LNG Buhar Dönüş (Vapor Return) Sistemleri

LNG dolumunda buhar dönüş hattı, tankerde sıvının yerini aldığı ve soğuma sırasında oluşan buharı ayrı bir bağlantıyla depolama tarafına geri taşır. Bu sayede tanker basıncı dolum boyunca kontrol altında kalır ve dolum, tankerden atmosfere gaz bırakmadan sürdürülebilir. Bunun bedeli tesis tarafında ödenir: dönen buhar depolama tankının basıncını yükseltir ve buharlaşma gazı (BOG) sisteminin yüküne eklenir. Ayrıca taşınan gazın bir enerji değeri olduğu için, miktarın nasıl ölçüldüğüne bağlı olarak ticari hesapta da dikkate alınması gerekir.

Dolum prosesinin bütünü LNG Tanker Dolum Sistemleri sayfasında, tesiste sürekli oluşan BOG'un ölçümü ise BOG Ölçüm Sistemleri sayfasında anlatılır. Bu sayfa, dönüş hattının kendisine, basınç dengesine ve dönen buharın BOG sistemi ile ticari hesaba etkisine odaklanır.

Buhar dönüşü, buhar geri kazanımı ve BOG yönetimi: üç ayrı kavram

Bu üç terim sıkça karıştırılır, oysa her biri farklı bir soruna çözüm üretir:

Akaryakıt terminallerinde toplanan buhar, emisyon kontrolü için bir işleme ünitesine gider ve miktar hesabının parçası değildir. LNG'de ise dönen buhar, değeri olan doğalgazdır; tesise ulaştığında BOG sistemine katılır ve sistemin kapasitesini doğrudan etkiler. Bu nedenle LNG'de buhar dönüşü, emisyon ekipmanı gibi değil, proses ve ölçüm sisteminin bir parçası olarak tasarlanır.

Dolum sırasında dönen buharın kaynağı

·         Hacimsel yer değiştirme: Tankere giren sıvı, kapladığı hacim kadar buharı iter.

·         Tanker cidarının soğuması: Tanker iç tankı LNG sıcaklığının üzerindeyse, gelen sıvının bir kısmı cidarla temas ederek buharlaşır.

·         Hat ve kol soğutması: Dolum başında sıcak bağlantılarda oluşan buhar da dönüş hattına yönelir.

Bu nedenle dönen buhar miktarı, doldurulan hacimle orantılı basit bir değer değildir. Uzun yoldan dönen ve iç tankı ısınmış bir tanker, dolumun ilk aşamasında soğuk gelen bir tankere göre çok daha fazla buhar üretir. Dönüş hattı ve BOG sistemi, bu en yüksek yükü de karşılayacak şekilde değerlendirilmelidir.

Basınç dengesi ve dolum hızı

Buhar dönemezse tanker basıncı yükselir ve dolum ya yavaşlatılmak ya da durdurulmak zorunda kalır. Dönüş hattındaki basınç kaybı, tanker ile depolama tankı arasındaki farkı belirlediği için, ulaşılabilecek dolum hızını da sınırlar. Hat çapı, hortum veya kol boyutu ve hat üzerindeki vanalar, hedef dolum hızında bu farkı kabul edilebilir düzeyde tutacak şekilde seçilir. Depolama tarafında ise dönen buhar tank basıncını artırır; dolum saatlerinde BOG kompresörünün veya diğer BOG yollarının bu ek yükü karşılayıp karşılayamayacağı ayrıca kontrol edilmelidir.

Bazı küçük ölçekli uygulamalarda tanker, dönüş hattı kullanılmadan, sıvının üst bölgeden püskürtülerek buharı yoğuşturduğu bir dolum yöntemiyle doldurulabilir. Bu seçenek tankerin donanımına, başlangıç sıcaklığına ve işletme prosedürüne bağlıdır; tesisin hangi tanker tiplerine hizmet vereceği baştan netleştirilmeden dönüş hattından vazgeçilmemelidir.

Soğuk buhar hattının tasarımında dikkat edilenler

·         Malzeme ve yalıtım: Dönen buhar kaynama sıcaklığına yakın çok soğuk olabilir; hat malzemesi ve contalar bu sıcaklığa uygun seçilir, yalıtım ısı girişini ve dış yüzeyde buzlanmayı sınırlar.

