قياس الكثافة المستمر في مزج الديزل
تُعدّ عملية المزج العملية النهائية والأكثر أهمية من الناحية الاقتصادية في مصفاة النفط. والهدف الرئيسي من هذه العملية المعقدة هو إنتاج منتج لا يفي فقط بجميع مواصفات السوق المطلوبة، بل يحقق ذلك بأقل تكلفة ممكنة، مما يزيد من هوامش الربح الإجمالية للمصفاة.
لا يمكن المبالغة في أهمية الجوانب المالية لعملية المزج. فأي قصور أو خطأ في هذه المرحلة النهائية قد يؤدي سريعاً إلى تآكل مكاسب الربحية التي تحققت من خلال التحسين الدقيق لوحدات الإنتاج الأولية. وهذا يترجم مباشرةً إلى خسائر في الإيرادات، ويؤكد أهمية الاستثمار الاستراتيجي في تكنولوجيا المزج وتأثيره الكبير على صافي أرباح المصفاة.
التحديات والمخاطر في مزج الديزل التقليدي
التكلفة المالية للقياس غير الدقيق
يُعدّ "التنازل عن الجودة" أحد أهم المخاطر المالية في عمليات المزج، وغالبًا ما يتم تجاهله. فبدون بيانات مستمرة وفورية حول خصائص المزيج، يضطر المشغلون إلى الاعتماد على عينات مخبرية متقطعة ونماذج تنبؤية للتحكم في العملية. وللحد من مخاطر إنتاج منتج غير مطابق للمواصفات، وهو خطأ مكلف ويستغرق وقتًا طويلاً، يضطرون إلى إضافة هامش أمان عن طريق زيادة كمية مكونات المزج باهظة الثمن عن الحد الأدنى المطلوب لتلبية المواصفات.
أوجه القصور التشغيلية والتكاليف الخفية
تتجاوز الآثار التشغيلية المترتبة على القياس غير الدقيق وحدة المزج المباشرة بكثير. فالاعتماد على أساليب أقل دقة، مثل قياس مستويات الخزانات، يؤدي إلى ضعف التخطيط وإدارة المخزون. وقد ينتج عن ذلك تكاليف تأخير باهظة، وهي غرامات تُفرض عند تأخر سفينة شحن بسبب نقص سعة التخزين المتاحة.
بل إن التأثيرات تتصاعد إلى المراحل السابقة: فجودة المواد الخام غير المتسقة الناجمة عن ضعف التحكم في الخلط يمكن أن تؤدي إلى عدم استقرار التشغيل في الوحدات السابقة، مما قد يعرض للخطر إنتاج منتجات ثانوية غير مرغوب فيها مثل "فحم الكوك المتفجر" في وحدة التكسير، الأمر الذي يشكل تحديات كبيرة تتعلق بالسلامة والتشغيل.
المخاطر الاقتصادية للإفراط في المزج من أجل الامتثال التنظيمي
أدى التحول العالمي نحو حلول طاقة أكثر استدامة إلى زيادة الاعتماد على الوقود الحيوي، الذي يُخلط غالبًا مع الديزل التقليدي للوفاء باللوائح البيئية. ورغم ما يوفره هذا الوقود الحيوي من مزايا بيئية، إلا أنه يأتي بتكلفة اقتصادية باهظة. فعلى سبيل المثال، قد تكلف الطاقة التي يوفرها الديزل الحيوي ما بين 70% و130% أكثر من الديزل الأحفوري. إضافةً إلى ذلك، يتميز الديزل الحيوي عادةً بكثافة أعلى من نظيره الأحفوري.
يمثل هذا الوضع تحديًا فريدًا ومكلفًا لمصافي التكرير. فبدون القدرة على التحقق المستمر من خصائص المزيج النهائي، ولا سيما كثافته، يضطرون إلى زيادة نسبة الوقود الحيوي باهظ الثمن لضمان استيفائهم الحد الأدنى الإلزامي من المتطلبات التنظيمية وتجنب الغرامات. ويؤدي غياب القياس الفوري إلى تحويل المتطلبات التنظيمية إلى هبات إلزامية مستمرة لمكون عالي التكلفة.
