بخشی از مقاله
چکیده
در این کار سعی شده فرآیند شیرین سازی گاز با نام واحد آماک توس نرمافزار HYSYS شبیه سازی شده و مورد مطالعه قرار گیرد. در ادامه با توجه به شرای عملیاتی پالایشگاه، تغییر غلظت محلول آبی دی-اتانول آمین بر روی پارامترهای مهم عملیاتی مانند: میزان گازهای اسیدی سولفید هیدروژن و دیاکسید کربن در گاز شیرین خروجی، بار حرارتی جوش آورندههای برج احیا، کولرهای هوایی، مبدل آمین ضعیف/غنی و میزان آب جبرانی جهت ثابت نگه داشتن غلظت محلول آمین، مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته و نتایج حاصل مورد تجزیه تحلیل قرار گیرد. همچنین در این تحقیق تعیین شرای بهینه استفاده از این پارامتر مورد توجه قرار گرفته است.
1 مقدمه
در حال حاضر یکی از منابع اصلی تأمین انرژی در جهان گاز طبیعی میباشد و بعد از نفت دومین و از نظر قیمت ارزانترین منبع تأمین انرژی جهت صنایع و مصارف خانگی مورد استفاده قرار دارد. گازهای طبیعی حاوی میعانات گاز - NGL - ، آب، نمک، گازهای اسیدی - دیاکسید کربن و سولفید هیدروژن - ، ترکیبات گوگردی و سایر ناخالصیهای دیگر میباشد. جهت استفاده از گاز طبیعی باید این ناخالصیها و میعانات گازی از گاز جدا شوند. یکی از دغدغههای اصلی در خصوص استفاده از گاز طبیعی پالایش آن و حذف گازهای اسیدی است، که عمدهترین آنهاسولفید هیدروژن و دیاکسید کربن میباشند. مقدار دیاکسید کربن باید کمتر از 2 مولی و سولفید هیدروژن کمتر از 4 ppm در گاز شیرین باشد. این ترکیبات جهت جلوگیری از مسمومیت ناشی از استنشاق آنها، مسائل زیستمحیطی، بالا بردن ارزش حرارتی گاز تصفیه شده و جلوگیری از فرآیند خوردگی در خطوط انتقال گاز، باید از گاز طبیعی حذف شوند. فرآیندهای زیادی در جهان جهت حذف گازهای اسیدی و ترکیبات گوگردی و شیرینسازی گاز مورد استفاده قرار گرفته شده است که عمده-ترین آنها شامل تماس گاز طبیعی با یکی از انواع محلولهای آلکانو آمینها میباشد. آلکانو آمینها به عنوان جذب کننده گازهای اسیدی اولین بار توس Bottoms - 1930 - توسعه داده شده است. متداولترین آلکانو آمینها استفاده شده در فرآیند شیرین سازی گاز عبارتاند از منو اتانول آمین - MEA - ، دیاتانول آمین - DEA - ، متیل دی اتانول آمین - MDEA - و تری اتانول آمین - TEA - هر کدام از این ترکیبات یک گروه هیدروکسیل و یک گروه آمین دارند که گروه هیدروکسیل باعث افزایش حلالیت در آب و کاهش فشار بخار میشود و گروه آمین خاصیت قلیایی لازم در محلول آبی را ایجاد کرده و باعث جداسازی گازهای اسیدی می-شود. در این تحقیق واحد شیرین سازی گاز آماک در یکی از مناطق نفت-خیز جنوب مورد بررسی قرار گرفته است و اثرات تغییر غلظت محلول دی-اتانول آمین بر فرآیند حذف گازهای اسیدی با استفاده از شبیه سازی توس نرمافزار HYSYS تجزیه و تحلیل شده است
2 شرح فرآیند
