LNG Tanker Dolum Sistemleri

Sıvılaştırılmış doğalgazın (LNG) kara tankerine dolumunda pompa, dolum hattı, kol veya hortum ve miktar ölçümü gibi yapı taşları akaryakıt dolumundakilerle aynı adları taşır; ancak kriyojenik sıcaklık bu parçaların her birinin nasıl çalıştığını değiştirir. LNG atmosferik basınçta bileşimine bağlı olarak yaklaşık −162 °C civarında kaynar. Bu nedenle dolum, hat ve ekipman soğutulmadan başlayamaz; tankere giren sıvı, tanker içindeki buharı sıkıştırır ve bu buharın bir yere gitmesi gerekir; ölçülen miktar ise çoğu zaman hacim değil kütledir.

Tek bir dolum noktasının genel proses akışı ve bileşen zinciri tanker dolum sistemleri sayfasında anlatılmıştır. Bu sayfa, o zincirin LNG'de neden farklı kurgulandığına ve dolum operasyonunun hangi aşamalardan oluştuğuna odaklanır.

Kriyojenik dolumu farklı kılan üç etken

·         Isı girişi ve buharlaşma: Sıcak bir boruya veya tankere temas eden LNG hemen kaynamaya başlar. Soğuk olmayan bir hatta ölçüm ve kontrollü dolum yapılamaz; ilk aşama her zaman soğutmadır.

·         Tanker basıncı: LNG kara tankerleri vakum yalıtımlı, iç basınçlı kap ve dış ceketten oluşan kriyojenik tanklardır. Dolum sırasında tanker buhar fazının basıncı yükselir ve bu basınç ya buhar dönüş hattıyla ya da tanker tasarımına uygun başka bir yöntemle yönetilir.

·         Kütle esaslı miktar: Yoğunluk bileşime ve sıcaklığa çok duyarlı olduğundan, kara tankeri dolumunda miktar genellikle doğrudan kütle olarak belirlenir.

Dolum operasyonunun aşamaları

LNG kara tankeri dolumu tek bir debiyle başlayıp biten bir işlem değildir. Sektör el kitabında tarif edilen tipik akış şöyledir:

1.       Buhar dönüşü kullanılıyorsa tankerin basıncının düşürülmesi (dekompresyon).

2.       Düşük debiyle başlayan ve hattı, kolu veya hortumu soğutan ilk dönem (cool-down).

3.       Debinin nominal değere doğru artırılması (ramp-up).

4.       Nominal debide kararlı dolum.

5.       Hedef miktara yaklaşırken debinin azaltılması ve durdurma (ramp-down).

Bu aşamaların her biri kontrol sisteminin bir adımıdır. Soğutma sırasında hattaki akış iki fazlı olabileceği için, dinamik ölçüm kullanılan tesislerde bu dönemin ticari miktara nasıl yansıyacağı önceden tanımlanmalıdır. Uluslararası yasal metroloji tavsiyesi OIML R 117-1:2019, sayaç sonrasında soğutma amaçlı bir geri devir (resirkülasyon) devresine izin verir; ancak bu devrede akış varken teslimatın başlamamasını veya durdurulmasını ister.

Buhar dönüşü ve tanker basıncı

Dolum tesislerinde tankere genellikle bir buhar dönüş hortumu veya kolu bağlanır ve dolum sırasında oluşan buharlaşma gazı (BOG) tesise geri alınır. Kara üstü LNG tesislerinin tasarımını kapsayan EN 1473:2021'in özetinde de kamyon dolum-boşaltım bağlantıları buhar dönüşüyle birlikte tesis sınırları arasında sayılır. Ancak her tanker tasarımı buhar dönüş bağlantısı gerektirmez; bu nedenle tesisin hangi tanker tiplerine hizmet vereceği baştan netleştirilmelidir.