عملية وتكامل Inlineأجهزة قياس الكثافة
آليات قياس الكثافة المستمر
مقاييس الكثافة المدمجةتعتمد هذه الأجهزة، وخاصة تلك التي تستخدم تقنية الشوكة الرنانة، على مبدأ فيزيائي أساسي لتوفير قياسات مستمرة وفورية. يتكون جوهر الجهاز من شوكة رنانة مصغرة مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، يتم تحفيزها للاهتزاز بترددها الرنيني الطبيعي بواسطة بلورة كهرضغطية. عندما يتدفق السائل المراد قياسه حول الشوكة المهتزة، فإن كتلته "تؤثر" على الشوكة، مما يؤدي إلى تغيير في تردد اهتزازها. تستقبل بلورة كهرضغطية ثانية هذا التردد المتغير وتقيسه. يقوم معالج مدمج، باستخدام مستشعر حرارة داخلي للتعويض، بتحويل هذا التغير في التردد إلى قيمة كثافة عالية الدقة.
جهاز نموذجي، مثل مقياس اللونمقياس كثافة الشوكة الرنانةيمكنه قياس لزوجة سائل أقل من 2000 سنتيبواز (CP) ضمن نطاق كثافة يتراوح بين 0 و2 جم/سم³3بدقة قياس تبلغ 0.003 جم/سم3وبدقة تبلغ 0.001. هذه الأجهزة متينة ومصممة للبيئات الصناعية الصعبة، حيث أن المادة المبللة مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316 وتصنيف مقاومة الانفجار العالي Exd II BT6، مما يجعلها مناسبة لعمليات التكرير الخطرة.
هل لديك أسئلة حول تحسين عمليات الإنتاج؟
التكامل السلس مع نظام التحكم في العمليات
يُعدّ دمج مقياس الكثافة المدمج في نظام التحكم الخاص بالمصفاة خطوةً بالغة الأهمية. وتُعتبر إشارة حلقة التيار 4-20 مللي أمبير، المتناسبة مع الكثافة المقاسة، الطريقة الأكثر شيوعًا وموثوقيةً للتواصل. وتُشكّل هذه الإشارة التناظرية مدخلًا قياسيًا لمعظم وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) وأنظمة التحكم الموزعة (DCS).
أفضل الممارسات للتثبيت والتكوين
أداءمضمنمقياس كثافة الديزليعتمد ذلك بشكل كبير على التركيب المادي وظروف التشغيل المحيطة. ولضمان أعلى دقة، يجب مراعاة عدة عوامل رئيسية:
التوظيفينبغي وضع المستشعر في مكان يكون فيه السائل مختلطاً جيداً ويمثل تيار العملية. عادةً ما تكون المواقع المثلى أسفل المضخة أو الخلاط الثابت، وبعيداً عن المسارات الراكدة أو جيوب إعادة التدوير.
غمر المستشعريجب أن يكون عنصر الاستشعار مغمورًا بالكامل في السائل طوال الوقت. في خطوط الأنابيب ذات التدفق المنخفض أو المملوءة جزئيًا، قد يكون من الضروري التركيب الأفقي أو وضعه في كوع الأنبوب لضمان بقاء المستشعر مغمورًا بالكامل.
ديناميكا الموائعقد يؤدي وجود فقاعات الهواء أو الغازات المحتبسة إلى التأثير سلبًا على قراءات الكثافة، نظرًا لأن كثافة الغاز أقل بكثير من كثافة السوائل. وللحد من ذلك، يُنصح بتركيب الجهاز عموديًا مع توجيه أطرافه جانبيًا للسماح للغاز بالابتعاد عن المستشعر. كما يُمكن رفع ضغط الارتداد باستخدام صمام تحكم للمساعدة في إبقاء الغازات المذابة في المحلول، خاصةً في التطبيقات التي تتطلب تسخينًا عاليًا أو تسخينًا سريعًا.
