نظرة عامة على المشروع
باعتبارها واحدة من أكبر شركات الطاقة والكيماويات المتكاملة في العالم، تدير شركة «سينوبك» عشرات المصافي والمجمعات البتروكيماوية في جميع أنحاء الصين. وفي إحدى المصافي الكبرى بشرق الصين، لاحظت إدارة المنشأة وجود ثغرة منهجية في البنية التحتية لأخذ العينات في العمليات: حيث كانت العديد من وحدات التقطير ومجمعات الخزانات الوسيطة لا تزال تعتمد على طرق أخذ العينات التقليدية ذات الحلقة المفتوحة (العشوائية)، مما يشكل مخاطر كبيرة على السلامة والبيئة وجودة البيانات.
تم التعاقد مع شركة «وانان تكنولوجي» لتصميم وتصنيع وتوريد نظام شامل نظام أخذ العينات ذو الحلقة المغلقة حزمة تشمل 18 نقطة أخذ عينات موزعة على ثلاث وحدات معالجة — تقطير النفط الخام، والتكسير الحفاز، وتجهيز المنتجات. وشمل نطاق المشروع التصميم الهندسي، واختيار المواد، والتصنيع، واختبار القبول في المصنع (FAT)، ودعم التشغيل في الموقع.
التحدي: تقادم البنية التحتية لأخذ العينات
كان نظام أخذ العينات الحالي في المصفاة يتألف من صمامات إبرية بسيطة وزجاجات مفتوحة — وهي طريقة كانت مستخدمة منذ إنشاء المنشأة في الأصل. وعلى مدار سنوات من التشغيل وعمليات تدقيق متعددة في مجال الصحة والسلامة والبيئة، تم توثيق عدة مشكلات خطيرة:
- التعرض للمشغل: كان موظفو أخذ العينات يتعرضون بشكل روتيني لمجاري تحتوي على البنزين، وكبريتيد الهيدروجين (H₂S)، وأبخرة الهيدروكربونات المتطايرة. وعلى الرغم من متطلبات معدات الحماية الشخصية، ظل خطر التعرض الحاد خلال عمليات أخذ العينات تحت الضغط العالي مصدر قلق مستمر لقسم الصحة والسلامة والبيئة.
- انبعاثات مركبات الكربون العضوية المتطايرة: أدى كل عملية أخذ عينات في نظام الحلقة المفتوحة إلى إطلاق ما يقدر بـ 0.5 إلى 2 لتر من أبخرة الهيدروكربونات في الغلاف الجوي. ونظرًا لوجود مئات من عمليات أخذ العينات أسبوعيًا في جميع أنحاء المصفاة، تم الإشارة إلى الانبعاثات التراكمية في تقرير تدقيق الامتثال البيئي للمنشأة باعتبارها بندًا إصلاحيًا ذا أولوية.
- عدم دقة العينة: أفاد موظفو المختبر بوجود تباين في نتائج ضغط البخار وفقًا لمعيار ريد (RVP) وتباين في نقاط نهاية التقطير عند تحليل عينات متطابقة من المواد الخام. وأظهر تحليل الأسباب الجذرية أن هذا التباين يرجع إلى فقدان المكونات الخفيفة أثناء نقل العينات في الهواء الطلق — وهو ما يشكل مشكلة كبيرة بشكل خاص عند تحليل النافتا ومخزون مزيج البنزين.
- الضغوط التنظيمية: أدى تطور المعيار الصيني GB 31570-2015 المتعلق بحدود انبعاثات الملوثات في مجال تكرير النفط، إلى جانب برنامج «سينوبك» الداخلي لتحسين الصحة والسلامة والبيئة (HSE)، إلى تحديد موعد نهائي صارم لتحديث نظام أخذ العينات.
