Table of Contents
ويعد تحليل النفط الخام ممارسة أساسية في صناعة صقل النفط، وكل برميل من النفط الخام يدخل مصفاة يحمل بصمة كيميائية فريدة تحدد كيفية التصرف أثناء التجهيز، والمنتجات التي ستنتجها، وما هي درجة المعالجة المطلوبة للوفاء بالمواصفات التنظيمية والسوقية، وبدون بيانات دقيقة عن الصقل، ستعمل أجهزة الصقل بصورة عمياء، مما يخاطر بخسائر اقتصادية غير فعالة، ومنتجات غير واضحة.
ما هو تحليل "كرود أوت آساي"؟
تحليل مؤخرات النفط الخام هو تقييم مختبري شامل لعينة من النفط الخام تنتج صورة مفصلة عن خصائصها الفيزيائية والكيميائية والرمائية، ومصطلح " الرماية " نابع من اختبار المعادن الثمينة، ولكن في سياق التكرير يشير إلى التحديد الكامل للخام من البئر الواحد، أو مبيضات الأنابيب، أو البضائع.
ومن الناحية التاريخية، تم تطوير أساليب الرؤى في أوائل القرن العشرين، حيث انتقلت المصافح من مجرد التحلل إلى عمليات أكثر تعقيداً للكسر والتعامل، وقد تتطلب أساليب اختبار موحدة، مثل أساليب الاختبار من الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد، ومعهد النفط، الآن كيفية تحليل العينات لضمان الاتساق على نطاق العالم، وقد تتطلب نتائج دقيقة من الاختبارات الفردية، ويمكن أن تستغرق وقتاً كاملاً.
وتتجاوز المقادير الحديثة قياسات الممتلكات الأساسية، وكثيراً ما تشمل تحليلاً مفصلاً لنوع الهيدروكربون (التركات، والروميات، والراتنجات، والآفات)، وخطوط التصفية المحاكاة، بل وتقسيم العناصر، وهذا التعمق في المعلومات يسمح للمصافي بالتنبؤ بكيفية استجابة كل من هذه المواد للتحلل من الكبريت، والارتباك الهيدروجيني، أو الإصلاح المحفز.
البارامترات الرئيسية المقومة في المقاي
ويتخذ المؤخرة تدابير لعشرات الممتلكات، ولكن حفنة من المعايير لها أهمية بالغة في تخطيط المصفاة، فهمها أمر أساسي لأي شخص يشارك في التقييم الخام أو تصميم العمليات.
API Gravity
وتُعدّ جسامة الفستق من النفط الخام قياساً إلى الماء، إذ إنَّه يُعرَّض بدرجات حرارة، ويرتبط بكثافة، ويُسهل عادةً صقل القضبان الخفيفة التي تزيد مساحتها على 35 درجة، وتُنتج منتجات أكثر قيمة مثل البنزين والديزل، ويحتاج الجاذبية الثقيلة التي تقل عن 25 درجة إلى معالجة أكثر كثافة، مثل التكسير أو الارتاق، إلى مؤشر على درجة عالية.
Sulfur Content
(ب) إن الكبريت ملوث يجب إزالتها أثناء التكرير للوفاء بالمعايير البيئية، وتصنف المواد الخام على أنها حلوة (أقل من 0.5 في المائة من الكبريت) أو سعورة (أكثر من 0.5 في المائة من الكبريت)، وتحتاج المواد الخام السائلة إلى كميات كبيرة من الكبريت الهيدروجينية وتوليد المزيد من الكبريتات الرأسمالية وتكاليف التشغيل، وتقيس بدقة كمية السولف الإجمالية، وتوزع أحياناً الكبريت على نطاق التحميل.
منحة التوقف (TBP و ASTM)
ويظهر منحنى المغلي الحقيقي أهم ناتج من المؤخرة، ويبين حجم المئوي من الخامات التي تقطع في كل درجة حرارة، مما يتيح للمصافي التنبؤ بعائدات النفاثا والكيروسين والديزل والزيوت الغازية والبقايا، كما أن بيانات التفكيك في النظام الآلي D86 أو D1160 ستستخدم أيضا في التنبؤات النوعية للمنتجات.
