بخشی از مقاله
چکیده:
در طی فرآیندهای پالایش مقدار زیادی گاز و مواد سوختی بدون استفاده مستقیما و از طریق فلر وارد اتمسفر می شود. گازهای فلر سرمایه کشور به شمار می رود و اگر از هدر رفتن آن جلوگیری نشود، علاوه بر این که انرژی هدر داده میشود، به آلوده شدن هوای کشور نیز دامن زده میشود و از این رو ضرورت توجه به ارتقا و بهینهسازی سیستم های فلرینگ مهم قلمداد می شود.
تاکنون روش ها و ایده های مختلفی برای کم کردن و بازیابی گازهای فرستاده شده به فلر ارائه داده شده که در اصل بیشتر به کاستن از تولید گازهای ارسالی منجر شده است اما می توان با طراحی بخش های هدفمند، گازهای ارسالی به فلر را به محصولات مهم و با ارزش اقتصادی بالا تبدیل کرد. در این مقاله با استفاده از نرم افزار هایسیس به شبیه سازی و ارزیابی اقتصادی فرآیند جی تی ال برای جریان گازی با دبی8/176 میلیون فوت مکعب اختصاص داده شده است که نتیجه حاصله معادل با 116 بشکه جی تی ال در روز می باشد.
مقدمه
با توجه به حجم قابل توجه گازهای همراه که به طور عمده درتاسیسات نفت و گاز به دلایل متعددی از جمله عدم وجود سیستم جمع آوری گاز، اقتصادی نبودن جمع آوری ناشی ازپراکندگی و دور دست بودن میادین و یا کم بودن مقدار گاز تولیدی، کیفیت گاز تولیدی و عدم امکان مصرف گاز توسط مشترکین سوزانده می شوند، می توان جهت جلوگیری از هدر رفت سرمایههای کشور و در عین حال کنترل آلایندهای زیست محیطی و اثرات جبران ناپذیر و بلند مدت آنها به ویژه انتشار گازهای گلخانهای تدابیر مناسبی اندیشید.
یکی از این روشها اعمال روشهای بازیابی گاز فلر به جای سوزاندن و تبدیل آن به فراوردههای با ارزش همانند فرآوردههای میان تقطیر و میعانات گازی است.[5-1] این امر علاوه بر جنبههای زیست محیطی از نقطه نظر اقتصادی و اهمیت تامین انرژی کشور دارای ارزش تعیین کنندهای می باشد. این را هم باید در نظر بگیریم که کشور ایران یکی از ثروتمندترین کشورهای جهان از لحاظ منابع طبیعی زیرزمینی می باشد. بنابراین ما نباید فقط از سیاست های حمایتی در بخش انرژی در کشور استقبال کنیم چون این امر باعث اتلاف منابع انرژی کشور می شود که در درازمدت برای کشور زیان آور است. به خاطر همین امردر زمان کنونی بهینه سازی و مدیریت مصرف انرژی نه تنها مهم شده است بلکه به یک ضرورت تبدیل شده است که با استفاده از روش های نوین و به صرفه مانند تکنولوژی - Gas- To-Liquid - GTL می توان گام های موثری در این زمینه برداشت.
در این فرایند تغییر حالت گاز طبیعی از فاز گازی شکل به فراورده هایی در فاز مایع منجر به آزادسازی مقادیر قابل توجهی انرژی می شود. از طرف دیگر جریان های متعدد گرم و سرد در این فرآیند دارای اختلاف درجه حرارت قابل توجهی است. بنابراین فرآیند GTL به شدت انرژی زاست و توانایی تولید مقادیر قابل توجهی انرژی مازاد برنیاز خود را دارد و حتی امکان تاسیس نیروگاه برق در کنار آن وجود دارد، به عبارت دیگر واحد GTL نه تنها از منظر انرژی خوکفاست بلکه می تواند تولید کننده نیز باشد.
یکی از عواملی که تاکنون مانع از گسترش فن آوری GTL شده است، قیمت تمام شده محصولات آن است که امکان رقابت با دیگرمحصولات پالایشگاهی را نداشته است. قابل ذکر است که با پیشرفت هایی که اخیرا در این صنعت صورت گرفته، هزینه سرمایه گذاری اولیه این واحدها کاهش یافته است و انتظار می رود با توجه به روند رشد تقاضا برای محصولات نفتی و افزایش قیمت آن، این مشکل نیز برطرف گردد.
