Storage Tank Design
عند تصميم أي خزان ، يجب أخذ العوامل التالية بنظر الأعتبار:
– هل المادة المخزونة تسبب التآكل Corrosive ؟
– هل المادة المخزونة متطايرة Volatile ؟
– الضغط والحرارة للمادة المخزونة؟
بعد الإجابة على هذه الأسئلة… يتم تحديد نوع الخزان وفقاً للعوامل التالية:
1. كمية الهيدروكربونات المتحررة.
2. التحديدات البيئية.
وعلى ضوء هذه الأمور يكون لدينا أختياران:
الخزان ذو السقف الثابت Fixed-roof tank.
الخزان ذو السقف العائم Floating-roof tank.
ولتحديد سعة الخزان في الحقول النفطية ، يجب أخذ الأعتبارات التالية بنظر الأعتبار:
– بالنسبة لبئر واحد ، يجب أن تكون سعة الخزان كافية لخزن أنتاج البئر لمدة 2-3 ايام.
– بالنسبة لمجموعة آبار ( أو حقل نفطي ) يجب أن تكون السعة الكلية الخزان كافية لخزن أنتاج هذه المجموعة من الآبار لمدة (3-4) أيام.
ولتحديد عدد الخزانات يجب معرفة عدد الآبار المنتجة.
وحدات أستخلاص الغازات Vapor recovery Units VRUs
أن فقدان الغازات الهايدروكاربونية من النفط أو أحد مشتقاته عند الخزن يمكن تقليلها بأستخدام هذه الوحدات VRU ، فإذا سمحنا لهذه الغازات بالتحرر الى الهواء فأنها لن تؤدي الى فقدان حجمي في النفط وحسب ، بل الى تلوث البيئة وأخطار الحريق أيضاً.
أن وظيفة هذه الوحدات تتلخص بالنقاط الثلاث التالية:
1. جمع الغازات من الخزانات.
2. إعادة تسييل الغازات.
3. إعادة خزن السوائل الهايدروكاربونية.
ببساطة ، أن المطلوب من هذه الوحدات هو جعل المنظومة تعمل بأمان ومتنفس أكثر ، وبالشكل التالي:
– أثناء النهار ، وبسبب صعود درجة الحرارة ، يحدث تبخر للهايدروكاربونات ويمكن تجميع الغازات الزائدة بواسطة VRU .
– وفي الليل يحدث تبريد للغازات مما يؤدي الى تكثفها وبالتالي حدوث حالة vacuum وسحب الغازات من وحدة VRU الى الخزانات.
– وعند الضخ من والى الخزان ، يمكن تبخير الغازات (اي تجميعها وتصريفها الى وحدة VRU).
طرق تحرر الغازات من الخزان:
بشكل عام ، يحصل التحرر في الظروف التالية:
– ملء الخزان: حيث يحصل تحرر للغازات عند ملئه ، حيث أن الضغط داخل الخزان يتجاوز ضغط pressure relief valve. أما بالنسبة لخزانات API تكون قيمة الصمام واطئة مما يؤدي الى فقدان الغازات يكون كبير نسبياً .
– تفريغ الخزان: حيث تتحرر الغازات من الخزان عند سحب السوائل منه الذي يؤدي الى تمددها في الفراغ الناتج من هذا السحب ، بالإضافة الى أنخفاض الضغط الجزئي. وبالتالي يدخل الهواء أثناء السحب للحفاظ على الضغط البارومتري ، ويؤدي الى الوصول الى حالة التوازن.
– تحرر الغازات: حيث تتحرر الغازات داخل الخزان بسبب أحد الظروف التالية:
1. التمدد الحراري للغازات الموجودة.
2. التمدد الحاصل بسبب التغيرات في الضغط البارومتري.
3. زيادة في كمية الغازات بسبب تحررها وذلك في حالة عدم تغير مستوى السائل.
أن هذا التغير يحدث في أغلب أنواع الخزانات وخاصة ً عند تجاوز حدود تغيير الضغط أو الحجم داخل الخزان.
أما الخزانات ذات السقف الثابت التي تستعمل لخزن النفط فيتم تصميمها لتغير طفيف في الضغط الموجب أو الضغط الفراغي vacuum (بعض الأنشات inches من الماء) وهذا يؤدي الى فقدان كبير في الغازات.
– التحرر عند التوقف: ويحصل بسبب أسباب أخرى مثل تحرر الغازات من الفتحات ، الصمامات ، والربوطات الأخرى.
– التحرر بسبب الغليان: ويحصل بسبب غليان السائل في الخزان ، وبمعنى آخر عند تغلب الضغط البخاري للسائل على ضغط المحيط.
الخسارة في الغازات الموجودة داخل الخزان بسبب الإزاحة:
وهي الغازات التي تخرج من الخزان بسبب الإزاحة ، إن السوائل الموجودة أعلى السائل في الخزان سوف تبدأ بالصعود الى الأعلى مسببة ً ضغطاً على الغاز الموجود أعلاه لحين الوصول الى ضغط الـ Setpoint لصمام الأمان vent/relief valve.
