مرکز پایان نامه - پروژ های دانشجویی ...
 
لینک دوستان
1

زياد به ما اين اجازه را مي‌دهند را درغلظتهاي پايين حذف ‌كنيم، بدین صورت که ولتاژهاي سلول در دانسيته‌هاي پايين جريان مورد نياز در اين مقدار كم H2s كمتر از 0.25v مي‌باشد. بيوفيلتر ميتواند هم برای غلظت­های پایین و هم بالاي گاز  مورد استفاده قرار گیرد و بازده این سیستم­ها حدود 98% می­باشد و بطور متوسط دوره فعالیت آن 170 روز خواهد بود.

بيشتر بوي نامطلوب پساب‌ها از تجزيه بي‌هوازي فاضلابها صورت مي‌گيرد که اين بوي نامطلوب غالباً از فاضلاب‌هاي صنعتي (حلالها، تركيبات آلي فرار) يا فاضلاب‌هاي گوگردي مي‌باشد.

تركيبات زیادی در پساب‌هاي كارخانه‌جات مشاهده مي‌شوند كه شامل تركيبات نيتروژن - سولفور، اسيدهاي آلي، آلدهيدها و كتونها می باشد و از همه مهمتر  (سولفيد هيدروژن) كه به وفور ديده مي‌شود و منشأ اصلي آن در پسابهاي كارخانجات و شهرماست.

سولفيد هيدروژن به دو صورت تشکیل می گردد يكي با استفاده از احيا سولفيت ودیگری دي ‌سولفوراسيون تركيبات آلي محتوي سولفورمی باشد. واحدهاي در تماس گاز و مايع در حذف گازهاي نامطبوع و جذب آنها كاربرد خواهند داشت و اين روشها در سيستم‌هاي متداول توسط برجهاي پرشده[1]،پاششي[2] و برجهاي بيولوژيكي[3] , انجام مي‌شود. اين چنين سيستم‌ها براي فراهم كردن سطحي كه امكان انتخاب ماده گذرنده را داشته باشد از سیستمهای Packing ويا به صورت سيستم‌هاي پاششي استفاده خواهند کرد. یک روش دیگر که امروزه از آن استفاده می­شود غشاء است. سيستم غشايي شامل آماده سازي يك سطح تماسي ثابت براي جذب تنظيم شدت جريان‌ها و كاهش عنليات (زماني) و هزينه تمام شده براي اين كارمی باشد. معايب اصلي استفاده از غشاء علاوه بر اينكه مقاومت در برابر انتقال جرم را افزايش مي‌دهد مي‌تواند اثرات زيانباري بر روي سرعت كلي انتقال جرم داشته باشد. مزایا و معایب استفاده از غشاء بطور مختصر در جدول (1) مورد بحث و بررسی قرار  گرفته که با توجه به مزایای آن می­توان از معایب آن چشمپوشی کرد.

همچنين بازده بالا براي حذف  در اين سيستم‌ها توسط عملكرد فاكتورهاي از قبيل خالی كردن، كف كردن و طغيان كردن محدوده مي‌شود يا به عبارتي كنترل مي‌شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول 1: معایب و مزایای استفاده از غشاء

مزایا

معایب

جدا بودن فازهای مایع و گاز

افزایش مقاومت غشاء در طول غشاء

سطح تماس ثابت

امکان برگشت جریان گاز

طراحی بسیار ساده و آسان

امکان رسوب غشاء

وزن کم و سطح انتقال جرم بالا

طول عمر محدود غشاء

عدم وجود قسمت­های متحرک

محدود شدن مراحل تعادل بواسطه تحمیل اختلاف فشار

 

1- استفاده از غشاء توخالی پلی­پروپیلن:

يك غشاء فيبري توخالي از پلي‌پروپيلن (HF) مي‌تواند براي جذب و حذف  از جريان گاز مورد استفاده قرار گيرد. ماداميكه محلول   به صورت ناهمسو[4] درحفره‌هاي فيبري در جریان باشد و خوراك درون پوسته کناری غشاء نمونه در جریان باشد، نيروي محركه انتقال جرم، اختلاف غلظت برقرار خواهد بود و حذف صورت می­گیرد. اين فرآيند براي حذف حدود  از  در غلظت  و pH-13 از فاز گاز در يك بار عبور كردن از غشاء موثر خواهد بود. فرآيند

خواص اصلي اين سيستم‌هاي غشايي شامل فراهم آوردن سطح ثابت براي جذب، تجزيه از شدت جريانها و كاهش عمليات و پايين آوردن هزينه نگهداري به علت نبودن قسمت‌هاي متحرك خواهد بود.