الاهتزاز والتداخل: القد يتأثر أداء مقياس الكثافة بالاهتزازات الميكانيكية الخارجية الناتجة عن المضخات أو المحركات القريبة. لذا، يُعدّ التأريض السليم للجهاز واستخدام كابلات إشارة محمية داخل قنوات منفصلة أمراً ضرورياً لضمان التشغيل المستقر.
تعرف على المزيد حول أجهزة قياس الكثافة
المزيد من أجهزة قياس العمليات عبر الإنترنت
المزايا التقنية للخطوط المضمنة الحديثةأجهزة قياس الكثافة
تحليل مقارن لـDالكثافةMإيترالتقنيات
يُعدّ اختيار التقنية المناسبة لقياس الكثافة المستمر قرارًا هندسيًا بالغ الأهمية، ويعتمد على متطلبات التطبيق المحددة. ورغم توفر العديد من التقنيات، فإنّ أكثرها شيوعًا في القياس المباشر هي مقاييس الكثافة باستخدام الشوكة الرنانة، ومقاييس كوريوليس، ومقاييس الكثافة السعوية.
الالشوكة الرنانةمقياس الكثافةيتميز هذا الجهاز بسرعة استجابته، حيث يقدم قراءة جديدة للكثافة كل 0.1 إلى 1 ثانية. كما أنه صغير الحجم، وبدون أجزاء متحركة، يوفر موثوقية ودقة تكرار ممتازة.
المقياس كوريوليسيُعتبر هذا الجهاز، الذي يُصنف كمعيار ذهبي في الصناعة، أداة متعددة الاستخدامات توفر قياسًا مباشرًا ومتزامنًا لكل من التدفق الكتلي الحقيقي والكثافة. ومع ذلك، فإن ارتفاع تكلفته الرأسمالية ومشاكل الصيانة المحتملة مع السوائل غير المزلقة قد تجعله حلاً أقل فعالية من حيث التكلفة إذا كان هناك مقياس تدفق منفصل موجود بالفعل.
سعويمقاييس الكثافةتُعدّ هذه التقنية خيارًا قويًا آخر، إذ تعتمد على مستشعر ضغط تفاضلي سعوي. تتميز هذه التقنية بمناعتها العالية ضد اهتزازات المصنع، ولا تتأثر بتغيرات مستوى السوائل في الخزانات. مع ذلك، قد يقتصر تطبيقها على أنواع معينة من السوائل، كما يتطلب تركيبها دراسة متأنية لتجنب تراكم الرواسب.
الموثوقية وتقليل الصيانة
تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لتصميم الشوكة الرنانة في خلوّ الجزء المبلل منها من أي أجزاء متحركة ميكانيكيًا. هذه البساطة المتأصلة تُترجم مباشرةً إلى موثوقية مُحسّنة ومتطلبات صيانة أقل بكثير مقارنةً بمقاييس التدفق الميكانيكية القديمة. كما أن استقرار هذه التقنية يعني أنها لا تتطلب عمليات المعايرة المتكررة والمكلفة التي تتطلبها أجهزة مثل مقاييس التوربينات.
يُعدّ اعتماد قياس الكثافة المستمر في مزج الديزل خطوةً أساسيةً نحو تحديث عمليات التكرير. فهو يُمثّل نقلةً نوعيةً من عمليةٍ تفاعليةٍ يدويةٍ مُعرّضةٍ للمخاطر إلى عمليةٍ استباقيةٍ آليةٍ مُوجّهةٍ نحو الربحية. تُمكّن هذه التقنية مُصنّعي التكرير من الحدّ من المخاطر التشغيلية والمالية، والقضاء على الهدر، وخفض التكاليف الخفية، وفتح آفاقٍ جديدةٍ للإيرادات من خلال تعظيم إنتاجية المصنع ومرونة العمليات. تواصل مع شركة لونميتر الآن واطلب حلاً مُخصّصاً لقياس الكثافة المستمر.
