بخشی از مقاله
چکیده
یکی از روشهای متدوال در پالایشگاههای نفتی و گازی و یا صنایع پتروشیمی افزایش ظرفیت واحدهای عملیاتی به منظور افزایش سود دهی واحد با استفاده از تجهیزات فرآیندی موجود با کوچکترین تغییر و در شرایط ایمن میباشد.
با توجه به نیاز روزافزون مصرف گاز، صادرات گاز و میعانات گازی کشور و همچنین ارائه میعانات گازی به عنوان خوراک و منبعی پایدار و ارزان به صنایع پتروشیمی، نیاز به افزایش ظرفیت در تمامی پالایشگاه های کشور به شدت احساس میشود در این تحقیق نیز به بررسی نحوه افزایش ظرفیت پالایشگاه چهارم پالایشگاه پارس جنوبی پرداخته شده است و روش علمی و عملی مناسبی برای آن پیشنهاد خواهد شد.
در این استراتژی واحدها و تجهیزات گلوگاهی معرفی و در خصوص نحوه شناسایی مشکلات احتمالی آن با کمترین انحراف از شرایط عملیاتی بحث خواهد شد. لازم به ذکر است به دلیل تنوع واحدهای موجود در پالایشگاه واحدهای کلیدی بررسی و به منظور تست عملی استراتژی پیشنهاد شده و موفقیت آن، از یک مدل دینامیکی که برای بخش گازی گسترش داده میشود، استفاده شده است.
مقدمه
میدان گازی پارس جنوبی یکی از بزرگترین میادین گازی جهان میباشد که بر روی خط مرزی مشترک ایران و قطر در خلیج فارس و در فاصله 100 کیلومتری ساحل قرار گرفته است بر اساس مطالعات مخزن و نتایج حاصل از حفاری چاههای اکتشافی برداشت روزانه تا 27 میلیارد فوت مکعب از میدان پیش بینی میگردد که این میزان در قالب تقسیم بندی بلوک های دریایی در قالب 22 فاز خواهد بود - 3 فاز جهت تولید LNG جمعا به میزان 8 میلیارد فوت مکعب در روز و تولید هریک از فازهای 19 گانه دیگر به میزان یک میلیارد فوت مکعب در روز - .
از آنجائیکه حجم سرمایه گذاری روی هر فاز این میدان بسیار بالا میباشد بایستی از طریق مدیریت مهندسی ارزش راهکارهایی را جستجو نمود تا بتوان با از دست ندادن زمان در رقابت با کشور قطر در برداشت بموقع از مخزن از حجم کل سرمایه گذاری در تمامی فازهای میدان کاست .
با توجه به نتایج بدست آمده از حفاری چاههای دریایی در صورت افزایش تعداد چاهها در هر فاز از میدان گازی پارس جنوبی میتوان بیش از یک میلیارد فوت مکعب گاز در هر روز برداشت نمود و یا با افزایش ظرفیت برداشت از هرچاه , ازتعداد چاهها کاهید تا در هزینه های سنگین ساخت و بهره برداری صرفه جویی حاصل گردد بالطبع با پیاده شدن هر یک از گزینه های مذکور میتوان درآمد ملی بیشتری کسب نمود و از توانی بالاتر در بازارهای بین المللی انرژی برخوردار گردید .
در این پروژه هدف بررسی فنی امکان افزایش ظرفیت پالایشگاه چهارم گاز پارس جنوبی به میزان تقریبی 10 درصد میباشد. در حال حاضر ظرفیت پالایشگاه چهارم 3900 MMCFD میباشد. این پالایشگاه شامل 3 فاز و ظرفیت هر فاز MMSCD 1300 میباشد. با توجه به افزایش 30 درصدی ظرفیت در حین مراحل ساخت پروژه پالایشگاه و مبهم بودن مدارک مربوط به تاثیر این افزایش ظرفیت بر سیستمهای ایمنی و شبکه فلر پالایشگاه و همچنین بررسی حداکثر پتانسیل افزایش ظرفیت مجدد برای آن، این مقاله تهیه شده است.
در این مدرک روند کلی انجام پروژه و کلیه اقدامات انجام شده در پروژه تشریح شده است. ابتدا روشهای افزایش ظرفیت بطور تفصیلی توضیح داده شده است. در این بخش به دلیل استفاده از مدل دینامیکی برای تعیین استراتژی افزایش ظرفیت مختصری در خصوص شبیهسازی دینامیکی و مزایای آن پرداخته شده است.
علاوه بر آن مراحل ساخت مدل دینامیکی مورد نیاز نیز توضیح داده شده است. در مرحله بعد استراتژی افزایش ظرفیت در ردیف های گازی و محدویتهای اساسی که در این بخش وجود دارد، تشریح شده است. با توجه به پیچیدگی و وجود مسایل اگزرژی در واحد 105 به عملکرد توربواکسپندر پرداخته شده است. محاسبات بازده مکانیکی و هیدرولیکی اکسپندر و کمپرسور در دو استراتژی اتخاذ شده، بهنگام افزایش ظرفیت ارایه شده است.