از معايب اصلي غشاء‌هاي جاذب افزايش مقاومت در برابر انتقال جرم[5] مي‌باشد كه توسط غشاء اعمال مي‌شود و مي‌تواند اثرات زيانباري بر روي سرعت كلي انتقال بگذارد. اين نوع غشاء‌ها كاربردهاي متفاوتي دارند مي‌توانند براي اكسيژناسيون خون[6]، براي جذب تعدادي از اسيدها و گازهاي آلكالين از قبيل؛ دي اكسيدكربن، سولفور، آمونياك و غيره از درون حلالهاي مختلف يا حلالهاي آبي (آب، سود، و ) بکار گرفته شوند.

براي جذب از غشاءهاي با اندازه حفرات micro استفاده مي‌شود كه مي‌تواند براي حذف گازهاي نامطلوب بدون هيچ مشكلي در سيستم‌هاي متداول استفاده شود. اين قبيل سيستم‌ها حذف دریک فاز گاز و جاذب مايع در جريان متقابل در آن طرف غشاء رخ مي‌دهد ودر این سیستمها انتقال جرم گاز مايع در دهانه حفرات غشاء صورت مي‌گيرد. غشاء‌هاي جاذب ارائه شده در تكنولوژي‌هاي متداول يك مزيت به حساب مي‌آيند.

در اين قسمت؛ يك غشاء متخلخل آبگريز[7] كه تحت فشار با يك مايع كه از ورود آن به غشاء جلوگيري مي‌شود قراردارد. براي اين منظور از يك گاز با فشار  استفاده شده است كه اگر فشار از  بيشترباشد گاز به درون مایع واگر کمتر باشد مایع به درون گاز نفوذ می کند که در شکل (1) نشان داده شده است. 

شکل 1: شمای کلی از نحوه تماس فاز مایع و گاز و انتقال جرم بین آنها با وجود اختلاف فشار

2-  استفاده از غشاء الکترو شیمیایی:

از يك غشاء الکترو شیمیایی بهبود یافته با گاز زغال سنگ نیز می­توان برای جداسازی گاز استفاده کرد. از این سیستم هم برای حذف  و هم برای حذف  می­توان استفاده کرد. عنصر هيدروژن دراین فرآيند بسیارغني مي‌باشد در كاتد و بخار سولفوردرآند تولید و خارج مي‌شوند .بازده متوسط حذف  بالاتر از 90% در هر مقدار ورودي خواهد بود، بازده‌ کلی جريان نزديك 100% در غلظتهاي زياد جريان ورودي خواهد بود. كاهش قابل توجه سطح  در مقايسه با كاهش  در مقايسه با كاهش  بيشتر مورد توجه قرار مي‌گيرد.

پيل سوختي كربنات ذوب شده (MCFC) (Molten carbonate fuel cell)، مواد مي‌توانند منحصراً مورد استفاده قرار گيرند واکنش در (MCFC) در دماي عملياتي  با غلظتهاي پايين  که شامل كاتد Nio می باشد صورت می گیرد.

 در غلظتهاي بالا درحدود  باید عملیات در دماي عمايات بسيار پايين‌تر است تقريباً  براي جلوگيري از ذوب شدن كاتد سولفيد نيكل (نيكل سولفيد شده) استفاده می کنند.  به طور ذاتي يك جريان گازي خام مي‌باشد بايد ابتدا توسط مراحل قابل قبول جذب شود. يك فرآيند جداسازي غشاء الكترو شيميايي در دماي بالا در شكل (2) نشان داده شده است. اين فرآيند مزاياي نسبت به روشهاي حذف ديگر دارد چون اين روش در نزدیکی نقطه تبخير زغال سنگ قابل اجرا خواهد بود.

