بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق تأثیر آرایش جریان انشعابی بر کاهش هزینه عملیاتی واحد جدید شیرین سازی گاز به نام آماک مورد مطالعه قرار گرفته است. این واحد وظیفه جمع آوری و تصفیه گازهای همراه ازپنج میدان نفتی اهواز ۱-۲-۳، مارون-منصوری، آب تیمور و کوپال را بر عهده دارد. برای این منظور از نرم افزار شYSYSج شاستفاده شده است. در آرایش جریان انشعابی، جریانی از وسط برج عریانساز خارج شده که بطور کامل عریان سازی بر روی آن صورت نپذیرفته است. به این جریان آمین نیمه ضعیف گفته می شود. این جریان پس از سرد شدن توسط پمپ به وسط برج جذب کننده وارد می گردد. نتایج نشان می دهدکه این آرایش جریانی توانائی کاهش قابل توجهی از هزینه عملیاتی را بعلت کاهش بخار مصرفی در ریبویلر بدون تغییر چندانی در مشخصات گاز تصفیه شده دارا بوده است
کلمات کلیدی: جریان انشعابی، شیرین سازی گاز، هزینه عملیاتی
مقدمه
گاز طبیعی که به عنوان نوعی از سوخت فسیلی به وفور در مخازن نفتی و گازی وجود دارد، پس از نفت به عنوان دومین و ارزان ترین تامین کننده انرﮊی در سطح جهان مطرح شده است. به منظور تغییر در نوع سوخت مصرفی از مشتقات نفتی به گاز در مصارف عمومی - خانگی و صنعتی - و همچنین بالا بردن توان صادرات گاز در عرصه بین المللی، اخیراً توجه خاصی به عدم هرزروی گازهای همراه نفت و بالا بردن تولید گاز از مخازن گازی در ایران صورت پذیرفته است.بدین سبب گاز می بایستی از هرگونه ناخالصی عاری باشد.هیدروﮊن سولفاید و کربن دی اکساید ناخالصی هائی هستند که طی فرآیندی که شیرین سازی گاز نامیده می شود، از آن جدا می شوند. در این فرآیند هیدروﮊن سولفاید به منظور مسائل زیست محیطی و خطرات ناشی از مسمومیت تا عژژ ٤ کاهش می یابد و دی اکساید کربن نیز جهت بالا بردن ارزش حرارتی گاز تا حد ممکن جدا می شود.در حدود ٩٥% از واحدهای شیرین سازی گاز در جهان بر اساس تماس مستقیم گاز ترش - حاوی حلد و لقه - با محلولی از یک آلکانول آمین در یک برج جذب کننده، می باشند. یک مولکول از آلکانول آمین شامل یک گروه هیدروکسیل و یک گروه آمین می باشد که گروه هیدروکسیل باعث کاهش فشار بخار و افزایش حلالیت در آب میشود، در حالیکه گروه آمین خاصیت قلیایی لازم را در محلول آبی، جهت جذب گازهای اسیدی فراهم می سازد. از آلکانول آمینهایی که برای جداسازی حلد و لقه از گاز در واحدهای متداول مورد استفاده قرار گرفته اند، میتوان به مونواتانول آمین A - غق - – دی اتانول آمین A - غخ - و متیل دی اتانول آمین A - غخق - اشاره نمود
سیستمهای جریانی
آرایش جریانی پایه
آرایش جریانی پایه برای تمام سیستمهای فرآیند جذب گاز اسیدی توسط آلکانول آمین ها در شکل ١ نشان داده شده است. گاز برای خالص سازی بصورت ناهمسو با یک جریان محلول آمین از داخل برج جذب کننده بسمت بالا حرکت میکند. محلول غنی شده از پایین جذب کننده بوسیله تبادل حرارت با محلول ضعیف از پایین ستون عریانسازی گرم شده و سپس بعنوان خوراک از نقطهای نزدیک به رأس برج عریانسازی وارد میگردد. در واحدهای تصفیه گاز ترش در فشار بالا، تبخیر ناگهانی محلول غنی در یک عأطخ لاکهئً با فشار متوسط، برای جداسازی هیدروکربنهای حل شده، انجام می شود. زمانی که هیدروکربنهای سنگین در برج جذب کننده از گاز وارد مایع میشوند، ظرف تبخیر ناگهانی، جهت خروج هیدروکربنهای مایع و جداسازی گازهای حل شده استفاده می شود. گاز حاصل از تبخیر ناگهانی، اغلب در محل بعنوان سوخت مورد استفاده قرار میگیرد. درصورتیکه به گاز سوختی شیرین نیاز باشد ممکنست یک برج آکنده کوچک بهمراه شستشو با آمین ضعیف در بالای ظرف تبخیر ناگهانی، برای انتقال حلد از گاز نصب شود. محلول آمین ضعیف از عریانساز بعد از خنک شدن جزئی در مبدل حرارتی محلول آمین ضعیف/ غنی، بوسیله تبادل حرارتی با آب یا هوا بیشتر خنک شده و بعنوان خوراک از قسمت بالایی جذب کننده وارد میشود تا چرخه تکمیل گردد. گاز اسیدی که از محلول داخل ستون عریانسازی انتقال یافته، سرد شده تا قسمت عمدهای از بخار آب مایع شود.