تصميم الحلول والهندسة
أجرى فريق المهندسين في «وانان» مسحًا ميدانيًّا لرسم خريطة لجميع نقاط أخذ العينات البالغ عددها 18 نقطة، مع توثيق ظروف العمليات في كل موقع:
| وحدة المعالجة | نقاط أخذ العينات | سائل نموذجي | نطاق الضغط | نطاق درجات الحرارة |
|---|---|---|---|---|
| تقطير النفط الخام | 7 نقاط | المواد الخام، النافتا، الكيروسين، الديزل، بقايا التقطير الجوي | 0.5 – 3.5 ميجا باسكال | 40 – 350 درجة مئوية |
| التكسير التحفيزي | 6 نقاط | LCO، البنزين، غاز البترول المسال، الأمين الغني، المياه الحمضية | 0.8 – 4.0 ميجا باسكال | 40 – 200 درجة مئوية |
| تشطيب المنتج | 5 نقاط | البنزين المكرر، والديزل، ووقود الطائرات، والريفورمات | 0.3 – 2.0 ميجا باسكال | 30 – 80 درجة مئوية |
بناءً على هذه الدراسة الاستقصائية، تم تصميم ثلاثة أنماط لتكوين لجان العينات:
1. لوحات الأسطوانات ذات المكبس والضغط الثابت (8 نقاط)
بالنسبة للتيارات المتقلبة (النافتا، غاز البترول المسال، البنزين، منتجات إعادة التكرير)،, أسطوانات أخذ العينات ذات الضغط الثابت وقد تم تحديد استخدام مكابس مزودة بنابض. وتعمل هذه المكابس على الحفاظ على العينة تحت ضغط العملية طوال عملية الاستخلاص والنقل، مما يمنع التبخر الفجائي للمكونات الخفيفة الذي من شأنه أن يخل بنتائج تحليل ضغط البخار عند الغرفة (RVP) وتحليل التقطير. وقد تم تجهيز الألواح بنظام عزل ثنائي الصمامات، ومقاييس ضغط، ودوائر تطهير مدمجة.
2. لوحات أخذ العينات الأسطوانية القياسية (7 نقاط)
بالنسبة للتدفقات السائلة المستقرة (الديزل، الكيروسين، بقايا الغاز الجوي، LCO)، تم اختيار أسطوانات أخذ العينات القياسية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L والمزودة بصمامات إبرة. وتضمنت هذه اللوحات صمام عزل العملية، وصمام التطهير/التنفيس، ووصلة الأسطوانة المزودة بوصلات التوصيل السريع لضمان كفاءة سير عمل المشغل.
3. لوحة أخذ العينات المزودة بنظام تدفئة (3 نقاط)
بالنسبة للتدفقات عالية اللزوجة (بقايا جوية عند 350 درجة مئوية)، تم تصميم ألواح تسخين مزودة بنظام تدفئة بالبخار وأنابيب ذات قطر كبير (3/8 بوصة كحد أدنى) للحفاظ على سيولة السائل خلال دورة أخذ العينات. وتضمن تصميم الألواح قسمًا للتبريد لخفض درجة حرارة العينة إلى مستوى يمكن التحكم فيه قبل دخولها إلى الأسطوانة.
المعدات الموردة
| العنصر | المواصفات | الكمية | الشهادة |
|---|---|---|---|
| لوحات أخذ العينات ذات الضغط الثابت | فولاذ مقاوم للصدأ 316L، مصنّف بضغط 6.4 ميجا باسكال، مزود بأسطوانة مكبس (500 مل) | 8 مجموعات | ختم ASME U، GB/T 150 |
| لجان أخذ العينات القياسية | فولاذ مقاوم للصدأ 316L، مصنّف بضغط 4.0 ميجا باسكال، مزود بأسطوانة (1 لتر) | 7 مجموعات | ختم ASME U، GB/T 150 |
| لوحات أخذ العينات المُدفأة | فولاذ مقاوم للصدأ 316L، مزود بنظام تدفئة بالبخار، مصنّف بضغط 4.0 ميجا باسكال، مزود بأسطوانة (1 لتر) | 3 مجموعات | ختم ASME U، GB/T 150 |
| أسطوانات أخذ العينات الاحتياطية | فولاذ مقاوم للصدأ 316L، سعة 500 مل و1 لتر، مزود بصمامات مزدوجة الأطراف | 40 مجموعة | EN 10204 3.1، GB 5099 |
| مجموعات الأختام الاحتياطية والحشيات | PTFE/الجرافيت، مجموعة كاملة تكفي لمدة سنتين من التشغيل | 1 لوت | تم اختباره في المصنع |
التنفيذ والتشغيل
تم تنفيذ المشروع على مدار 14 أسبوعًا:
- الأسابيع 1-3: الهندسة التفصيلية، ومراجعة مخططات الأنابيب والرسوم التخطيطية (P&ID)، وإعداد قائمة المواد. عمل مهندسو «وانان» مع قسم هندسة العمليات في المصفاة للتأكد من جميع نقاط التوصيل، ومواقع صمامات العزل، ومسارات توجيه العينات.
