolum sistemleri: Harmanın verildiği fosil yakıt dolum hattı ve dolum kolu tarafı.
· Tanker dolum sistemleri: Dolum rampasındaki oransal ve sıralı harmanlamanın genel çalışma prensibi.
Biyoyakıt harmanlama hakkında sık sorulanlar
Oransal harmanlama mı, sıralı harmanlama mı seçilmeli?
Oransal harmanlama, oranı dolumun her anında koruduğu için kısa veya yarıda kesilen dolumlarda da harman bileşiminin hedefte kalmasını sağlar; ancak her ürün hattı için ayrı sayaç ve kontrol vanası gerektirir. Sıralı harmanlama daha az donanımla kurulur, fakat karışım tanker gözünde oluşur ve dolum kesilirse göz içindeki oran sapabilir. Seçim, dolum sayısı, ürün çeşitliliği ve harman kalitesine ilişkin sözleşme şartlarıyla birlikte yapılır.
Etanol harmanı neden depoda uzun süre bekletilmek istenmez?
Etanollü benzin normal benzinden daha fazla su çözebilir, ancak bu sınır aşıldığında etanol ve sudan oluşan ayrı bir faz tank dibine çöker. Bu durumda harmanın etanol içeriği düşer ve dipte kullanılamaz bir tabaka oluşur. Etanolün ayrı ve kuru koşullarda depolanıp son dolum noktasında harmanlanması, harmanın su ile temas süresini kısaltarak bu riski azaltır.
Biyodizel harmanlama hattının tamamı ısıtılmalı mı?
Genellikle ısıtma ve yalıtım ihtiyacı saf biyodizel (B100) tarafında yoğunlaşır: tank, pompa ve harmanlama noktasına kadar olan hat yerel iklim ve ürünün bulutlanma noktasına göre korunur. Harmanlandıktan sonra düşük oranlı karışımların soğuk davranışı dizele daha yakındır. Hangi hat bölümünün ne kadar korunacağı, kullanılacak FAME'in laboratuvar verisi ve sahanın en düşük ortam sıcaklığıyla belirlenir.
Harman oranı doğru mu, nasıl kanıtlanır?
Oransal sistemlerde her dolum için ana ürün ve biyobileşen sayaçlarının toplamları ayrı ayrı kaydedilir ve gerçekleşen oran hesaplanır. Sapma alarmları ve olay kayıtları, oranın dolum boyunca korunup korunmadığını gösterir. Sayaçların periyodik doğrulaması ve gerekiyorsa numune analiziyle yapılan karşılaştırma, bu kayıtların güvenilirliğini destekler.