رابعاً: نقل المنتجات البترولية وإمداد المصانع بالبخار والوقود والماء

1. نقل المنتجات البترولية

حتى تتم الاستفادة القصوى من الخامات البترولية، يتطلب ذلك تجميع البترول الناتج من الآبار عبر شبكة أنابيب تمتد خلال الحقول البترولية القريبة من بعضها، وتجميعه في صهاريج تخزين ذات سعات تختلف حسب كميات الخامات المنتجة. وينقل البترول من مصادر إنتاجه إلى معامل التكرير، باستخدام أنابيب البترول والسفن البحرية العملاقة، وتستخدم أنابيب من الصلب تتراوح أقطارها بين 2 و 36 بوصة لنقل البترول ومشتقاته، وتمتد من عدة أميال إلى أكثر من بضع آلاف من الأميال. ومن خطوط الأنابيب المشهورة في العالم خط التابلاين الذي كان ممتدًّا من الظهران بالمملكة العربية السعودية إلى لبنان وسورية، حيث ينقل بترول الخليج العربي إلى شاطئ البحر الأبيض المتوسط، ومنه إلى دول أوروبا الغربية وأمريكا، وقد توقف العمل بهذا الخط نظراً للحروب المستمرة بالشام وأعمال التخريب. وقد استعاضت المملكة العربية السعودية عن التابلاين بإنشاء خط للأنابيب بين المنطقة الشرقية ومدينة ينبع، وبذلك يتم نقل الخام السعودي إلى شاطئ البحر الأحمر، ومنه بالعبارات العملاقة إلى دول أوروبا الغربية وأمريكا. ومن الخطوط التي أنشئت حديثاً، خط الخام الذي ينقل البترول المنتج في ألاسكا إلى الولايات المتحدة الأمريكية. وكذلك الخط الذي ينقل الغاز الطبيعي من أوروبا الغربية إلى روسيا. أما عن شبكات الأنابيب التي تنقل المنتجات البترولية الغازية والسائلة من مصافي البترول إلى مصادر استهلاكه، فنجدها تنتشر في العديد من الدول. وأصبح من السائد الآن توافر شبكات الغاز الطبيعي عبر المدن، لتوفير الطاقة المنزلية، بدلاً من تعبئة الغازات البترولية المسالة في أسطوانات محدودة السعة، ومضيعة للجهد والوقت في إعادة ملئها. ويستخدم البلاستيك في صناعة شبكات أنابيب الغاز الطبيعي الممتدة عبر المدن. ومن الأخطار المحسوبة في نقل البترول عبر الأنابيب، تعرض خطوط الأنابيب لعوامل التعرية والتقلبات المناخية والهزات الأرضية والتخريب؛ مما يعرضها للتلف وتلوث البيئة المحيطة بالأماكن التالفة، ناهيك عن الحرائق الناتجة عن التسربات البترولية.

وتعد الناقلات العملاقة من أهم الوسائل الشائعة لنقل الخامات البترولية ومنتجاتها عبر القارات. وباستخدام الناقلات، يتم نقل أكثر من 80% من الإنتاج العالمي للبترول. وتتراوح سعة هذه الناقلات بين 100 ألف و 250 ألف طن. ولا يخفى الآن مدى خطورة الزيادة المستمرة في حمولات الناقلات العملاقة، وتعرضها المستمر للجنوح على الشواطئ، أو الاصطدامات البحرية مع السفن الأخرى، أو الألغام البحرية، خصوصًا في أيام الحروب الإقليمية. وينتج عن ذلك تسرب البترول بكميات كبيرة إلى سطح الماء؛ مما يؤدي إلى تلوث البيئة البحرية والشواطئ، وما في ذلك من أخطار على الحياة الفطرية البحرية والبرية. ومن المشكلات الأخرى التي تسببها هذه الناقلات، أنها لا تستطيع، بكامل حمولاتها، المرور عبر الممرات المائية الصناعية التي عادة ما تكون ضيقة وضحلة ويتطلب العبور من خلالها رسومًا باهظة. وأخيرًا أثناء رحلة العودة لهذه الناقلات، فإنها تقوم بدفع كميات من ماء البحر في خزاناتها لحفظ توازنها وهي فارغة، في أجواء المحيطات المتقلبة، ثم تقوم بتفريغ هذه المياه المحملة ببقايا الخام قبل الدخول إلى موانئ شحن البترول، مما يعمل على تلوث الشواطئ القريبة من هذه الموانئ. وقد استنت العديد من القوانين الدولية التي تحرم على هذه الناقلات دفع المياه الملوثة في المياه الإقليمية للدول، وقصر هذه العمليات على أعالي البحار.