- الأسابيع 4-10: تم التصنيع والتجميع في منشأة «وانان» الحاصلة على شهادة ASME U-stamp في هونغهو، مقاطعة هوبي. وخضعت جميع المكونات الحاملة للضغط لاختبار هيدروستاتيكي عند ضغط يبلغ 1.5 ضعف الضغط التصميمي. وتم الحفاظ على إمكانية تتبع المواد وفقًا للمعيار EN 10204 3.1 طوال مراحل العملية.
- الأسابيع 8-9: أُجريت اختبارات القبول في المصنع (FAT) في منشأة «وانان» بحضور مهندسي التفتيش التابعين لشركة «سينوبك». وشملت الاختبارات اختبارات الحفاظ على الضغط، واختبارات أداء الصمامات، واختبارات تسرب الأسطوانات (باستخدام جهاز الكشف بالهيليوم بحساسية تبلغ 1×10⁻⁶ سم³ قياسي في الثانية)، والتحقق من الأبعاد.
- الأسابيع 11-13: الشحن، والتركيب في الموقع، والانتهاء من الأعمال الميكانيكية. أشرف مهندسو الخدمة الميدانية في حقل وانان على تركيب جميع لوحات أخذ العينات البالغ عددها 18 لوحة، بما في ذلك التوصيلات بالعمليات، ومسارات الأنابيب، والدعامات الهيكلية.
- الأسبوع 14: التشغيل وتدريب المشغلين. تم اختبار كل نقطة أخذ عينات وظيفيًّا باستخدام سائل العملية الفعلي. وتلقى المشغلون تدريبًا عمليًّا على إجراءات التطهير، ومناولة الأسطوانات، وبروتوكولات الصيانة. كما تم تسليم دليل تشغيل وصيانة مفصَّل (باللغتين الصينية والإنجليزية).
النتائج والمخرجات
تمت مراقبة الأداء بعد التركيب على مدار 6 أشهر، حيث تم توثيق النتائج التالية:
| النظام المتري | قبل الترقية | بعد الترقية | التحسين |
|---|---|---|---|
| حوادث تعرض المشغلين للمخاطر (كل ربع سنة) | 3-5 حوادث تعرض طفيفة | 0 حادثة مُبلغ عنها | إزالة 100% |
| انبعاثات مركبات الكربون العضوية المتطايرة (VOC) العشوائية الناتجة عن عملية أخذ العينات | ~150-200 لتر/أسبوع من إجمالي انبعاثات البخار | قريب من الصفر (تم قياسه دون حد الكشف) | >تخفيض 99% |
| تكرارية تحليل RVP | تباين يبلغ +/- 0.8 كيلو باسكال | تباين يبلغ +/- 0.15 كيلو باسكال | تحسن بمقدار 5 أضعاف |
| معدل رفض العينات المختبرية | ~12% (تلوث/وميض) | <2% (إجرائي فقط) | تخفيض 85% |
| الوقت المستغرق في كل عملية أخذ عينات | 10-15 دقيقة (الطريقة المفتوحة) | 4-7 دقائق (دائرة مغلقة) | ~50% أسرع |
وبالإضافة إلى المؤشرات القابلة للقياس الكمي، أفاد قسم الصحة والسلامة والبيئة في المصفاة بأن تحديث نظام أخذ العينات ذي الدورة المغلقة قد حظي بتقييم إيجابي في عملية التدقيق اللاحقة التي أجرتها الشركة في مجال السلامة. كما أكد فريق الامتثال البيئي أن الانبعاثات المتسربة المرتبطة بأخذ العينات قد تم القضاء عليها بشكل فعال من تقرير جرد الانبعاثات الخاص بالمنشأة.
