أنواع أجهزة كشط الزيت وكيفية عملها

كاشطات النفط تُزيل هذه الكاشطات الزيت الطافي على سطح الماء لنقله إلى أماكن التخزين لإعادة تدويره أو معالجته أو التخلص منه. ورغم أن جميع الكاشطات تؤدي نفس الوظيفة الأساسية، إلا أن تصميماتها المختلفة تجمع الزيت بطرق متباينة. فبعضها يسمح للطبقة السطحية بالتدفق فوق حاجز، بينما يستخدم البعض الآخر براميل أو أقراص أو فرش أو أحزمة لجذب الزيت. أما الكاشطات الشفطية، فتسحب السوائل السطحية مباشرةً إلى نظام الاستخلاص.

يعتمد التصميم الأمثل على نوع الزيت، وسماكة البقعة النفطية، وظروف المياه، والحطام، وطريقة النشر، والمضخات الداعمة، وسعة التخزين المتاحة. إن فهم آلية عمل كل عنصر يُسهّل اختيار نظام يوازن بين معدل الاستخلاص، وانتقائية الزيت، والمتطلبات العملية الميدانية.

ما هو جهاز كشط الزيت؟

كاشطة الزيت هي جهاز ميكانيكي يجمع الزيت من سطح الماء. تُستخدم الكاشطات أثناء الاستجابة لحوادث التسرب في الأنهار والبحيرات والموانئ والمياه الساحلية والبيئات البحرية. كما يمكن للأنظمة الثابتة أو المركبة إزالة الزيت غير المرغوب فيه من الخزانات والحفر والبحيرات الضحلة ومياه العمليات الصناعية.

جهاز فصل البروتينات ليس سوى جزء واحد من نظام الاستخلاص. وبحسب التطبيق، قد يشمل النظام الكامل أيضاً ذراع احتواء، ومضخة أو مصدر شفط، وخراطيم، ووحدة طاقة، ومساحة تخزين مؤقتة. يجب أن يكون كل مكون متوافقاً مع لزوجة المنتج المستخلص ومسافة النقل المطلوبة.

كيف تعمل كاشطات الزيت

تستغل معظم الكاشطات سلوك الزيت عند سطح التماس بين الزيت والماء. فالعديد من المنتجات البترولية أقل كثافة من الماء، لذا تميل إلى الطفو وتشكيل طبقة سطحية. مع ذلك، الكثافة ليست العامل الوحيد. فالزيت والماء لا يمتزجان بسهولة، ويساعد التوتر السطحي على إبقاء السوائل منفصلة ويؤثر في كيفية انتشار الزيت على شكل بقعة زيتية. ويمكن أن تُغير عوامل التجوية والاستحلاب والترسبات والاضطرابات هذا السلوك، لذا لا يبقى كل منتج مسكوب على شكل طبقة نظيفة ومتجانسة.

تُحدد التركيبة الكيميائية للسطح أيضًا كيفية ترطيب السائل للمادة الصلبة. تتميز الأسطح المحبة للزيت بميل أكبر للزيت مقارنةً بالماء. فعندما يمر برميل أو قرص أو حزام أو فرشاة محبة للزيت عبر بقعة زيت، يُغطي الزيت سطح التجميع. ثم تقوم الكاشطات أو الماسحات بإزالة الزيت وتوجيهه إلى حوض التجميع. تُحقق هذه العملية الانتقائية عمومًا تركيزًا أعلى من الزيت مقارنةً بجهاز يجمع طبقة السطح بأكملها.

تعتمد الكاشطات ذات الحاجز والكاشطات الشفطية على أسلوب مختلف. يُوضع الحاجز عند أو أسفل سطح التماس بين الزيت والماء مباشرةً، بحيث تتدفق الطبقة السطحية إلى قادوس. أما رأس الشفط فيستخدم الضغط السلبي لسحب المواد السطحية إلى خرطوم. توفر هذه الطرق غير الانتقائية استخلاصًا عاليًا للسوائل، ولكنها قد تجمع كمية أكبر من الماء مع الزيت.