شکل 2: شمای فرایند جداسازی گاز  در یک غشاء الکتروشیمیایی

فرآيند تميز كردن گاز ترش (coal gas كه داراي محتوي  می باشد) با عبور از روي كاتد به صورت ذره‌اي صورت مي‌گيرد. در اينجا بهترین كاهنده اسيد لوئيس(که یک الكترون‌پذيرمی باشد)  خواهد بود در اين قسمت  تحت تأثير خواهد بود و به صورت

(1)

غشاء محتوي يون سولفيد براي انتقال و كاهش يون سولفيد از ميان غشا به سمت آند در حالت مذاب عمل خواهد كرد. در اينجا اگر غشاء توانايي اين را داشته باشد كه از نفوذ گازهاي از سمت كاتد يك جلوگيري كند گاز بي‌اثر مي‌تواند يونهاي سولفيد اكسيد شده را د رجریان پايين دست براي متراكم كردن به عنصر سولفور قرار دهد. واكنشي مطلوب در قسمت آند به صورت:

(2)

در مجموع نيم‌سلولهاي واكنش دهنده در معادلات 3 و 4 به طور كلي در دماي 923 k خواهند شد :

(3)

كه اين مي‌تواند بازگو كننده تغيير انرژي استاندارد گيپس و مينيمم كارالكتريكي مورد نياز براي جداسازي باشد. انتقال  از فاز گاز به كاتد توسط فيلم نفوذ كنترل مي‌شود. ماكزيمم غلظت جريان حلال وابسته به غلظت  مي‌باشد.

غشاهاي نگهدارنده عالي الكترودهاي نيكل با تخلخل زياد به ما اين اجازه را مي‌دهند  را درغلظتهاي پايين حذف مي‌كنيم، با وجود اينكه در شبيه‌سازي غلظت و مقدار دي‌اكسيد كربن و آب زياد مي‌باشد، می­توان در غلظت­های پایین حتی با 25PPm ورودي بالاي %90 حذف رابدست آورد.

 

3-  استفاده از فیلتر کربن بیولوژیکی:

از كربن فعال شده دانه دانه  (GAC)[8] می­توان به عنوان ماده حمايت كننده برای جذب گاز  استفاده کرد و از مزایای این روش می­توان ظرفيت بالاي جذب  و انتشار گاز نام برد. در این سیستم حذف  ازگازهاي زائد یا گاز طبیعی با غلظتهاي بالا که حاوي گاز  می­باشد با استفاده از بيوفيلتر صورت می­گیرد. كربن فعال شده دانه دانه ، به عنوان یک ماده حمايت كننده برای تثبیت میکروارگانیزم­ها  استفاده می­شود. ويژگيهاي اصلي ماده حمايت كننده دانسيته توده ، مساحت سطح ويژه ، مقدارPH آن می­باشد که از مهمترین مثال در تثبیت آنها بحساب می­آید.  P putida CH11 يا A oxydans CH8 هركدام قابلیت کشت بر روی موادغذايي را دارند. سپس آنها بوسيله سانتريفوژ برداشت مي­شوند. كربن فعال دانه دانه ای GAC بطورجداگانه بامحلول بالا براي پیوستگی میکروبی مخلوط می­شود.

سیستم غشاء بيوفيلتر ميتواند در غلظت­های بالاي از  در گاز طبیعی وگازهاي زائد جداسازی را بطور کاملا موثر انجام دهد. دراين سيستم يك بطورمتوسط 98% انتقال جرم صورت می­گیرد که دوره فعاليت آن­ها بطور میانگین 170 روز می­باشد. این سیستم­ها نسبت به تغیرات دمایی حساس بوده و در دماهایی حدود 45 درجه سانتیگراد ماکزیمم بازده را از خود نشان می­دهد و پديده اسيدي شدن ناچيزي درطول دوره عمل دراين سيستم اتفاق مي افتد. رطوبت پائين موردنياز بيوفيلتر ازمزاياي ديگر این سیستم می­باشد. غشاء بيوفيلتر پتانسيل چشمگيري براي حذف گاز  ازمخلوط گازهاي طبیعی و زائد از خود نشان می­دهد.