النقاط الرئيسية لمشغلي المصافي
يوضح هذا المشروع عدة مبادئ تنطبق بشكل عام على عمليات تحديث أنظمة أخذ العينات في أي مصفاة أو منشأة بتروكيماوية:
- لا يوجد حل واحد يناسب الجميع. لا يمكن لتصميم لوحة أخذ العينات الواحدة أن يلبي جميع شروط العمليات. فالتيارات المتطايرة تتطلب أسطوانات مكبسية ذات ضغط ثابت؛ أما التيارات اللزجة فتحتاج إلى لوحات مُدفأة؛ ويمكن استخدام التكوينات القياسية للسوائل المستقرة. ومن الضروري توفير التصميم الهندسي المناسب لكل نقطة على حدة.
- تتسم قابلية تتبع المواد بأهمية كبيرة. بالنسبة لتطبيقات المصافي، يُعد الفولاذ المقاوم للصدأ 316L الحاصل على شهادة EN 10204 3.1 الكاملة هو المعيار الأدنى. أما الاستخدام في البيئات الحمضية (التي تحتوي على H₂S) فيتطلب الامتثال لمعيار NACE MR0175/ISO 15156. وتجاهل وثائق المواد بهدف توفير التكاليف هو توفير زائف.
- تدريب المشغلين أمر لا يقبل التفاوض. حتى أكثر أنظمة الدائرة المغلقة تصميمًا لن تحقق الأداء المطلوب إذا ما عاد المشغلون إلى عاداتهم القديمة. ويضمن التدريب العملي المنظم خلال مرحلة التشغيل التجريبي، مدعومًا بإجراءات مرئية واضحة عند كل نقطة أخذ عينات، الاستخدام السليم والمستمر للنظام.
- التخطيط لقطع الغيار يمنع فترات التعطل. يجب طلب الأختام والحشيات والأسطوانات الاحتياطية مع المعدات الأولية. وقد أُدرج في هذا المشروع مخزون من قطع الغيار يكفي لمدة سنتين، وقد ثبت أنه ضروري عندما احتاجت إحدى الأسطوانات إلى إعادة الاختبار بعد تعرضها لبيئة تشغيل حمضية.
بالنسبة للمرافق التي تخطط لإجراء تحسينات مماثلة، تقدم شركة «وانان تكنولوجي» خدمات المسح الميداني والتصميم الهندسي والتصنيع حسب الطلب لـ أنظمة أخذ العينات ذات الحلقة المغلقة متوافقة مع معايير ASME و GB و ATEX و PED. تمتد خبرتنا لتشمل أكثر من 40 دولة، وتشمل أعمالًا نفذناها في منشآت شركات مثل Sinopec و PetroChina و ExxonMobil و Lukoil و BASF.
الأسئلة الشائعة
كم من الوقت تستغرق عملية تحديث نظام أخذ العينات ذي الحلقة المغلقة النموذجي في إحدى المصافي؟
بالنسبة لمصفاة متوسطة الحجم (20-30 نقطة أخذ عينات)، يتراوح الجدول الزمني النموذجي للمشروع بين 12 و16 أسبوعًا بدءًا من انطلاق المرحلة الهندسية وحتى التشغيل النهائي. ويشمل ذلك 2-3 أسابيع للهندسة التفصيلية، و6-8 أسابيع للتصنيع، و1-2 أسبوعًا لاختبار القبول في المصنع (FAT)، و2-3 أسابيع للتركيب والتشغيل في الموقع. وقد تتطلب المنشآت الأكبر حجمًا أو تلك التي تحتاج إلى لوحات مُدفأة للاستخدامات التي تتطلب معالجة المواد اللزجة وقتًا إضافيًا.
