بخشی از مقاله
چکیده:
همزمان با رشد نیاز به انرژي و به تبع آن انتشار روزافزون آلایندهها، در کنار تصویب قوانین سختگیرانه در رابطه با حد مجاز آلایندههاي موجود درگازهاي خروجی از اگزوز وسایل نقلیه، لزوم استفاده از سوختهایی که داراي حداقل اثرات آلودگی و در عین حال داراي حداکثر بازدهی باشند، بیش از پیش احساس میشود. امروزه از گاز طبیعی به عنوان سوخت وسایل خانگی و صنعتی، نیروگاهی براي تولید برق، ماده اولیه در صنایع شیمیایی/پتروشیمی و ... استفاده میشود. در کنار امکان استفاده از گاز طبیعی براي تولید ترکیباتی مانند گاز طبیعی فشرده شده - CNG - و یا گاز طبیعی تحت فشار مایع شده - LNG - ، کاربردهاي جدیدي از این ماده در تولید ترکیباتی نظیر متانول و ديمتیلاتر - DME - که به عنوان سوخت خودروها میتوانند مورد مصرف قرار گیرند، نیز در حال توسعه میباشد. با توجه به کاربردهاي بالقوه و گستردة DME و ذخایر غنی ایران از گاز طبیعی، پژوهش در زمینه تهیه اقتصادي این ماده منطقی به نظر میرسد. در این مقاله، ابتدا پیرامون ویژگیهاي DME به عنوان جایگزینCNG و فرایندهاي تولید DME توضیحاتی ارایه میشود و سپس ملاحظات اقتصادي مربوط به آنها، بازار عرضه و تقاضا و امکان جایگزینی آن بجاي سوختهاي متداول مورد بررسی قرار میگیرد.
واژههاي کلیدي: گاز طبیعی فشرده- -DME متانول- محیط زیست- برآورد فنی-اقتصادي
-1 مقدمه
روند رو به رشد مصرف نفتخام و کاهش ذخایر آن و اهمیت یافتن گاز طبیعی به عنوان یک منبع انرژي در طول سالیان اخیر و مطالعه، طراحی و اجراي طرحهاي بزرگ منطقهاي و بینالمللی براي بهرهگیري هر چه بیشتر از آن، گاز طبیعی را به عنوان یکی از متغیرهاي مهم بینالمللی تبدیل کرده است. متاسفانه بخش بزرگی از مخازن گاز طبیعی دور از بازار مصرف قرار دارند که انتقال و بهرهبرداري از آنها را با مشکل مواجه میکند. انتخابهاي متعددي براي انتقال و تبدیل گاز طبیعی وجود دارد. به دلیل نیازهاي گوناگون خریداران و تفاوت زیاد مسیرهاي صادراتی تا بازار مصرف این ماده باارزش، آشنایی با همه این انتخابها داراي اهمیت زیادي است.
این کار به کشور ما اامکان میدهد که از این منابع طبیعی باارزش خود بهترین بهرهبرداري را بعمل آورد. تبدیل شیمیایی گاز طبیعی به مواد شیمیایی و یا سوختهاي مایع باارزش یکی از مسیرهاي انتقال گاز طبیعی به مناطق دوردست میباشد.یکی از محصولات تبدیل شیمیایی گاز طبیعی با این ویژگیها، ديمتیلاتر - DME - میباشد. بنابراین، یکی از راههاي استفاده هر چه بیشتر از منابع گازي و غلبه بر بحران انرژي و آلودگی در قرن حاضر استفاده از ديمتیلاتر به عنوان یک سوخت پاك میباشد .[1]
-2 روشهاي انتقال یا تبدیل گاز طبیعی [2]
در حال حاضر، گاز طبیعی بعنوان سوخت خانگی و صنعتی، سوخت براي تولید برق، ماده اولیه صنایع شیمیایی و پتروشیمی مصرف میگردد. بدین منظور چند روش عمده براي انتقال گاز طبیعی به بازار بکار میرود که در شکل 1 گزینه مناسب بر اساس حجم انتقال و فاصله نشان داده شده است.
روش اول: تبدیل به برق و انتقال آن با کابل است که براي فاصلههاي نسبتاً کوتاه و مقادیر نسبتاً کم گاز مناسب میباشد.
