بخشی از مقاله
چکیده
در سال های اخیر در نتیجه افزایش قیمت اتان توجه به فرایندهایی که دارای عملکرد فنی و اقتصادی مناسب تری هستند بیشتر شده است. در این پژوهش دو فرایند CRR و CRYOMAX برای بازیابی اتان یک خوراک گازی از میدان های جنوبی ایران شبیه سازی شده و از نظر فنی و اقتصادی مورد بررسی قرار می گیرند. نتایج نشان داد که فرایند CRR میزان اتان بیشتری را بازیابی می کند اما هزینه ساخت و عملیاتی بیشتری نسبت به فرایند CRYOMAX دارد.
مقدمه
تا قبل از سال 1960 مایعات گازی یا NGL از متان جدا نمی شدند. متعاقب پیشرفت در صنعت نفت و گاز و احساس نیاز وابسته به ترکیباتی مانند اتان و اجزاء سنگینتر تلاش های انجام شده در طی چند دهه منجر به ارائه تکنولوژی ها و فرایندهای متعددی در این زمینه گردید. در اوایل 1960 فرایند جذب توسط نفت سرد شده معرفی و شروع به کار کرد. در دمای 40oF فرایند جذب توسط نفت سرد شده میتوانست %40 از اتان و %90 از پروپان را بازیابی کند. با ورود اکسپندرهای دما پایین در این صنعت در سال 1964 یک جهش اساسی در فرایندهای گاز ایجاد شد.
در سال 1970 فرایندهای اکسپندر فرایندهای غالب در تولید NGL ها بودند. این فرایندها بازدهی مناسبی در بازیابی اتان و پروپان دارند. تا سال 1990 در آمریکا %42/5 از فرایندهای تولید NGL فرایندهایی بود که در آن ها از اکسپندر استفاده میشد و استفاده از فرایند جذب توسط نفت سرد شده %32 کاهش پیدا کرد .[3] در این مقاله دو فرایند CRR و CRYOMAX برای خوراک گازی یکی از میدان های جنوبی ایران شبیه سازی شده و از نظر فنی و اقتصادی با یکدیگر مقایسه شده و فرایند مناسب معرفی می شود.
روش و مراحل تحقیق
فرایند CRR در سال 1989 توسط کمپبل و همکاران در طراحی و ساخته شد.[4] این فرایند قادر به عملکرد مناسب در برابر خوراک گازی ورودی که حاوی مقادیر قابل توجهی CO2، بدون جامد شدن CO2 می باشند که برای این منظور در این فرایند جریان خوراک ورودی به دو قسمت تقسیم میشود. در این فرایند یک کمپرسور و یک کندانسور به بالای سیستم تعبیه شده است تا با استفاده از گاز باقیمانده یک جریان برگشتی سرد برای دی متانایزر بوجود آید. در این فرایند بازیابی بالای اتان - بیشتر از - %99 قابل دست یابی می باشد.
یکی از راه های دست یابی به میزان بالای بازیابی اتان با همان فشار عملیاتی دی متانایزر ، ایجاد یک خوراک سبک - شامل اجزی سبکتر از اتان - در بالای ستون دی متانایزر میباشد. در این فرایند با استفاده از این تکنیک قسمتی از گاز باقیمانده را مایع می کنند و دوباره به عنوان خوراک بالایی وارد برج میکنند.[5] شکل 1 نمودار جریانی این فرایند که برای شبیه سازی استفاده شده است را نشان میدهد.
فرایند CRYOMAX به عنوان فرایند جدا سازی برودتی اتان از جریان گاز طبیعی و مقاوم نسبت به تشکیل دی اکسید کربن جامد، توسط هنری پارادوسکی ارایه شد.[6] ساختار ارایه شده از نمودار جریانی فرایند CRYOMAX در شکل 2 نشان داده شده است .[6] در قسمت پایین برج دی متانایزر سه جریان جریان از آن خارج و وارد مبدل میگردد و گرم میشوند و سپس وارد برج می گردند. هر کدام از این جریان ها نقش یک ریبویلر جانبی دارند. مبدل استفاده شده در این فرایند از نوع می باشد.
ارایه و تحلیل نتایج
مشخصات خوراک استفاده شده برای شبیه سازی فرایندها در جدول 1 آورده شده است. برای بررسی فنی این دو فرایند، اثر خوراک ورودی، انرژی مصرفی و بازدهی فرایند بر میزان بازیابی اتان مطالعه می شود. شکل 3 اثر فشار خوراک ورودی بر اتان بازیابی شده در فرایندهای CRR و CRYOMAX نشان می دهد. همانطور که در این شکل دیده می شود فرایند CRR نسبت به فشار خوراک ورودی حساسیت کمتری دارد و به ازای هر فشار ورودی میزان اتان بیشتری را بازیابی می کند. در فشارهای بالاتر از 1200 Psia حساسیت هر دو فرایند نسبت به فشار خوراک کمتر می شود.
اثر انرژی مصرفی بر میزان اتان بازیابی شده برای هر دو فرایند در شکل 4 نشان داده شده است. مقایسه دو نمودار شکل 4 نشان می دهد که به ازای دست یابی به میزان یکسان بازیابی اتان انرژی مصرفی در فرایند CRYOMAX بیشتر است. شکل 5 اثر بازدهی فرایندی بر میزان بازیابی اتان را نشان می دهد. بازیابی اتان برابر نسبت مول اتان در محصول به مول اتان در خوراک ورودی است و بازدهی فرایند نیز به صورت نسبت میزان تولید اتان به انرژی لازم برای تراکم در کمپرسورها تعریف میشود.[7] با توجه به شکل 5 فرایند CRR به ازای هر میزان بازیابی اتان بازدهی فرایندی بیشتری نسبت به فرایند CRYOMAX دارد.