طرح آماک یک طرح زیست محیطی بوده و برای جمعآوری و انتقال گازهای ترش فشار پائین همراه نفت بوده که خروجی آخرین مرحله واحدهای بهرهبرداری استحصال نفت میباشد. گازهای ارسالی از ایستگاههای تقویت فشار ابتدا وارد لخته گیرها میشوند و در این مخازن که نقش جدا کننده فازی را ایفا میکنند، میعانات همراه جریان گاز از آن جدا میشوند. این میعانات سپس جهت جداسازی سولفید هیدروژن از آن به واحد شیرین سازی میعانات فرستاده میشود. در این واحد میعانات جداسازی شده از گاز طبیعی ترش، توس گاز شیرین خروجی کارخانه، در یک برج پر شده در واحد میعانات گازی، شیرین شده و سپس به واحدهای گاز گاز مایع ارسال میشود. گازهای خروجی از لختهگیرها به دو قسمت تقسیم شده و به سمت دو واحد شیرینسازی گاز مشابه هدایت میشوند که با توجه به مقدار گاز ورودی و شرای عملیاتی یک یا هر دو آنها در سرویس میباشند. جهت جداسازی هر چه بیشتر ذرات مایع و جامد همراه گاز ورودی به هر یک از واحدها ابتدا وارد یک جدا کننده فازی شده و سپس از یک فیلتر مخصوص عبور داده میشود. این حساسیت برای جداسازی ذرات مایع از گاز ورودی به برج جذب به خاطر این میباشد که ورود ذرات مایع همراه گاز در برج جذب باعث تشکیل و یا تشدید پدیده تولید کف 2 و پائین آمدن راندمان برج جذب و از سرویس خارج شدن واحد شیرین سازی میشود .گاز به اصطلاح خشک با ترکیب درصد مشخص - جدول - 1 در دمای 29 درجه سانتیگراد و فشار 28/5 بار از پائین وارد برج با 21 سینی می-شود و در حین حرکت به سمت بالا از بین سینیها با محلول آمینی که از بالای برج با فشار 29 بار و دمای 57 درجه سانتیگراد وارد می-شود، تماس پیدا کرده و در حین این تماس فرآیند جذب گازهای اسیدی توس محلول دیاتانول آمین انجام میگیرد. گازهای اسیدی با محلول آمین وارد واکنش شیمیایی میشود. این پیوندهای شیمیایی به شدت گرمازا بوده و در نهایت جهت خالص سازی مجدد محلول آمین در برج احیا باید به محلول گرما داده شود. واکنشهای درگیر در فرآیند جذب در جدول - 2 - ارائه شده است. این واکنشها با درجه حرارت پائین و فشار بالا به سمت راست - در برج جذب انجام میشود - و با کاهش فشار و افزایش درجه حرارت - در برج احیاء میشود - به سمت چپ گرایش مییابد. در این واحد جهت تصفیه گاز از محلول 30 درصد وزنی دیاتانول آمین استفاده شده است. در نهایت گاز شیرین از بالای برج جذب خارج شده و بعد از عبور از یک جدا کننده فازی و فیلتر، گاز شیرین خشک به سمت واحدهای گاز مایع ارسال میگردد. محلول آمین خروجی از پائین برج جذب، گازهای اسیدی را در خود جذب کرده که به آن آمین غنی3 گفته میشود. آمین غنی وارد یک جدا کننده فازی میشود و از آنجا که فشار عملیاتی این تانک حدود 4 بار است، آمین غنی دچار یک افت فشار شدید میشود که باعث خروج مقداری از گازهای اسیدی میگردد. آمین غنی خروجی از جدا کننده فازی برا شروع فرآیند احیا ابتدا وارد یک مبدل دو قلو شده که با آمین گرم خروجی از پائین برج احیا تبادل حرارت داده و با دمای حدود 90 درجه سانتیگراد وارد برج آمین4 می-گردد. این برج دارای 24 سینی از نوع5 میباشد.فشار عملیاتی پائین حدود 2 بار و بالا حدود 5/1 بار میباشد و دمای پائین برج توس دو عدد جوشآورنده6 که انرژی آن توس بخار آب تأمین میگردد گرم می-
شود آمین غنی از سینی 21 وارد میشود و با توجه به شرای دما و فشار برج، گازهای اسیدی از محلول آمین جدا شده و از بالای برج احیا به سمت واحدهای تولید گوگرد فرستاده میشود. آمین خروجی از پایین برج احیا که به نام آمین ضعیف شناخته میشود تنها شامل مقادیر جزئی گازهای اسیدی میباشد و جهت ادامه فرآیند شیرین سازی به فرآیند بر میگردد.
جدول 1 اجزای گاز ترش ورودی به واحد در دمای 36 درجه سانتیگراد و فشار
جدول 2 واکنشهای شیمیایی دیاتانول آمین با گازهای اسیدی