البته در مورد بازارهای داخلی باید توجه کرد که با روند رو به رشد تقاضای محصولات پالایشگاهی در داخل کشور و نیز نیاز به واردات این محصولات در کشور، اجرای طرح هایی از این دست می تواند مانع خروج ارز از کشور شود. در نهایت ای که فناوری GTL از دو جنبه در مباحث بهینه سازی انرژی مهم جلوه می کند. نخست آن که این فن آوری در زمینه حامل های انرژی می باشد. ماده اولیه آن گاز طبیعی و محصولات آن نیز سوخت های مایع است. اهمیت دیگر مربوط به فرآیندهای داخلی و جریان های سرد و گرم موجود در آن است.
فرآیندGTL به طور خلاصه شامل سه مرحله است:
-1 تولید گاز سنتز - : - Synthesis Gas در این مرحله با استفاده از روش های موجود همچون تغییر مولکولی با بخار - - Steam Reforming، اکسیداسیون جزئی - Partial - Oxidation، ریفورمینگ خودگرمایی - Auto Thermal - Reforming متان و اکسیژن ترکیب شده و گاز سنتز درست می شود. در واقع، گاز سنتز ترکیبی از هیدروژن و اکسید GTL موجود در سطح جهان معمولا %50 تا %75 از ترکیبات هر بشکه گازوئیل ، %40 تا %15 نفتا یا نفت سفید و %10 باقی مانده LPG و فرآوردههای ویژه چون پارافین و روانکارها است.
ذکر این مطلب لازم به نظر می رسد که فرآورده های نهایی به دست آمده از این فرآیند اکثرا معادل فرآورده های نفتی حاصل از برج تقطیر پالایشگاه های نفت خام است که در دامنه اگرتکنولوژی جی تی ال از لحاظ قیمت بهینه باشد باید قیمت سرمایه گذاری اولیه و عملیات را در هر مرحله کاهش داد.
بخش تجربی -1 واحد: GTL
اولین گام جمعآوری کلیه گازهای دورریز میباشد که بهعنوان جریان گاز خوراک ورودی به واحد جی تی ال پالایشگاه مورداستفاده قرار میگیرد. گازهای دورریز ابتدا باید قبل از ورود به ریفرمر و تبدیلشدن به جی تی ال به واحد شیرین سازی وارد شوند زیرا گازهای گوگردی باعث آسیب دیدن کاتالیست ها و راکتورها و تجهیزات میشوند.
1-1 شبیه سازی واحد شیرین سازی
این واحد شامل یک برج جذب و برج عریان سازی به انضمام مبدلهای حرارتی ولولههای رابط و دستگاههای جداکنندهی گازترش میباشد. در ابتدا گاز از پایین برج جذب واردشده و آمین از بالای برج میریزد. گازهای ترش توسط محلول آمین، جداشده و گاز شیرین از بالای برج خارج میشود. آمین خروجی از برج جذب حاوی گازهای ترش میباشد که ابتدا وارد فلاش تانک شده و گازهای سبک جذبشده جدا میشود.
سپس وارد مبدل حرارتی آمین-آمین میشود. آمینی که از برج عریان کننده خارج میشود دمایش بالاست و با آمین خروجی برج جذب تبادل حرارت کرده ضمن سرد کردن، خود نیز مقداری حرارت جذب میکند و بعدازآن وارد برج عریان سازی میشود و گازهای ترش و بخارآب خارج میشود. قسمت اعظم بخارآب در کندانسورتبدیل به آبشده و بهعنوان مایع برگشتی به برج برمیگردد. آمین احیاشده پس از گذشتن از مبدل آمین-آمین توسط کولر تا دمای حدود 100 درجه فارنهایت سرد میشود. اگر درجه حرارت آمین از این حد بیشتر باشد قدرت جذب گازهای اسیدی در آمین کم میشود.
شکل-1 مراحل گوگردزدایی
2-1 شبیه سازی واحد: GTL
با توجه به اینکه تهیه اکسیژن بهمنظور اکسیداسیون گاز طبیعی روشی هزینهبر است وبادرنظرگرفتن این مطلب که آب بهعنوان یکی از محصولات جانبی اکثر فرآیندهای پالایشگاه و بهخصوص فرآیند فیشر-تروپش میباشد اکسیداسیون گاز طبیعی به کمک آب به دلیل در دسترس بودن آب انتخاب میشود. یک راکتورتبدیلی با تعریف واکنش اکسیداسیون انتخاب میشود.
CO +3H2 CH4 + H2O
+298 k = 205.92 KJ/mol
2CO +2H2 CH4 + CO2
H298 k 247.32 KJ/mol
اکسیداسیون گاز طبیعی فرآیندی گرماگیراست که با تزریق جریانی گرمایی مناسب علاوه بر تنظیم دمای جریان خروجی رآکتور میزان تبدیل نهایی نیز افزایش پیدا میکند.