ولا يقتصر نقل المنتجات البترولية على العبّارات والأنابيب البترولية، ولكن يعدو ذلك إلى معظم وسائل النقل المعروفة. فعلى سبيل المثال، تنقل منتجات البترول عن طريق السكك الحديدية في عربات تتراوح سعتها بين 10 و 50 طنًّا، ومجهزة بإمكانات خاصة لتفي بالغرض المطلوب. وتنقل الغازات البترولية المسالة في عربات تتحمل الضغط البخاري العالي لهذه الغازات. كما تنقل المنتجات الثقيلة في عربات مجهزة بسخانات تحفظ هذه المنتجات في الحالة السائلة حتى يسهل ضخها.

وتستخدم سيارات النقل الثقيلة في نقل الغازات المسالة، والجازولين، والسولار، وزيت الديزل من معامل التكرير إلى أماكن الاستهلاك والتوزيع والتصنيع. وتجهز هذه السيارات بأسلوب خاص حسب المنتج المطلوب نقله.

كما تستخدم طائرات النقل العملاقة في نقل وقود الطائرات المدنية والحربية إلى القواعد والموانئ الجوية. وقد تستخدم الطائرات أيضًا في تموين الطائرات العسكرية، في الجو؛ وذلك بعد إتمام مهامها والتخلص من حمولاتها عند الرجوع إلى قواعدها.

2. تطور صناعة البترول في مجال النقل والتوزيع

يُعدُّ نشاط النقل والتوزيع من أهم عناصر صناعة البترول، حيث إنه يمثل واجهة هذه الصناعة في مواجهة القاعدة العريضة من المستهلكين وكبار العملاء.

وقد تطورت وسائل نقل الخام والمنتجات وتوزيعها لتواكب التطور الكبير، الذي حدث في مجال الإنتاج والتكرير، وكذلك لتواكب التطور الذي حدث في مجال الاستهلاك. فبعد أن كان الكيروسين أهم المنتجات المستخدمة وقودًا، تعددت أنواع الوقود الأخرى، وانتشرت المستودعات اللازمة لتخزين المنتجات البترولية، وتخدمها شبكة ضخمة من وسائل النقل المختلفة، تشمل السكة الحديدية، والشاحنات، والصنادل النهرية، والناقلات الساحلية، وأخيراً خطوط الأنابيب.

وانطلاقاً من سياسة زيادة الاستثمارات العربية، للدخول في مجال النقل والتوزيع، فقد أنشئت عامي 1992،1993م شركتا بترولوب مصر السعودية، وتام أويل مصر الليبية، لإقامة محطات لتموين السيارات وخدمتها في جمهورية مصر العربية. هذا ويبلغ عدد محطات التموين والخدمة بمختلف أنحاء جمهورية مصر العربية حوالي 1550 محطة، منها ما يحمل اسم الشركتين الوطنيتين، الجمعية التعاونية، ومصر للبترول، والباقي يحمل أسماء فروع الشركات الأجنبية العاملة في مصر، ويمثل القطاع الخاص "وكلاء ومتعهدون" الركيزة الأساسية في إدارة هذه المحطات بنسبة تصل إلى 98%.

ومن أهم مظاهر التطور في مجال النقل بالأنابيب داخل جمهورية مصر العربية، إنشاء خط الأنابيب الممتد من السويس إلى البحر الأبيض المتوسط "العين السخنة ـ سيدى كرير"، وهو ما يطلق عليه "خط سوميد" الذي أنشئ لنقل البترول الخام عبر الأراضي المصرية، من خلال التعامل أساسًا مع الناقلات العملاقة، التي تتراوح حمولتها بين 300 ألف و 500 ألف طن ساكن، وهي الناقلات التي تستخدم طريق رأس الرجاء الصالح لنقل خامات الخليج العربي إلى أوروبا وأمريكا الشمالية، وهو بذلك يعمل جنباً إلى جنب مع قناة السويس في استيعاب أكبر قدر ممكن من خامات الخليج العربي المتجهة شمالاً، التي تبلغ حوالي 5 ملايين برميل يوميًّا، ينقل عبر كل من الخط والقناة كميات قدرها 6و1 مليون برميل يومياً، ومليون برميل يومياً على التوالي، والباقي عبر رأس الرجاء الصالح.