الخسارة في الغازات الموجودة في الخزان بسبب التبخر:
ويتحقق هذا النوع بواسطة الحرارة المأخوذة من الجدران والسقف والأرضية عن طريق الإشعاع والحمل والتوصيل ، وغالباً ما تحدث هذه الحالة في الخزانات الحاوية على الهيدروكاربونات.
الطلاء الواقي Protective Coatings
الطلاء الداخلي: يكون الغرض الأساسي منه هو حماية السطح الداخلي للخزان من التآكل وحماية المادة المخزونة من التلوث. ويجب أخذ العديد من الأمور بنظر الأعتبار مثل نوع السائل المخزون ، نوع الطلاء المتوفر ومدى توافقه مع سطح الخزان، نوع السطح الذي يتم طلاؤه ، وعدد طبقات الطلاء المطلوبة لتأمين الحماية القصوى.
وهناك العديد من أنواع الطلاء المتوفرة وهي على سبيل المثال:
قطران الفحم Coal Tar: وهو من أقدم الأصباغ وأكثرها وثوقاً ، وهو قليل النفاذية الى أبعد حد ويحمي السطح من الرطوبة والهواء ، وواقي ضد الماء الى حد كبير ، كما أنه مقاوم جيد للأحماض المعدنية الضعيفة ، والمواد القلوية ، والأملاح ، والمحاليل الملحية والمواد الكيمياوية القوية.
طلاء الراتنج (الأيبوكسي) Epoxy Resin Coatings
وهو طلاء لاصق ممتاز ، قوي ، مقاوم للحك ، كما أنه مقاوم جيد للرطوبة والمواد الكيمياوية. ويتم أستخدامه بكثرة في خزانات النفط الخام وخاصة ً الخزانات ذات السطح العائم floating –roof tanks ، وخزانات المذيبات وطين الحفر ، خزانات الماء الصناعي والماء المنتج ، والأنابيب.
البطانة المطاطية Rubber Lining: ويستعمل كبطانة داخلية للخزانات المعرّضة الى ظروف تشغيلية قاسية مثل درجات الحرارة العالية أو الخزانات الحاوية على مواد شديدة التآكل مثل الكلوريدات المركّزة والأحماض المختلفة مثل : الكبريتيك ، الهيدروكلوريك ، الفسفوريك.
الطلاء بالغلونة Galvanized Coating: ويسمى أيضاً الطلاء بالزنك ، وهو مقاوم عالي الكفاءة لكل أنواع التآكل ، ويتم طلاء الخزانــات بالزنك (الغلونــة) بطريقة التغطيس الحار hot-dip process بعد التصنيع وقبل تشييد الخزان ، والخزانات المغلونة تستخدم لخزن النفط الحاوي على مركبات الكبريت مثل غاز كبريتيد الهيدروجين H2S. كما تعتبر الغلونة هي الطريقة الأكثر فاعلية ً قرب سواحل البحار بسبب تعرض الخزانات الى الأملاح والتي تسرّع مشاكل التآكل.
الطلاء الخارجي External:
أن المتطلبات الأساسية لهذا النوع من الطلاء هي العوامل الجوية بالإضافة الى إعطاءه المظهر الخارجي. وتتوفر العديد من الأنواع لهذا الطلاء تبدأ من النوع الأساسي (وبطبقة واحدة) الى عدة طبقات ، وتحدد العوامل الجوية عدد الطبقات لهذا النوع من الطلاء ، وتتطلب المعدات الموجودة في المنصات البحرية Offshore والقريبة من السواحل الى العديد من طبقات الطلاء الخارجي أكثر من مثيلاتها في المناطق الأخرى.
ملحقات الخزانات
تتوفر العديد من الملحقات في الخزانات بالأعتماد على طريقة التصميم ، ومتطلبات العمل. ويمكن أن يحتوي على خلاطات mixers ، مسخنات heaters ، أجهزة الأمان وكسر الضغط الفراغي relief/ vacuum breakers ، المنصات والسلالم Ladders ، وأجهزة القياس Gauging ، فتحات الصيانة Manways ، والعديد من الربوطات مثل فوهات الدخول والخروج ومقاييس الحرارة Temp Gauges ، مقاييس الضغط Press. Gauges ، نقاط التصريف Vents.
الحواجز Dikes:
وتستعمل لتخزين حجم معين أعتماداً على المادة المخزونة ، وذلك لحماية ما يجاور الخزان من الحرائق أو تناثر المادة المخزونة ، ويمكن أن تكون الحواجز من الفولاذ ، أو الكونكريت ، لتقسيم الحجم الكلي للخزان ، كما توجد العديد من القنوات لأغراض التصريف drain.
الأرضي Grounding: وتستعمل في الخزانات الفولاذية المستعملة في تخزين السوائل القابلة للأشتعال لتقليل مخاطر الأنفجار أو الحريق بسبب الكهربائية المستقرة.
الحماية الكاثودية CATHODIC PROTECTION
تستغمل لغرض السيطرة على التآكل الألكترو- كيميائي حيث أن التيار المتولد من سطح المعدن (القطب الموجب Anode) من خلال الألكترولايت Electrolyte.
أن هذا النوع من الحماية يقلّل من تآكل السطح المعدني من خلال أستعمال تيار مباشر من مصدر خارجي لموازنة التيار المذكور للمعدن المغمور في سائل موصّل أو ألكتروليت مثل الماء أو غيره.