Buhar dönüşünün ticari ölçüme etkisi, miktarın nasıl belirlendiğine bağlıdır. Kantarla dolumdan önce ve sonra tartım yapılıyorsa dönen buhar tartım farkına kendiliğinden yansır; bunun için ilk tartımın tanker dekompresyonundan önce yapılması gerekir. Sayaçla dinamik ölçümde ise dönen buharın ayrıca ölçülüp düşülmesi gerekir. Dönen buharın hat tasarımı ve BOG sistemiyle ilişkisi LNG buhar dönüş sistemleri sayfasında ayrıca ele alınmıştır.

Dolum miktarı: kantar mı sayaç mı?

LNG kara tankeri dolumunda en yaygın yöntem, tankerin dolumdan önce ve sonra kantarda tartılmasıdır. Alternatif olarak dolum hattına yerleştirilen Coriolis kütlesel debimetre veya ultrasonik sayaçla dinamik ölçüm yapılabilir; sektör el kitabı bu yöntemin küçük ölçekli ticari uygulamalarda giderek yaygınlaştığını belirtir. Dinamik ölçümde sayacın içindeki ürünün ölçüm boyunca sıvı kalması gerekir; hattın tamamen dolu ve soğuk olduğu doğrulanmadan ölçüme başlanmamalıdır.

Pratikte iki yöntem birlikte de kullanılabilir: sayaç, dolumu hedef miktarda durdurmak için kontrol amaçlı çalışırken kantar tartımı ticari belgeye esas alınabilir. Hangi ölçümün faturaya esas olacağı, tesis kuralları ve alıcı ile satıcı arasındaki anlaşmayla belirlenir. Kriyojenik sayaç skidinin tasarım ayrıntıları ve enerji hesabı ilgili sayfalarda anlatılmıştır.

Dolum sınırı ve tanker kabulü

LNG tankeri hiçbir zaman geometrik hacminin tamamına kadar doldurulmaz. Yol boyunca ısı girişiyle basınç yükselir; bu nedenle azami dolum miktarı, tanker tasarımı ve ilgili taşımacılık mevzuatı (Avrupa'da tehlikeli malların karayoluyla taşınmasına ilişkin ADR gibi) çerçevesinde her dolumdan önce belirlenir. Tesis tarafında bu değer dolum kontrolörüne ön ayar olarak girilir. İlk dolumdan önce tanker sahibinin, tankerin teknik özelliklerini ve yetkili bir kuruluşça düzenlenmiş kapasite belgesini tesise sunması sektör uygulamasında beklenir.

Tasarımda LNG'ye özgü seçim kriterleri

Kriyojenik esnek hortumlar için tasarım, üretim, test ve işaretleme gereksinimleri EN 12434 standardında tanımlanır; kaplinler ise ayrı standartların konusudur. Dolum kolları ve acil ayrılma kaplinleri (ERC) de dahil olmak üzere acil durdurma (ESD) zinciri, kriyojenik emniyet sistemleri sayfasında ayrıntılandırılmıştır.

TLY Enerji'nin LNG dolum projelerindeki rolü

TLY Enerji, LNG tanker dolum ve boşaltım tesisleri için sistem tasarımı, enstrüman, vana ve pompa tedariki, mühendislik, montaj, devreye alma ve bakım hizmetleri sunar. Proje kapsamına göre kriyojenik ölçüm sistemi, sıcaklık ve basınç enstrümanları, kontrol vanaları ile PLC ve SCADA tabanlı izleme ve raporlama çözümleri bu kapsama dahil edilebilir. Tedarik sınırı; tesisin mevcut tankları, pompaları ve BOG sistemiyle arayüzler dikkate alınarak her projede teknik şartname üzerinden netleştirilir.