اليقظة
ويؤثر التأشيرة على مناولة السوائل، والنقل بالأنابيب، والتبخير في المحرقات، وترتفع درجة الارتداد العالية، مما قد يتطلب إضافة التدفئة أو الملوِّثة، ويقاس الحساسية الكيناتية بدرجات حرارة متعددة للسماح لمهندسي تصميم الأنابيب والمصافي بضخات الحجم وبواسطة الحرارة على النحو المناسب.
نقطة الزور ونقط السحاب
وتشير هذه الخصائص التي تتدفق بالزهور إلى أدنى درجة من الحرارة التي لا تزال فيها الخامات قابلة للضخ وإلى درجة الحرارة التي يبدأ فيها الشمع بالفصل، وهي حرجة بالنسبة للتخزين والنقل، ولا سيما في المناخات الباردة، ويُقال إن ذلك يساعد على تحديد ما إذا كان الكرود يتطلب مواد إضافية أو يُدمج مع تدفق خفيف لتحسين خصائص التدفق.
Metals Content (Nickel, Vanadium, Iron, etc.)
وقد تسبب المعادن مثل النيكل وحامض سم الفاناديوم في قطع السائل المحفز ووحدات التعقب الهيدروليكية، وقد يتسبب الحديد في الإغراق في قطارات ما قبل التسخين، ويقيّم المقالات المعادن على مستويات كل مليون متر بحيث يمكن للمصافي أن تحسب معدلات الإبطال الحفازة وأن تخطط للاستبدال أو الفخاخ المعدنية.
(الشبكة)
ويشير مجموع حمض (TAN) إلى مستوى حمض النفاثينيك الذي يمكن أن يسبب التآكل في الأعمدة الملتوية ومبادلات الحرارة عند درجات الحرارة المرتفعة، وتحتاج الأنهار المرتفعة إلى مواد مقاومة للتآكل أو استراتيجيات تحييد خاصة، وتسمح بيانات الإدعاء للمهندسين بخلط كميات عالية من الـ تان مع خريفات منخفضة الـ تان للحفاظ على الخليط في حدود آمنة.
وتشمل البارامترات الأخرى التي تقاس بصورة روتينية بقايا الكربون، ومحتويات الإسفلتين، ومحتوى النيتروجين، والمحتوى الملحي، وضغط بخار ريد، وكل منها يؤدي دورا في تصميم الوحدات، والنواتج، ونوعية المنتجات.
دور بيانات المبيعات في التخطيط للمراجع
إن التخطيط للترميم هو نشاط معقد متعدد المستويات يحدد حجم كل قطعة من الخامات التي يتعين تجهيزها، والوحدات التي ستديرها، وكيفية تزييف المنتجات لتحقيق أقصى قدر من الربح في حين تُلبي المواصفات، وتُعتبر البيانات الأساس الذي تستند إليه جميع هذه القرارات، وبدون تكرار دقيق، نماذج برمجة خطية - الأدوات الكمية المستخدمة لتحقيق النتائج المضللة.
عملية الاختيار والتشكيل
وعندما يتم تصميم مصفاة أو إعادة تجهيزها، فإن الشظايا الجزائية المتوقعة تقضي بالتشكيل، ولا يتطلب الضوء سوى التفكك البسيط، والإصلاح، وربما بعض التكسيرات المائية، كما أن المعالجات المكثفة للكميات الثقيلة، تتطلب وحدات تحويل عميقة مثل الكوكارز، والمهامش المائي، وتصفية الخيوط المذيبة.
تقدير المنتجات وتصفية الإنتاج
وباستخدام منحنى TBP وغيره من خصائص المقادير، يمكن للمخططين أن يحيّزوا كيف سيقسم الفرو إلى أجزاء في الأعمدة التحللية والغرفية، وهذه التقديرات تُدخل في برنامج الصرافات لتحسب ظروف التشغيل المثلى ونقاط القطع، كما أن غلات البنزين والديزل ووقود الطائرات وزيوت الوقود والمنتجات الأخرى تؤثر تأثيراً مباشراً على الإيرادات.