·         Boyutlandırma: Soğuma dönemindeki en yüksek buhar debisi ve hedef dolum hızı birlikte değerlendirilir.

·         Kapama ve emniyet: Buhar hattı da sıvı hattı gibi acil kapama (ESD) vanası ve tanker tarafında kopma kaplini ile korunur; ayrıntılar kriyojenik ESD sayfasındadır.

·         Basınç izleme: Tanker ve depolama tarafındaki basınç ölçümü, dolum hızının ve izinlerin kontrolü için kullanılır.

·         Tahliye ve inertleme: Bağlantı öncesi ve sonrası hortum veya kolun azotla temizlenmesi ve boşaltma noktalarının güvenli bir başlığa bağlanması.

·         Bağlantı noktası: Dönüş hattının depolama tankı buhar boşluğuna mı, BOG başlığına mı bağlanacağı; tank basınç kontrolü ile birlikte kararlaştırılır.

Kaynama sıcaklığındaki LNG buharı ilk anda havadan ağırdır ve ancak ısındıkça yükselir. Bu nedenle buhar hattına ait tahliye ve emniyet vanası çıkışlarının yönü, yerleşim çalışmasında ayrıca ele alınır.

Dönen buhar ve ticari hesap

Dönen buhar tankerden depolamaya enerji taşır. Yasal metroloji belgesi OIML R 117-1:2019, LNG ölçüm sistemlerinde besleyen ve alan tankların buhar boşlukları arasındaki bağlantıyı, dönen buhar ölçülüp teslim edilen miktardan düşülmedikçe yasaklar; bu buhar ölçümünün doğruluğunun yüzde 20'den daha iyi olmasını ister. Başka bir deyişle, sayaçla yasal ölçüm yapılan bir dolum sisteminde dönüş hattı ya ölçülür ya da kurulmaz. LNG ticari teslimine ilişkin bir sektör el kitabı da transfer edilen enerji hesabında karşı tarafa dönen gazın dikkate alındığını belirtir.

Kantarla miktar belirlenen uygulamalarda dönen buharın kütlesi tartım farkına yansır; enerji bazlı faturalamada ise dönen gazın payının nasıl hesaplanacağı sözleşmede tanımlanır. Bu ayrıntılar LNG ticari teslim ölçüm sistemleri sayfasında ele alınır.

LPG buhar dönüşünden farkı

LPG ortam sıcaklığında ve basınç altında sıvı halde tutulur; buhar dönüşü orada iki basınçlı kap arasındaki dengeyi sağlar ve dönen buhar ortam sıcaklığındadır. LNG ise atmosfer basıncına yakın ve kriyojenik sıcaklıkta depolanır. Dönen buhar soğuktur, malzeme ve yalıtım gerektirir ve tesis tarafında doğrudan BOG sistemine bağlanır. İki uygulamada da buhar bağlantısı varsa, ticari ölçümde dönen buharın nasıl ele alınacağı tanımlanmalıdır; ancak hat tasarımı ve tesis etkisi farklıdır.

Gemi–kıyı ve kara transferleri

Karadaki LNG tesislerinin tasarımını ele alan EN 1473, kara tankeri ve vagon bağlantılarını buhar dönüşleriyle birlikte, gemi manifold bağlantılarını da tesis sınırları arasında sayar. Gemi transferlerinde kıyı tarafındaki deniz transfer kollarının tasarım ve testi bugün EN ISO 16904 kapsamındadır; eski EN 1474-1 geri çekilmiştir. Gemi kargo miktarının belirlenmesinde de buhar hacmi, sıvı hacmiyle birlikte hesaba katılan büyüklüklerden biridir. Bu sayfa kara tankeri uygulamalarına odaklanır.

TLY Enerji'nin katkısı

TLY Enerji, LNG tanker dolum ve boşaltım tesisleri için sistem tasarımı, enstrüman ve vana tedariki, mühendislik, montaj, devreye alma ve bakım hizmetleri sunar. Buhar dönüş hattında bu; basınç ve sıcaklık ölçümlerinin, ESD vanalarının ve gerekiyorsa dönen buhar ölçümünün seçimini, kontrol sistemine entegrasyonunu ve saha devreye almasını kapsayabilir. Tedarik sınırı her projede teknik şartname üzerinden belirlenir.