مسار استخراج النفط

1. يتم احتواء الزيت أو تركيزه في المكان الذي يمكن أن يصادفه فيه جهاز الكشط.
2. يقوم رأس الكشط بتجميع الزيت عن طريق الفائض أو الالتصاق أو الشفط.
3. تقوم الماسحات أو الكاشطات أو الجاذبية أو الشفط بنقل السائل المستعاد إلى حوض أو خرطوم.
4. تقوم مضخة أو مصدر فراغ بنقل الزيت أو خليط الزيت والماء إلى التخزين المؤقت.
5. يتم فصل المواد المستردة وإعادة تدويرها ومعالجتها أو التخلص منها وفقًا لخطة الاستجابة والمتطلبات المعمول بها.

الأنواع الرئيسية لكاشطات الزيت

يمكن تصنيف كاشطات الزيت حسب آلية استخلاص الزيت. وضمن كل مجموعة، قد يختلف الحجم والمواد وأنظمة الضخ وتكوينات النشر اختلافًا كبيرًا.

الكاشطات العائمة والثابتة والمتحركة

لا تُعد آلية التجميع سوى جزء واحد من عملية اختيار جهاز التجسس. كما أن إعدادات النشر مهمة أيضاً.

• تعمل الكاشطات العائمة على سطح الماء ويمكن تثبيتها بواسطة حبال، أو نشرها من الشاطئ، أو تشغيلها من سفينة.
• تبقى أجهزة فصل الزيت الثابتة أو المثبتة في خزان أو حفرة أو فاصل أو أي موقع آخر خاضع للرقابة لإزالة الزيت بشكل روتيني.
• تقوم كاشطات الاستجابة الثابتة للانسكابات باستعادة الزيت الذي يتم جلبه إلى رأس الكشط بواسطة ذراع الرافعة أو التيار أو الوضع اليدوي.
• تتحرك الكاشطات المتقدمة عبر البقعة النفطية أو تستخدم حركة السفينة لجلب النفط إلى نظام الاستخلاص. ويعتمد أداؤها بشكل كبير على معدل الالتقاء وسرعة التشغيل.

كيفية اختيار جهاز إزالة الزيت المناسب

ابدأ بتحديد الظروف التي يجب أن يعمل فيها نظام الاستخلاص الكامل. تؤثر العوامل التالية على كل من اختيار جهاز الكشط وأداء النظام في الحقل.

• خصائص الزيت. تحديد المنتج، واللزوجة المتوقعة، ومقاومة العوامل الجوية، والاستحلاب، ودرجة حرارة التشغيل.
• سمك الطبقة الزيتية ومعدل التقاء الزيت بها. لا يمكن لجهاز الكشط استعادة الزيت أسرع من وصول الزيت إلى سطح التجميع.
• ظروف المياه. يمكن للأمواج والتيارات والرياح وحركة السفينة أن تغير موضع المدخل، وتزيد من سحب المياه، وتدفع الزيت بعيدًا عن الكاشطة.
• الحطام والجليد. يمكن للمواد الطافية أن تسد السدود، وتتسبب في انسداد الفرش أو الأقراص، وتسد الخراطيم أو المضخات.
• الانتقائية المطلوبة للزيت. قد يفضل محدودية سعة التخزين أو قدرة الفصل في المراحل اللاحقة نظامًا يقلل من امتصاص الماء.
• توافق المضخة والخرطوم. يجب أن يتحرك السائل المستعاد عبر المضخة وخرطوم التفريغ باللزوجة والرفع المتوقعين.
• سعة التخزين. إن استعادة السوائل بالكامل، وليس استعادة النفط فقط، هي التي تحدد سرعة امتلاء الخزانات.
• موارد النشر. ضع في اعتبارك الأفراد والقوارب والرافعات والمركبات والطاقة والهواء المضغوط وإمكانية الوصول إلى موقع التسرب.
• بيئة التشغيل. قد تتطلب الظروف الخطرة أو المسببة للتآكل مواد متوافقة ونظام قيادة مناسب.
• الاستعداد والصيانة. فحص أسطح التجميع، والكاشطات، والأختام، والخراطيم، والمضخات، ووحدات الطاقة، وتدريب المشغلين قبل وقوع أي حادث.