دانلود مقاله فیلتراسیون در ایستگاههای تقلیل فشار گاز طبیعی و روشهای بهینه نمودن آن

بخشی از مقاله

چکیده تاریخچه صنعت گاز در ایران

بر اساس برخی نوشته هاي تاریخی ایرانیان در امر استفاده از گاز و دیگر مشتقات نفتی بر سایر اقوام معاصر خـود پیشـی گرفته اند. وجود بقایاي آتشکده ها و معابدي نظیر(آتش جاودانی نزدیک کرکوك که به مشعل بخت النصـر معـروف بـوده در نزدیکی یک مخزن گازطبیعی واقع بوده و همچنین بقایاي معابد زرتشتیان در نزدیکی مسجد سلیمان، آتشکده آذرگشسـب در آذربایجان و... گواهی بر این امر می باشند.

کشور جمهوري اسلامی ایران با بیش از 13/6 تریلیون متر مکعب ذخایر گاز طبیعی شناخته شده، یکی از غنی ترین کشـورهاي جهان ازنظر ذخایر گاز طبیعی می باشد. این مقدار گاز که معادل 17 درصد کل ذخایر شناخته شدة گاز طبیعی در جهـان اسـت، ایران را در رتبه دوم جهان قرار میدهد.
فرآیندهاي مختلفی در زدودن آلودگیهاي مختلف از گاز طبیعی دخالت دارند که از میان آنها ، فرآیند فیلتراسیون ، نقش بسـیار

مهم و حیاتی بر عهده دارد.معمولا" زمانی از سیستم فیلتراسیون استفاده می شود کـه ذرات جامـد و قطـرات موجـود در گـاز

آنچنان ریز باشند که نتوان از جدا کننده هاي معمول نظیر سیلیکونها استفاده کرد.استفاده از یک سیستم فیلتراسیون مناسب و

با عملکرد مطلوب ضمن ممانعت از افت فشار جریان گاز و انسداد مجاري باریک در شـبکه گازرسـانی ،از صـدمه بـه تجهیـزات

ایستگاههاي تقلیل فشار گاز از قبیل کنتورها و رگولاتورها جلوگیري می کند.بهترین راه حل اقتصادي جهت مقابلـه بـا مشـکل

فوق و صرفه جویی در هزینه هاي عملیاتی و تعمیراتی ، استفاده از یک سیستم فیلتراسیون با بازدهی بالا می باشـد کـه ذرات

جامد و رطوبت همراه گاز طبیعی را جدا سازد.دراین مقاله پس از معرفی فرآیند فیلتراسیون و اصـول آن توضـیح مختصـري در

مورد ساختار فیلتر ، نحوه انجام فیلتراسیون ، فرآیند تمیز کردن فیلتر ، روابط طراحی و در نهایت نتایج آزمایشات کمی و کیفی

که بر روي ذرات جامد موجود در گاز طبیعی انجام گرفته و همچنین راهکارهایی جهت بهبود عملکرد سیستم فیلتراسیون فعلـی

ایستگاههاي تقلیل فشار گاز طبیعی پیشنهاد می گردد.

مقدمه:

در تمام خطوط لوله گاز معمولا ذرات و آلودگی هاي خاصی وجود دارد که شامل ذرات زنگ لوله , رسوبات , میعانات گـازي و ذرات جامـد ریـز مـــی باشـــد کـــه بـــه دو دلیـــل عمـــده بایـــد از گـــاز ورودي بـــه ایســـتگاه و نهایتــــاً از گـــاز مصـــرفی حـــذف گردنـــد:

-1جهت جلوگیري از صدمات وارده به دستگاه هاي ابزار دقیق ایستگاه نظیر کنتور رگولاتور و غیره.

-2تامین استاندارد هاي گاز جهت تحویل به مصرف کننده.