وقد أنشئ هذا الخط بمشاركة عربية بنسبة 50% من دول السعودية والإمارات والكويت وقطر، بينما تمتلك مصر النسبة المتبقية (50%) الأخرى، وقد بدأ تشغيل المرحلة الأولى بطاقة قدرها 40 مليون طن سنوياً في عام 1977م، وارتفعت إلى 80 مليون طن سنوياً في عام 1978م. وقد تم مؤخراً تنفيذ المرحلة الثالثة من هذا المشروع العملاق، لزيادة الطاقة إلى 120 مليون طن سنوياً.

وقد استطاع هذا الخط أن يتجاوز مرحلة اتخاذه وسيلة لنقل الخام فقط، إلى تقديم منفذ ثابت وآمن لتسويق كافة خامات الخليج، التي أصبح لها الآن عملاء دائمون يشترون الخام "فوب سيدي كرير"، وهو ما دعا السعودية وإيران إلى الإعلان عن أسعار بيع خاماتها من هذا الميناء. وبدأت النشرات البترولية المتخصصة في نشر أسعار خامات الخليج العربي "فوب سيدي كرير".

يعد "خط سوميد" من المشروعات المصرية العربية المشتركة الناجحة، ويمثل نموذجاً فريداً يحتذى للعلاقات القائمة على أسس سليمة في مجال التعاون الاقتصادي.

وليس أدل على نجاح هذا المشروع اقتصادياً، أنه تم استرداد كامل تكلفته -500 مليون دولار- في خلال أربع سنوات، كما أظهرت الدراسات إمكانية استرداد تكلفة المرحلة الثالثة لاستكمال طاقة الخط إلى 120 مليون طن سنوياً في غضون عامين.

3. أنابيب النقل الرئيسة وأرصفة الشحن والأمن الصناعي والوقاية من الحريق أثناء تفريغ وشحن المنتجات

يطلق على أنابيب التوصيل التي يتم خلالها نقل البترول والمنتجات البترولية لمسافات طويلة "50 كم وأكثر" اسم "أنابيب النقل الرئيسة للمنتجات البترولية". وتستخدم لنقل الغاز من مصانع معالجة البترول، أو من مناطق استخراجه، إلى مناطق الاستهلاك البعيدة "المصانع الكيميائية".

ويطلق اسم "رصيف السكك الحديدية" على مجموعة الأبنية والأجهزة التي توفر شحن المنتجات وتفريغها من صهاريج السكك الحديدية وإليها. ويستخدم رصيف شحن السكك الحديدية لشحن المنتجات البترولية الجاهزة من الخزانات التجارية بواسطة المضخات إلى صهاريج السكك الحديدية.

وهناك ثلاثة أنواع أساسية لأرصفة الشحن (اُنظر شكل مخطط أرصفة الشحن) هي: الأرصفة العمودية العادية، والأرصفة العمودية ذات شرفة المراقبة، والأرصفة ذات الساحة العليا. وتواجه الأرصفة العمودية عدة صعوبات مرتبطة بإدخال الخراطيم في الكوات، والتحكم في المنسوب في الصهريج...إلخ ولذلك فهي تستخدم منشآت وقتية.

ويختلف النوعان الآخران من الأرصفة فيما بينهما في مخطط مد المجمعات، فيوضع المجمع في إحدى الحالتين على الأرض، ويتم الشحن عن طريق الأعمدة، ويوضع في الحالة الأخرى أعلى من الصهريج، ويتم الشحن عن طريق تحويله. و يتم في كلتا الحالتين توجيه الشحن والتحكم في المنسوب داخل الصهريج من أعلى، مما يؤدي إلى تسهيل عمل عامل الشحن بدرجة كبيرة. وتوضع أعمدة الشحن، والتحويلات بطول شريط خط سكة حديد المصنع. ويوجد لكل نوع من المنتجات البترولية صف من الأعمدة خاص به.