هل يمكن تزويد نقاط أخذ العينات الحالية بألواح ذات حلقة مغلقة؟
نعم، الغالبية العظمى من عمليات تحديث أنظمة أخذ العينات ذات الحلقة المغلقة تتم في إطار عمليات التحديث اللاحق. يقوم مهندسو «وانان» بتقييم كل نقطة أخذ عينات قائمة للتأكد من توافقها مع توصيلات العملية (حجم الشفة، معيار الخيط)، وتوافر الدعم الهيكلي، ومساحة الوصول. وتستخدم معظم عمليات التحديث اللاحق فوهة العملية الحالية مع مجموعة تركيب جديدة مثبتة على اللوحة، مما يقلل إلى أدنى حد من الأعمال الساخنة ووقت توقف العملية.
ما هي الشهادات المطلوبة لأنظمة أخذ العينات في مصافي التكرير الصينية؟
بالنسبة للمصافي المحلية، تتمثل المعايير الأساسية في GB/T 150 (أوعية الضغط)، وGB 5099 (اسطوانات الغاز الفولاذية غير الملحومة)، بالإضافة إلى إجراءات التحكم في الانبعاثات المعتمدة من قبل SEPA، حيثما ينطبق ذلك. تحمل لوحات وأسطوانات أخذ العينات من شركة «وانان» شهادة ASME U-Stamp (المعترف بها دوليًا) بالإضافة إلى وثائق الامتثال للمعايير الصينية GB. بالنسبة للمنشآت الموجهة للتصدير أو تلك الخاضعة للتدقيق الدولي، قد يُشترط أيضًا الحصول على شهادات ATEX وPED.
كيف تختلف طريقة التعامل مع نقاط أخذ عينات غاز الهيدروجين الكبريتي (H₂S)؟
تتطلب عمليات أخذ العينات في ظروف الخدمة الحمضية استخدام مواد متوافقة مع معيار NACE MR0175/ISO 15156 في جميع أجزاء المسار المبلل. وتحدد شركة «وانان» استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 316L المُصلب أو الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج (دوبلكس) للأجزاء الداخلية للصمامات، وموانع التسرب المتخصصة للاستخدام في الظروف الحمضية (PTFE مع حشوات مقاومة للأحماض)، بالإضافة إلى عملية التخميد الداخلي للأسطوانات. تتطلب الأسطوانات المستخدمة في الخدمة الحمضية فحصًا أكثر تواترًا — عادةً سنويًّا بدلاً من فترة إعادة الاختبار الهيدروستاتيكي القياسية التي تبلغ 5 سنوات.
ما هو الجدول الزمني لتحقيق عائد الاستثمار في عملية تحديث نظام أخذ العينات ذي الدائرة المغلقة؟
تحقق معظم عمليات تحديث أنظمة أخذ العينات في المصافي عائدًا إيجابيًا على الاستثمار في غضون 12 إلى 24 شهرًا من خلال مجموعة من العوامل تشمل: التخلص من تكاليف حوادث التعرض (الإجازات الطبية، والتأمين)، وتقليل العمالة اللازمة لإعادة أخذ العينات في المختبرات، وتجنب غرامات عدم الامتثال للمعايير البيئية، وتحسين جودة المنتج (انخفاض عدد الدفعات غير المطابقة للمواصفات بفضل دقة أخذ العينات). وعادةً ما يكون التأثير المالي الأكبر هو تجنب شحنة واحدة غير مطابقة للمواصفات — فقد تكلف نتيجة RVP سيئة واحدة في شحنة بنزين أكثر من تكلفة الاستثمار في نظام أخذ العينات بأكمله.
هل تخطط لترقية نظام أخذ العينات؟ يمكن لفريق المهندسين في شركة «وانان تكنولوجي» مساعدتك في تقييم احتياجات منشأتك، وتصميم حلول مخصصة، وتوريد معدات حاصلة على شهادة ASME مصحوبة بوثائق كاملة. وقد قمنا بتوريد أنظمة إلى مصافي التكرير والمصانع الكيميائية في أكثر من 40 دولة.
English
Russian
Arabic
Spanish
Portuguese
Chinese