مروری بر روش های افزایش ظرفیت
به منظور افزایش ظرفیت واحد نیاز به بررسی اسناد و مدارک فنی واحد جهت شناسایی گلوگاههای فرآیندی است که توسط تجهیزات و وسایل ابزاردقیق به واحد دیکته می شوند. همچنین علاوه بر ظرفیت تجهیزات، اهداف و spec های تعیین شده برای محصولات، رعایت مسایل و قواعد ایمنی و کنترلپذیری و انعطاف پذیری واحد و شرایط عملیاتی جدید نیز جزء پارامترهایی است که می بایست در افزایش ظرفیت به آن دقت نمود.
علاوه بر رجوع به اسناد و مدارک فنی و استخراج محدودیتهای فیزیکی و فنی، به منظور بررسی تعامل و تداخل تجهیزات با همدیگر می بایست از امکانات دیگری بهره گرفت تا به محدویتها و گلوگاههای واقعی در واحد شناسایی گردد و در صورت بروز مشکل اقدامات اصلاحی را پیش بینی نمود. یکی از این وسایل، واحدهای در حال عملیات می باشد. بدین معنی[1] که به منظور بررسی تعامل شرایط عملیاتی جدید، می توان در شرایط کاملاً کنترل شده از خود واحد استفاده نمود.
مزیت عمده استفاده از واحدهای در حال عملیات آن است که در خصوص نتایج بدست آمده شک و شبههای با قی نمیماند. اما استفاده از یک واحد واقعی و در حال عملیات مشکلاتی را به همراه خواهد داشت و نیاز به انجام تست ران، سعی7]وخ-[2طا، تلفات محصول و رعایت برخی ملاحظات ایمنی و فرآیندی و در نظر گرفتن حواشی ایمنی دقیق است.
برای رسیدن به حالتی که از نظر عملیاتی ایمن بوده و خواسته های افزایش ظرفیت را برآورده سازد، نیاز به تست رانها متعددی است و در برخی موارد علاوه بر نرسیدن به شرایط مطلوب و پایدار، این آزمونها می تواند[1] تجهیزات را درشرایط سختی قرار دهد و واحد را به سمت از کار اندازی اضطراری و ناپایداری سوق دهد.
از سوی دیگر استفاده از یک واحد حرکتی واقعی غیر بهینه بوده و درهر مرحله ممکن است با محدودیتها و مشکلات تازه ای روبرو شده که در بیشتر موارد نمیتوان براحتی و سریع دلیل و منشاء اصلی آن را کشف و استنتاج نمود و برای حل موقت آن، راهکارهای غیر بهینه و عجولانه ای اتخاذ خواهد شد. لازم به ذکر است گروه مهندسین بهرهبرداری در طول تجربه شغلی خود، با موانع موجود آشنایی کافی دارند[2-7]و این میتواند در کنار محاسبات اصولی و مهندسی نقش بسزایی در افزایش ظرفیت داشته باشد.
در گذشته برای بررسی افزایش ظرفیت از روشهای قدیمی بهره گرفته میشد. در این روش تجهیزات اصلی در شرایط جدید افزایش ظرفیت مورد بررسی و محاسبات مجدد قرار میگرفتند و بسیاری از محاسبات به صورت دستی انجام میگرفت و در بیشتر موارد تنها به اسناد واحد در خصوص حداکثر ظرفیت تحت عنوان Over Design و یا Turn Down margin اکتفا میشد. اما با پیدایش مدلهای ریاضی مناسب و نرم افزارهای مطلوب، واحدهای مهندسی میتوانند مشابه حالت طراحی به این نرم افزارها رجوع کند و نتایج مطلوب را از میان چندین گزینه مختلف انتخاب نمایند
استفاده از مدل های ریاضی نیز بسته به کاربرد آنها به دو دسته تقسیم می شوند .
مدل های ریاضی
مدل های ریاضی شامل دو مدل مبتنی بر حالت پایا و مدل مبتنی بر حالت پایا میباشد و تفاوت اساسی مدلهای مبتنی بر حالت پایه با مدلهای مبتنی بر حالت پویا، این است که شرایط هیدرولیکی در کنار محاسبات موازنه جرم و انرژی و تعادلات فازی و ترمودینامیکی در مدل مبتنی بر حالت پویا همزمان صورت میگیرد و در مدلهای مبتنی بر حالت پایا، هیدرولیک باید بصورت استاتیکی و دستی اعمال گردد.
استفاده از مدل بر پایه حالت پایا علاوه بر حجم محاسباتی بالا و سعی و خطای فراوان می تواند با شرایط واقعی تفاوت های زیادی داشته باشد و این اختلاف می تواند با تکرار شرایط و سعی و خطا کم کاهش یاید.