ونظراً لتبخر المنتجات البترولية، فإن الأرصفة تعد مواضع خطيرة قد تنفجر. ويمكن أن تكون الكهرباء الإستاتيكية هي أحد أسباب اندلاع الحريق في الأرصفة. وتظهر هذه الكهرباء عند احتكاك المنتجات البترولية بجدران أنابيب التوصيل، أو احتكاك تيار المنتج البترولي بالهواء..إلخ. وتتراكم شحنات الكهرباء الإستاتيكية المختلفة الإشارة على جزئين معدنيين معزولين عن بعضهما، وعند  تفريغ هذه الشحنات تمر بينهما شرارة لها القدرة على إحداث الانفجار أو الحريق. وأحسن طريقه لمنع الاشتعال الناتج من الكهرباء الإستاتيكية، هي التأريض الوثيق لكل الأجهزة المعدنية والخزانات وأنابيب نقل البترول وأجهزة الشحن والتفريغ، التي تستخدم لتخزين السوائل سهلة الاشتعال ونقلها "البنزول والبنزين والكيروسين..إلخ". ويجب أن تجري جميع أماكن الوصل في دوائر التأريض بدقة عن طريق اللحام.

ولإطفاء الحريق في الأرصفة، يستخدم الماء والرغاوي الكيميائية، والميكانيكية الهوائية، وبخار الماء، والسوائل الكيميائية، والمساحيق "الرمل والتربة.. إلخ".

وتزود مواضع الرصيف التي يتوقع فيها اندلاع الحريق، بوسائل الإطفاء بالوسائل الموضعية، مثل أجهزة إطفاء الحريق، وصناديق الرمل، والجواريف، وخراطيم الماء، والجرادل، والألواح الأيدرولية...إلخ.

وتظهر سميّة البترول والمنتجات البترولية عند استنشاق أبخرتها. ويمكن أن يحدث التسمم في بعض الحالات نتيجة لسقوط المنتج السائل على الجلد أو الأغشية المخاطية. ويعتمد التأثير السام لأبخرة السائل على سمّيّته وتبخره، ويزداد بشدة في حالة وجود المركبات الكبريتية "كبريتيد الأيدروجين وثاني أكسيد الكبريت".

ويكتشف وجود أبخرة البنزين في الهواء برائحته، عندما تكون نسبتها 0,03%. وعندما تصل نسبة أبخرة البنزين في الهواء إلى أكثر من 2%، يفقد الإنسان وعيه، وإذا لم تجر له الإسعافات السريعة يمكن أن يصاب بالتسمم الشديد الذي قد يؤدي إلى الوفاة.

وتزداد سمّية البنزين بشدة نتيجة لأثلنته. وتؤثر الأيدروكربونات الأروماتية "البنزول والطولوين والزيلين" تأثيراً ساماً شديداً على جسم الإنسان. ويجب أن يقف العامل أثناء فتح سقوف وكوات الصهاريج وإغلاقها، معطياً ظهره للريح ووجهه للكوة، وذلك للوقاية من تأثير أبخرة المنتجات البترولية. وبعد إدخال الخرطوم أو الأنبوبة تغلق كوة الصهريج بغطاء من التاربولين.

ولتلافي ظهور الكهرباء الإستاتيكية، ولتقليل التبخر، يجب أن يتم شحن السوائل السريعة الاشتعال في الصهريج بتيار منتظم، أسفل منسوب السائل، أي يجب أن يهبط طرف الخرطوم إلى قاع الصهريج.

4. إمداد المصنع بالبخار والوقود والماء

تستخدم الطاقة الحرارية للبخار، والماء الساخن، والطاقة الكهربائية، والطاقة الكيميائية "حرارة احتراق الوقود"، لإجراء عمليات معالجة البترول والغاز.

وفي مصانع معالجة البترول، يجب أن يفي الإمداد بالماء بالاحتياجات الإنتاجية "التقنية" واحتياجات الغسيل والشرب واحتياجات مقاومة الحريق.