Mühendislik değerlendirmesi için gerekli veriler

·         Hizmet verilecek tanker tipleri, tank hacimleri ve dolum ile buhar dönüş bağlantılarının bilgisi

·         Günlük dolum sayısı ve hedeflenen dolum süresi

·         Besleme tankının işletme basıncı, mevcut pompalar ve LNG bileşim aralığı

·         Tesisin BOG yönetim altyapısı ve dönen buharı kabul kapasitesi

·         Miktar belirleme tercihi: kantar, sayaç veya ikisi birlikte

·         Ticari belgede istenen veriler ve tesisin kontrol sistemi mimarisi

İlgili sayfalar

·         Tanker dolum sistemleri: Dolum noktasının akışkandan bağımsız bileşen zinciri ve dolum profili.

·         Kriyojenik ölçüm skidleri: Dinamik ölçüm tercih edildiğinde sayaç skidinin kriyojenik tasarımı.

·         LNG buhar dönüş sistemleri: Dolumda tankerden dönen buharın hattı, basınç dengesi ve BOG ile ilişkisi.

·         LNG dolum ve boşaltım skidleri: Dolum ekipmanının ön montajlı skid olarak tedarik kapsamı.

·         Kriyojenik acil durdurma ve emniyet sistemleri: Dolum peronundaki ESD, acil ayrılma ve dedeksiyon katmanları.

·         LNG ticari teslim ölçüm sistemleri: Dolan kütleden faturaya esas enerjinin hesaplanması.

LNG tanker dolumu hakkında sık sorulan sorular

LNG tankeri dolumdan önce neden soğutulur?

Ortam sıcaklığındaki hat, kol veya tanker iç yüzeyiyle temas eden LNG hızla buharlaşır. Soğutma yapılmadan doğrudan nominal debiyle dolum başlatılırsa oluşan buhar basıncı yükseltir, akış iki fazlı hale gelir ve miktar ölçümü güvenilirliğini kaybeder. Bu nedenle dolum düşük debiyle başlatılır ve sistem soğudukça debi kademeli olarak artırılır.

Her LNG tankeri buhar dönüş hattına bağlanmak zorunda mı?

Hayır. Dolum tesislerinde buhar dönüş hortumu veya kolu yaygın olarak kullanılsa da bazı tanker tasarımları buhar dönüş bağlantısı gerektirmez. Tesis, hizmet vereceği tanker tiplerini baştan tanımlamalıdır. Buhar dönüşü kullanıldığında, dinamik sayaç ölçümünde dönen buharın ölçülüp teslim edilen miktardan düşülmesi gerekir; kantar tartımında ise bu etki tartım farkına yansır.

LNG dolumunda kantar yerine sayaç kullanılabilir mi?

Kullanılabilir. Coriolis veya ultrasonik sayaçla dinamik ölçüm küçük ölçekli LNG uygulamalarında giderek yaygınlaşmaktadır. Bunun için sayaçta sıvının tek fazda kalması, dönen buharın ayrıca ölçülmesi ve ölçüm sisteminin ilgili yasal metroloji şartlarını karşılaması gerekir. Hangi yöntemin faturaya esas alınacağı taraflar arasındaki anlaşmayla belirlenir.

Tanker neden tamamen doldurulmaz?

LNG taşıma sırasında dışarıdan ısı almaya devam eder; sıvının bir kısmı buharlaşır ve tank basıncı yükselir. Tankerde bu genleşmeyi karşılayacak buhar hacmi bırakılmalıdır. Azami dolum miktarı, tanker tasarımına ve taşımacılık mevzuatına göre her dolumdan önce belirlenir ve dolum kontrol sistemine ön ayar olarak girilir.

Dolum kolu mu hortum mu tercih edilmeli?

Seçim; tanker bağlantılarının konumu, dolum debisi, peron düzeni ve operatör ergonomisine bağlıdır. Kriyojenik hortumlar esneklik sağlar ancak soğuk ve sıcak konum arasındaki boy değişimi ve termal döngü nedeniyle düzenli muayene gerektirir. Dolum kolları sabit bir geometri sunar. Her iki çözümde de acil ayrılma düzeni ve ESD entegrasyonu tasarımın parçası olmalıdır.