این میعان بعنوان خوراک بطور دائم برای جلوگیری از افزایش تدریجی غلظت آمین به سیستم برگردانده میشود. بطور کلی تمام این آب یا قسمت عمدهای از آن بعنوان خوراک به قسمت بالایی ستون عریانساز در نقطهای بالای خوراک محلول غنی وارد میشود و برای جذب و برگشت بخارات آمین حمل شده توسط جریان گاز اسیدی، انجام وظیفه میکند
بسیاری از اصلاحات انجام شده در آرایش جریان پایه در جهت کاهش مصرف انرﮊی یا هزینههای تجهیزات بوده است. بطور مثال توربینهای بازیابی توان١ گاهی اوقات در واحدهای صنعتی پرفشار و بزرگ برای تصرف مقداری از انرﮊی قابل دسترس در زمانیکه فشار در محلول غنی کاهش می یابد، استفاده میشوند. یک اصلاح جزئی درجهت کاهش هزینه ستون جذب کننده، استفاده از چندین نقطه ورودی خوراک آمین ضعیف است.
آرایش جریانی انشعابی
اصلاح آرایش جریانی که برای محلولهای آمین آبی برای کاهش بخار مورد نیاز میباشد در شکل ٢ نشان داده شده است. طرح جریان انشعابی برای چندین فرایند خالص سازی گاز از جمله فرآیند فسفات تری پتاسیم ئئکلاکو فرآیند کربنات پتاسیم داغ بکار گرفته شده است که در ابتدا توسط جخصکذض 2ئکپلاح مطرح شده بود
در این نوع از آرایش محلول غنی از انتهای جذب کننده به دو جریان منشعب میشود که بعنوان خوراک یکی از قسمت بالایی و دیگری از قسمت میانی ستون عریانسازی وارد میشوند. جریان بالایی بطور ناهمسو با جریان بخارات بالارونده از ریبویلر بسمت پایین حرکت میکند و در نقطهای که بالای ورودی قسمت دوم محلول غنی است خارج میشود
مایعی که از قسمت میانی ستون عریانسازی خارج میشود بطور کامل عریانسازی نشده است و برای جذب توده گازهای اسیدی در قسمت پایینی ستون جذب کننده بازگردانده میشود. قسمتی از محلول که از قسمت میانی ستون عریانسازی وارد شده است از میان بخارهای تولیدی از ریبویلر، جریان یافته و بطور خیلی کامل از گازهای اسیدی جذب شده، عریانسازی میشود. این محلول به قسمت بالایی جذب کننده برگردانده شده که در آنجا برای کاهش محتوای گاز اسیدی گاز تولیدی بکار گرفته میشود. دراین سیستم، مقدار بخارات بالارونده از میان ستون عریانسازی تا اندازهای کمتر از واحدهای صنعتی مرسوم است.عیب آشکار این اصلاح در آرایش فرآیندی، افزایش محسوس هزینه اولیه واحد صنعتی تصفیه گاز می باشد. ستون عریانسازی بلندتر و تا اندازهای پیچیدهتر میباشد و دو جریان با سیستم لوله کشی مجزا بهمراه دو دستگاه پمپ، مبدلهای حرارتی و خنک کنندهها موردنیاز میباشند..شکل سادهای از چرخه جریان انشعابی شامل تقسیم بندی محلول ضعیف به دو جریان نامعادل قبل از ورود به جذب کننده است. جریان بزرگتر بعنوان خوراک به میانه