أ. إمداد المصنع بالبخار

يستخدم بخار الماء لتشغيل التوربينات البخارية، والمضخات الترددية "الماصة الكابسة" ومضخات الطرد المركزي، والضواغط الترددية "ذات المكابس"، والضواغط التوربينية، ويستخدم في الوحدات التقنية لطرد القطفات الخفيفة بالبخار في أبراج تكرير التقطير، ولتذرية الوقود السائل، وكذلك مادة تسخين في المبادلات الحرارية، ولأغراض مقاومة الحريق... إلخ.

وتبعاً لاحتياجات مصانع معالجة البترول والمصانع الكيميائية، يستخدم البخار ذو الضغط العالي "60-90 ضغط جوّي"، والبخار ذو الضغط المرتفع "25-35 ضغط جوّي"، والبخار ذو الضغط المتوسط "10-12 ضغط جوّي" والبخار ذو الضغط المنخفض "1.6-3 ضغط جوّي".

ب. إمداد المصنع بالوقود

يعد الوقودان السائل والغازي الوقود الأساسي المستخدم في وحدات الديزل والوحدات التقنية في مصانع معالجة البترول، وفى المصانع الكيميائية. وتستخدم بصورة أساسية المتبقيات الثقيلة لمعالجة البترول "التكسير والتقطير المباشر" وقودًا سائلاً للغلايات. والخاصية التشغيلية الأساسية للوقود هي لزوجته. وتنتج أنواع مختلفة من مازوت الأفران المكشوفة، تبعاً لمقدار اللزوجة. وينقى المازوت قبل حرقه من الرطوبة والشوائب الميكانيكية، ويسخن إلى درجة الحرارة الضرورية لتذريته بصورة عادية.

ويتجه وقود الغلايات المنتج في الوحدات التقنية، إلى خزانات الوقود، ومنها يسحب إلى خزانات قياس استهلاك الوقود الموجودة في الوحدات. ويستخدم الغاز الطبيعي والغاز الاصطناعي الجاف وقودًا غازيًّا.

ج. الإمداد بالماء

تستخدم الأحواض الطبيعية للماء "البحار والبحيرات والأنهار" مصادر للإمداد بالماء.

وتعد الوحدات التقنية المستهلك الرئيس للماء حيث تستهلك الماء لتكثيف المنتجات البترولية وتبريدها، ولإذابة مواد التفاعل، ولتنقية المنتجات البترولية.. إلخ. ويدفع الماء المستخدم في الاحتياجات الإنتاجية تحت الضغط، ويجب أن يكون نقياً وبارداً بدرجة كافية. وينقى الماء من الشوائب الميكانيكية والكيميائية بطرق مختلفة. وتفصل الجسيمات المعلقة عن طريق الترويق والترشيح. ويستخدم الحصى المجروش، ورمل الكوارتز والأنتراسيت.. إلخ مواد ترشيح. وتفصل الجسيمات العضوية الدقيقة - التي تسبب تلوث أسطح التبادل الحراري، وترغى ماء الغلايات في الغلاية البخارية - بواسطة مواد الترويب. فعند إضافة كبريتات الألومنيوم Al₂(SO₄)₃  أو كبريتات الحديدوز FeSO₄ مثلا إلى الماء، تتكون ندف من المركبات العضوية، التي تترسب بسهولة فتنخفض نسبتها في الماء بمقدار 50-80%.

ويتم إمداد المصنع بالماء، عن طريق أنبوبة مستقلة خاصة لتوصيل الماء، ويسحب هذا الماء من أنابيب شبكة ماء الشرب الخاصة بالمدينة، ومن الآبار الارتوازية، أو من المصادر الأخرى لماء الشرب في باطن الأرض الذي لا يتطلب التنقية، ومن أنبوبة توصيل الماء في المصنع بعد مروره على منشآت إضافية خاصة لإتمام تنقيته. ويستهلك هذا الماء في تلبية احتياجات الشرب، وفى تلبية احتياجات الوقاية الصحية "دورات المياه والحمامات...إلخ".

د. أبراج التبريد ومنشآت تجميع المياه

تشتمل المنظومة الدورية للإمداد بالماء، على محطات الضخ وأجهزة التبريد ومنشآت متوسطة. وتستخدم البرك وأحواض الرش وأبراج التبريد مبردات. ونظراً لصغر انبعاث الحرارة من كل وحدة من المساحة التي تشغلها البركة، يتضح أنه من الملائم استخدام برك التبريد غالباً في حالة وجود أحواض مياه طبيعية ذات مساحة كبيرة. ويمكن استخدام التبريد بالبرك في حالة وجود الأحواض المائية الاصطناعية، التي تنشأ لأغراض أخرى لا علاقة لها بمنظومة تبريد الماء.