Buhar dönüş hattını değerlendirmek için gerekli veriler

·         Hizmet verilecek tanker tipleri ve buhar bağlantısı bulunup bulunmadığı

·         Hedef dolum hızı ve eşzamanlı dolum sayısı

·         Tankerlerin tipik geliş durumu: soğuk mu, kısmen ısınmış mı

·         Depolama tankının işletme basıncı aralığı ve BOG sisteminin mevcut kapasitesi

·         Dönüş hattının bağlanacağı nokta ve hat güzergâhı

·         Miktar belirleme yöntemi ve dönen buharın sözleşmedeki ele alınışı

·         Azot altyapısı, tahliye başlıkları ve ESD arayüzü

İlgili sayfalar

·         BOG ölçüm sistemleri: Dönen buharın katıldığı BOG sisteminin ölçümü.

·         LNG tanker dolum sistemleri: Buhar dönüşünün içinde yer aldığı dolum prosesi.

·         LPG buhar dönüş sistemleri: Ortam sıcaklığındaki basınçlı gazda buhar dengeleme.

·         Solvent buharı geri kazanım ve buhar dönüş sistemleri: Emisyon kontrolü amaçlı buhar geri kazanımının farkı.

·         LNG ticari teslim ölçüm sistemleri: Dönen gazın enerji bazlı ticari hesaptaki yeri.

LNG buhar dönüşü hakkında sık sorulan sorular

Buhar dönüş hattı ile buhar geri kazanım ünitesi (VRU) arasındaki fark nedir?

Buhar dönüş hattı, yer değiştiren buharı kapalı bir bağlantıyla besleyen tarafa geri taşır; buharı işlemez, yalnızca basıncı dengeler. Buhar geri kazanım ünitesi ise benzin veya solvent yüklemesinde toplanan buharı adsorpsiyon, absorpsiyon veya yoğuşturma gibi yöntemlerle işleyerek emisyonu azaltır. LNG'de dönen buhar doğalgazdır ve BOG sistemine katılır; bu nedenle LNG terminallerinde akaryakıttaki anlamıyla bir VRU yerine BOG yönetimi söz konusudur.

Dönen buharın ölçülmesi gerekir mi?

Ölçümün amacı belirleyicidir. Sayaçla yasal ölçüm yapılan LNG dolum sistemlerinde, buhar bağlantısı varsa dönen buharın ölçülüp teslim edilen miktardan düşülmesi gerekir. Kantarla belirlenen miktarda dönen buharın kütlesi tartım farkına yansır, ancak enerji hesabında payının nasıl ele alınacağı sözleşmeye bağlıdır. Proses açısından da dönen buhar debisinin bilinmesi BOG yükünün yönetimini kolaylaştırır.

Dönüş hattı depolama tankına mı, BOG başlığına mı bağlanmalı?

İki seçenek de kullanılır. Tank buhar boşluğuna bağlantı basit bir basınç dengesi sağlar ama dönen buharın tamamını tank basıncına ekler. BOG başlığına bağlantı buharı doğrudan kompresör veya diğer BOG yollarına yönlendirir, ancak başlığın ve kompresörün dolum sırasındaki ek yükü karşılaması gerekir. Karar, tank basınç kontrolü, BOG kapasitesi ve eşzamanlı dolum sayısı birlikte değerlendirilerek verilir.

Sıcak gelen bir tanker dolumu nasıl etkiler?

İç tankı ısınmış bir tankere giren LNG'nin bir bölümü cidarla temas ederek hemen buharlaşır. Bu, dolumun ilk aşamasında dönüş hattından çok daha fazla buhar gelmesine ve tanker basıncının hızla yükselmesine yol açar. Bu dönemde dolum hızı genellikle düşük tutulur, dönen buhar BOG sistemine ek yük bindirir. Tesis tasarımı yalnızca soğuk tanker senaryosuna göre yapılırsa bu yük karşılanamayabilir.

LNG ve LPG buhar dönüş hatları aynı mantıkla mı tasarlanır?

Temel amaç aynıdır: dolum sırasında iki kap arasındaki basıncı dengelemek. Ancak LPG ortam sıcaklığında ve basınç altında taşınırken LNG atmosfer basıncına yakın ve kriyojenik sıcaklıktadır. LNG dönüş hattı soğuk buhar nedeniyle kriyojenik malzeme ve yalıtım gerektirir ve tesis tarafında BOG sistemine bağlanır. Bu fark hat malzemesini, boyutlandırmayı ve tesis etkisini değiştirir.