به دلیل اختلاف ماهیت ذرات ناخالص موجود در گاز ورودي به ایستگاه ها نظیر قطرات آب, میعانـات, رسـوبات لولـه, ذرات زنـگ زده و غیـره سیستم هاي حذف ذرات فوق متفاوت می باشند. جداسازي ذرات فوق بر اساس تئوري فیلتراسیون می باشد کهذیلاً به آن اشاره خواهد شد.

بررسی سیستم فیلتراسیون گاز طیعی

فرآیندهاي اولیه اي که در تأسیسات بهره برداري بر روي گاز طبیعی صورت می گیرد تمام آلودگیها را حذف نمی کنـد ، همچنـین بـه

علت خوردگی و فرسایش خطوط انتقال ، ذرات جدا شده از دیواره لوله وارد جریان گاز می شود.وچون ذرات جامد و مـایع موجـود در گـاز بسیار ریز می باشند بنابراین نمی توان صرفال از جداکننده هایی نظیر سیلیکونها استفاده کرد که بهترین فرآیند فیلتراسیون می باشد.

فرایندهاي جداسازي به دو دسته تقسیم می شوند : دسته اول عملیات نفوذي هستند که شامل نفوذ و انتقال ماده از یک فاز بـه فـاز دیگـر می شود که عامل اصلی در این گونه فرآیندها اختلاف غلظت است.دسته دوم عملیات جداسازي مکانیکی مـی باشـد کـه ایـن گونـه فرآینـدها توسط نیروهاي مکانیکی نظیر گرانش ، نیروي گریز از مرکز ، نیروي اینرسی و غیره انجام می شود و غالبال براي مخلوطهاي ناهمگن به کار می رود.

فیلتراسیون یک نوع جداسازي مکانیکی است که در ایستگاههاي تقلیل فشار گازاز سه نوع فیلتر بدین منظور به شـرح ذیـل اسـتفاده مـی شود.

-1فیلترسپراتور : اصول جدا سازي به کار رفته در این دستگاه ته نشینی ثقلی ، نیروي گریز از مرکز و تماس ذره با سطح می باشد. بنـابراین در

این سیستم ذرات جامد و مایع ابتدا با نیروي جاذبه و سپس نیروي گریز از مرکز و نهایتال با برخورد مماسی از جریـان گـاز حـذف مـی شـوند.

فرمول هاي به کار گرفته شده در محاسبات براي انواع پدیده هاي فیلتراسیون به شرح ذیل است:

جدا سازي توسط نیروي ثقلی

gc Dp l Cg خ Vt  (١)
 
Cg Cص
 
 
در فرمول فوق :

صب = سرعت نهایی ذره بر حسب طککَصس

ئ= ρ دانسیته ي مایع بر حسب صصسَتع

؟= ρ دانسیته ي گاز بر حسب صصسَتع

ژخ = قطر ذره برحسب صس

Ø ؟ = شتاب ثقل : لطککَصس لحلص

å = ضریب کشش که تابعی از عدد رینولدز می باشد بدین معنی که هر قدر عدد رینولدز بیشتر باشد ضـریب مـذکور بیشـتر اسـت. ایـن

ضریب بدون بعد بوده و مقدار آن در تتتتتلRe تتز برابر خخحت می باشد.

جداسازي توسط نیروي گریز از مرکز

lg لaDp  V (٢)

نذ t

در این فرمول :

a جلطککَصً)= شتاب ذره در اثر نیروي گریز از مرکز می باشد. که با در نظر گرفتن سرعت ثابت گاز می توان قطر ذره اي را که با نیروي گریـز از مرکز از جریان گاز حذف نمود, چنین به دست آورد:

ذ

ل  s کDp   V N (٣) lgت

در این فرمولتب = سرعت متوسط ذره در گاز طککَصس

Ô = تعداد چرخش در ثانیه ي ذره

μ = ویسکوزیته گاز بر حسب طککحصسَتع

Í = طول مسیر دورانی که ذره طی می کند بر حسب صس

= l دانسیته مایع بر حسب صصسَتع =  g دانسیته گاز بر حسب صصسَتع