روش دوم: برخلاف نفتخام چون محتوي انرژي گاز طبیعی بر واحد حجم آن بسیار پایین است، روش انتقال به صورت خط لوله گران تمام میشود و این روش فقط براي فواصل نسبتاً کوتاه و بازار پیراموناش اقتصادي است - کمتر از 2500 کیلومتر -
روش سوم؛ تبدیل شیمیایی، با استفاده از تبدیل شیمیایی میتوان گاز طبیعی را به مواد شیمیایی و یا سوختهاي مایع مانند بنزین، دیزل - روش - GTL و ديمتیلاتر - DME - تبدیل نمود و به این طریق علاوه بر سهولت در نقل و انتقال گاز طبیعی باعث ایجاد ارزش افزوده بالایی نیز گردید.
روش چهارم: در صورتی که میزان مصرف گاز طبیعی براي فواصل خیلی دور مقدار زیادي باشد، انتقال آن به صورت گاز طبیعی مایع - LNG - بهترین گزینه است.
روش پنجم: فشردهسازي گاز. گاز فشرده شده - CNG - معمولاً در شهرهاي عمده براي تاکسیها و اتوبوسها استفاده میشود.مسائل عمده زمان طولانی پرکردن و دامنه محدود یک مخزن سوخت است.
-2 اهمیت تبدیل گاز طبیعی به دي متیلاتر
ديمتیلاتر، به عنوان سادهترین اتر با فرمول شیمیایی CH3-O-CH3، گازي بیرنگ و غیر سمی است و به سادگی در فشارهاي متوسط به مایع تبدیل میشود و انتقال آن بسیار ساده است. از نظر خواص فیزیکی شبیه به LPG است؛ لذا با تغییر اندکی در جنس آببندي واشرها و تنظیمات وسایل گازسوز میتوان از کلیه تجهیزات بکار رفته در گاز مایع، براي نگهداري و انتقال ديمتیلاتر استفاده کرد. از این رو میتوان از آن به عنوان یک ماده سوختی مناسب در وسایل گازسوز مانند اجاق خوراكپزي نیز استفاده کرد.
این ماده به لحاظ زیست محیطی کاملاُ سازگار است، به نحوي که در حال حاضر در کپسولهاي اسپري مواد در تماس با بدن انسان به کار میرود. به دلیل عدم وجود پیوندهاي کربن-کربن و نیز دارا بودن محتوي اکسیژن زیاد، انتشار دود و ذرات معلق از آن بسیار کم است. همچنین عدم وجود گوگرد و آروماتیک در آن، یک عامل کلیدي در خواص برجسته آلایندگی کم هواي آن میباشد.به دلیل اثرات تخریبی ترکیبات CFC بر لایه ازن و ممنوع شدن استفاده از آنها در بسیاري از کشورها، ديمتیلاتر میتواند جایگزین مناسبی به جاي این ترکیبات باشد، از این رو DME بصورت جایگزین CFC در چرخههاي سرماساز نیز مورد استفاده قرار گرفته است .[6-9]
-3 کاربرد DME به عنوان سوخت
روشن است که اختراع موتورهاي درونسوز در قرن نوزدهم انقلابی را در حمل و نقل ایجاد کرد و در این میان موتورهاي دیزلی جایگاه ویژهاي را دارا بوده و هستند. متاسفانه موتورهاي دیزلی با وجود کارایی گرمایی بالا بسیار آلاینده هستند. ديمتیلاتر را به واسطه عدد ستان بالا 55 - تا 60 به جاي 38 تا 53 نفتگاز - میتوان یک جایگزین مناسب براي نفتگاز به عنوان سوخت موتورهاي دیزل در نظر گرفت 4] و .[5 همانطوري که از شکل 2 مشخص است، ديمتیلاتر از لحاظ میزان پاکیزگی و عدد ستان برتر محسوسی نسبت به سایر سوختهایی نظیر متان، متانول، پروپان و سوخت دیزل از خود نشان میدهد.مزیتهاي دیگر استفاده از DME بجاي CNG به عنوان سوخت حامل عبارتنداز:
- استفاده از DME به عنوان سوخت، استارت سرد خوبی دارد و با %35 محتوي اکسیژن شعله بدون دود دارد.
- حمل و نقل و استفاده از CNG به عنوان سوخت نیازمند مخازن سنگین بوده و هزینه فشردهسازي، انبار کردن و جابجایی هنگفت است.
- گاز طبیعی عدد ستان بسیار پایین دارد - شکل . - 2 بنابراین کارایی آن هنگام کار مستقیم در موتورهاي دیزل بسیار ضعیف است و بدین سبب تغییراتی در موتور ضروري است.