تحقيق التعظيم الاقتصادي وتقييم الخام
فالزيت الخام هو أكبر بند من بنود التكاليف بالنسبة للمصافي، وتستخدم بيانات الإرسال لحساب القيمة الصافية لكل مرشح من الفئة الخام - مجموع إيرادات المنتجات مطروحا منها تكاليف التجهيز، ويمكن للمراجع أن تحدد السعر الأقصى الذي يمكن أن تدفعه مقابل كلورود ولا تزال تحقق هامشها المستهدف، وهذه عملية التقييم الخام تجري يوميا بواسطة أفرقة التجارة والتوريد، كما أن بيانات الهامش الجذابة تتيح للمخططين تقييم عائدات السوق البديلة.
الامتثال البيئي والسلامة
يجب أن تتقيد أجهزة التكرير بالحدود للانبعاثات على ثاني أكسيد الكبريت وأكسيد النيتروجين والجسيمات، وكذلك معايير جودة الوقود (مثل الديزل الفوق منخفض الكبريت)
التقدم في تقنيات آسي
ويستلزم النهج التقليدي المتبع في مجال حرق النفط الخام اختبارات مختبرية تستغرق وقتا طويلا ويمكن أن تؤخر صنع القرار، وتدور التطورات التكنولوجية الأخيرة حول سرعة ودقة وشمولية.
أساليب المختبر الحديثة
ويسمح التحلل الكيميائي للغازات بكشف اللهب أو قياس المضاربة الجماعية بالتقدير الكمي السريع لأنواع الهيدروكربونات، كما أن منابر التحلل المحاكاة التي تضاهي بدقة منحنى TBP المعياري، ويحد من قياسات الغاز الرئوي ذات الصبغة الديموغرافية العالية الاستبانة لآلاف المكونات الفردية، ويعطي نظرة غير مسبوقة إلى التركيبة الجزئية.
نظم التشغيل الآلي والعالي
وتقوم أجهزة إعادة التدقيق حاليا بنشر نظم مؤتمتة للمجارير يمكن أن تُعين من مصادر متعددة، وتُجري مجموعة من الاختبارات، وتُحمّل النتائج مباشرة في قواعد بيانات التخطيط، ويمكن أن تحلل نظم عالية النواتج عشرات العينات يوميا، وهو أمر أساسي لعمليات مسح الطينات التي تُحدث فيها تغيرات في المواد الوسيطة الخام، كما أن أجهزة معالجة العينات الآلية والبرامج المتكاملة تُخفِّض الأخطاء البشرية وتزيد من إمكانية تكرارها.
التحليلات المتعلقة بالتوقيت الحقيقي وبالإنترنت
أما أحدث الحدود فهي تحليلات النفط الخام على شبكة الإنترنت التي تقيس الخصائص الرئيسية - مثل الكثافة والكبريت وشعار التحلل المباشر في خط الأنابيب أو الصهاريج - وتسمح هذه المواد باستخدام المطياف الموزَّع على نحو مباشر في إطار خطط التحلل القريبة من الاشعة، وفلور الأشعة السينية (XRF) في مجال قياس الكثافة القائمة على الموجات الدقيقة.
التعلم والنموذج الافتراضي
ويجري تطبيق التحليلات المتقدمة والتعلم الآلي على بيانات الاستنبات لبناء نماذج التنبؤ التي لا تقاس مباشرة، مثلا، يمكن لنموذج مدرَّب على المقالات التاريخية أن يتوقّع إنتاجية المخلفات أو محتوى المعادن من قشرة جديدة استنادا إلى طيفها من طراز GC أو NIR، وتخفض هذه النماذج الحاجة إلى اختبارات مادية باهظة التكلفة ومستهلكة للوقت، وتقوم بعض الشركات بتطوير توأم رقمية من صقلاتها الحقيقية.
التحديات والحدود في تحليل المجازر
وعلى الرغم من أهميتها، فإن تحليل النفط الخام ليس بدون تحديات، فنوعية البيانات تتوقف بشدة على تمثيل العينات، ويمكن أن تتداخل الشحنات الخام في خزان ما، وقد لا تلتقط عينة واحدة أوجه عدم التجانس، كما أن إجراءات أخذ العينات بطريقة سليمة، مثل استخدام العينات المركبة الآلية - هي إجراءات أساسية ولكن لا تتبع دائما، مما يؤدي إلى نتائج مضللة.