ويتم الحصول على انبعاث أكبر للحرارة من 1م2 من المساحة، في أحواض الرش التي يفتت فيها الماء إلى قطرات صغيرة بواسطة منافث، مما يؤدي إلى زيادة السطح الحر للماء زيادة كبيرة، ويحسن انبعاث الحرارة. ويعتمد تأثير التبريد في البرك وأحواض الرش على رطوبة الهواء وقوة الريح. ويمكن الحصول على انبعاث حرارة أكبر من كل وحدة مساحة، وتجنب اعتماد تأثير التبريد على الريح، باستخدام أبراج التبريد. ونتيجة لتأثير التبريد الكبير، توفر أبراج التبريد تبريداً عميقاً بدرجة كافية للماء، مما يؤدي إلى خفض معدل تدفق الماء المار في دورة بالمقارنة بأحواض الرش. وتمتاز أبراج التبريد على أحواض الرش، أيضًا، بصغر المساحة اللازمة لإقامة أبراج التبريد، وإمكان إقامتها على المساحات التي تم البناء فيها، وقلة جرف القطرات؛ مما يؤدي إلى خفض فقد الماء بدرجة ملحوظة.

ويتكون السطح الكبير للماء في أبراج التبريد على حساب سيلانه على الأسطح المرشوشة "الألواح والشباك والحلقات.. إلخ" على صورة طبقة رقيقة أو قطرات. ويرش الماء في بعض أبراج التبريد على هيئة قطرات صغيرة بواسطة منافث. وتستخدم في أبراج التبريد قوة الريح والسحب الطبيعي للهواء، والسحب المتكون بواسطة التهوية الاصطناعية الساحبة أو الدافعة. وتوجد أبراج تبريد يسمح تركيبها باستخدام السحب الطبيعي لبرج السحب، والتهوية الاصطناعية التي يكونها جهاز تهوية، في وقت واحد. ويبرد الماء في منشآت التبريد عادة من 45 – 50 ^°م إلى 20 - 25^°م. ويعود الماء المبرد من أبراج التبريد إلى الوحدة بواسطة مضخات.

هـ. محطات ضغط الماء ومحطات الضخ

ينقل الماء من منبعه إلى المصنع بواسطة محطات الضغط الخاصة برفع الماء الجديد من أماكن سحبه.

ويقع وعاء استقبال الماء قريبًا من محطة الضخ بدرجة كافية. وأبسط أنواع منشآت سحب الماء ساحب بالشفط المباشر. وفي حالة عدم كفاية العمق بجوار الشاطئ، أو عدم ملاءمة نوعية الماء المجاور للشاطئ، أو تبعاً للظروف الموضعية تستخدم منشآت سحب الماء التي توضع فيها أنابيب على قاع الحوض المائي. ويتحرك الماء في هذه الأنابيب بتيار ذاتي تحت تأثير التثاقل، ويدخل في بئر الاستقبال. وتقسم البئر بغرض الترشيح غير الدقيق، بواسطة شبكة ثابتة إلى قسمين هما قسم استقبال الماء، وقسم الشفط. ويسحب الماء من قسم الشفط بواسطة مضخات محطة ضغط الماء الخاصة بالرفع الأول، إلى وحدة تنقية الماء في المصنع. ويسحب الماء المروق عديم اللون، بواسطة مضخات محطة ضغط الماء الخاصة بالرفع الثاني للماء الجديد، ويوجه إلى شبكة المياه في المصنع. ويدفع الماء بعد أبراج تبريد الماء "الأحواض" مباشرة بواسطة محطات ضخ مجمع الإمداد الدوري بالماء، لتلبية احتياجات الإنتاج. وفي حالة وجود جهاز التبريد "برج التبريد أو الحوض" على مسافة بعيدة من وحدة الضخ، تقام بئر استقبال بجوار وحدة الضخ، بغرض تقصير طول خط الشفط. ويدخل الماء من جهاز التبريد في البئر، ومنه يشفط بواسطة المضخة.