وثمة قيد آخر هو الفترة الزمنية الفاصلة بين أخذ العينات وتلقي بيانات كاملة عن المؤخرة، وحتى مع الأساليب الحديثة، يمكن أن يستغرق المشهد الكامل 24 إلى 72 ساعة، وفي الأسواق السريعة الحركة، قد يتعين على المصافحين اتخاذ قرارات شراء تستند إلى المقادير البقعة أو البيانات التاريخية لأسرة محتلة، مما يزيد من المخاطر، فالأجهزة التحليلية على الإنترنت تساعد على تغطية مجموعة فرعية من الممتلكات فقط.
كما أن التكلفة هي عامل، إذ يمكن أن يكلف المشهد الشامل الذي يقوم به مختبر طرف ثالث عدة آلاف دولار لكل عينة، وبالنسبة للمصافي التي تقوم بعملية جراحية مختلفة عديدة سنويا، يصبح مجموع النفقات كبيرا، ومع ذلك فإن تكلفة عدم تجهيز البيانات بقطعة حامضة في وحدة حلوة فقط هي تكلفة أعلى بكثير، فالتمويل إلى الاستثمار في بيانات الاستبقاء من المخاطر يشكل تحديا مستمرا.
ويطرح تكامل البيانات عقبة أخرى، إذ يمكن أن تستخدم البيانات المستمدة من مختلف المختبرات أساليب أو وحدات أو نماذج إبلاغ مختلفة، إذ يتطلب توحيد البيانات لتتغذى في نماذج التخطيط مراقبة الجودة والمصالحة بعناية، كما أن بعض المبادرات الصناعية، مثل رابطة جودة النفط الخام ولجنة ASTM D02، تعمل على وضع بروتوكولات موحدة، ولكن لا يزال هناك تفاوت.
الاتجاهات المستقبلية في تحليل النفط الخام
ومستقبل تحليل المؤخرات يكمن في زيادة السرعة والرقمنة والتكامل، ومن المرجح أن تؤدي الاستخبارات الفلكية دورا أكبر في تفسير البيانات الطيفية والتنبؤ بالممتلكات من الحد الأدنى من المدخلات.
كما أن ضغوط الاستدامة تشكل متطلبات الرماد، حيث أن المصافح تتطلع إلى معالجة المواد الوسيطة الأحيائية (مثل زيت الطهي المستخدم، وزيت التحلل الحراري) إلى جانب النفط الخام، يلزم إجراء مقادير جديدة لوصف هذه المواد الأكسجينية والمميزة كيميائيا.() ويستلزم ضخ الأغذية المتجددة إلى الوحدات القائمة بيانات دقيقة لتجنب التسمم الحافز أو فقدان العائدات.
وأخيرا، يمكن تطبيق تكنولوجيا سلسلة الإمداد لضمان إثبات وجودة النفط الخام في جميع مراحل سلسلة الإمداد، ويمكن أن تؤدي السجلات القابلة للتشفير للبيانات المرتبطة بشحنات محددة إلى تعزيز الثقة والشفافية في التجارة الخام، والحد من المنازعات، وتمكين المعاملات الآلية القائمة على العقود، وقد تصبح شهادة المؤخرة الورقية التقليدية في القريب العاجل رصيدا رقميا يمكن التحقق منه فورا.
خاتمة
إن تحليل المؤخرات النفطية الخام هو أكثر بكثير من عملية مختبرية روتينية، وهو حجر الزاوية في التخطيط المكثف الحديث، مما يمكّن المشغلين من اختيار الخرافات الصحيحة، وعمليات التخويل الأمثل، والتنبؤ بمنتجات المنتجات، وتكاليف المراقبة، والوفاء بمعايير دقيقة للبيئة والسلامة، وبما أن الإمدادات الخام تزداد تنوعاً وتزداد المطالب التنظيمية، فإن الحاجة إلى بيانات دقيقة ومناسبة التوقيت وشاملة عن المقذوفات لن تزيد إلا.
وتحوّل أوجه التقدم في الكيمياء التحليلية، والتشغيل الآلي، والتكنولوجيا الرقمية كيفية إجراء المقالات واستخدامها، إذ تنتقل من التقارير الثابتة إلى مسارات بيانات دينامية آنية تدمج مباشرة في نظم التخطيط والمراقبة، ولا تزال المعلومات الواردة في برامج المؤخرة العالية الجودة - والخبرة الفنية لتفسير النتائج أفضل موقعاً لاستخلاص قيمة من كل برميل تجهزه.
References:]