 

آزمايشات انجام شده  بر روي غشاء‌هاي جاذب فیبر توخالی HF نشان داده است كه اين تكنولوژي مي‌تواند براي حذف  و با بازده بیش از 90% و در PH، 13 با نسبت گاز به مايع  در حدود 50 مفيد باشد. همچنین در غشاء الکترولیتی با توجه به متغیر بودن عملکرد آنها با ولتاژ و بازده بالای آنها در حذف  از سیستم گازی نمی­تواند در مقایسه با دو روش ذکر شده، مناسب برای صنعتی کردن این سیستم باشد. از طرفی با توجه به رشد روز افزون صنعت بیو در جهان و کم هزینه بودن این سیستم در مقایسه باسیستم­های مشابه اصلی­ترین مزیت می­باشد. از نظر اقتصادي می توان اين سيستم­های غشايي را براي حذف مواد نامطلوب، با بيوفيلترهاي مسطح و استفاده آن در شدت جريان­های بالای گاز استفاده کرد و با توجه به اینکه مقادیر نهایی به هزینه تهیه غشاء وابسته خواهد بود.

آشنايي با گاز طبيعي

   منشاء گاز طبيعي

بقاياي گياهان و جانوراني كه اجساد آنها طي ميليونهاسال به قسمت هاي زيرين درياچه ها و اقيانوسهاي قديمي رانده شده بتدريج تجزيه و به صورت عناصر آلي درآمده وبراثرفشارو گرماي دروني زمين به نفت وگاز تبديل و در مخازن زيرزميني و در عمق سه تا چهار هزار متري و با فشار حدود چند صد اتمسفر ذخيره گرديده است .

پالايش و آماده سازي گاز طبيعي براي مصرف

گاز طبيعي به هنگام استخراج داراي ناخالصي هايي مانند شن و ماسه ، آب شور و ;گازهاي اسيدي مي باشد كه در پالايشگاههاي گاز تصفيه شده و به صورت گاز قابل مصرف در مي آيد . گاز پالايش شده از طريق خطوط لوله انتقال گاز فشار قوي ;به شهرها و مراكز مصرف منتقل مي شود .

  

 

  مشخصات گاز طبيعي :

گاز طبيعي گازي است بي رنگ ، بي بو و سبك تر از هوا . براي تشخيص نشت گاز ،در ايستگاههاي دروازه ورودي شهرها به آن مواد بودار كننده اضافه مي كنند تا ايمني مصرف كنندگان گاز طبيعي تامين گردد . گاز طبيعي مورد استفاده در استان خراسان از مخازن گازي سرخس تامين مي گردد و 98 درصد آن را گازمتان تشكيل مي دهد (CH4). ارزش حرارتي هر متر مكعب گاز طبيعي تقريبامعادل ارزش حرارتي يك ليتر نفت سفيد مي باشد .

    عوامل موثر بر سوخت كامل گاز طبيعي و استفاده بهينه از آن

تامين هواي كافي براي سوخت كامل گاز . هر متر مكعب هنگام سوختن نياز به حدود10 متر مكعب هوا دارد و هرچه شعله آبي رنگ تر باشد نشاندهنده رسيدن هواي كافي برا ي سوخت مي باشد.
   -
استفاده از فيلتر گاز در وسايل گاز سوز و تميز كردن به موقع آن
   -
استفاده از كلاهك تعديل جريان محصولات احتراق در وسايل گاز سوز
   -
انتخاب ظرفيت (قطر) مناسب براي دودكش ها
   -
عايقكاري صحيح مخزن آبگرمكن و منبع دوجداره تبديل انرژي در موتورخانه ها و عايقكاري منبع انبساط در پشت بام‌ها
   - بيشترين اتلاف انرژي حرارتي در ساختمانها از طريق پنجره ها مي باشد لذا بكارگيري مصالح ساختماني مناسب و استفاده از پنجرههاي دو جداره دركاهش مصرف انرژي بسيارموثر مي باشد.

 

برای استفاده بهينه از مايعات استحصالی از حوزه های گازی منطقه در پالايشگاه دو واحد تقطير مايعات گازی احداث شده و آماده راه اندازی می باشند . ظرفيت روزانه هريک از واحدها 1155 بشکه مايعات گازی و توليد روزانه هر دو واحد عبارت است از :
1. نفتا 000/216 لیتر در روز
2. نفت سفید 000/76 لیتر در روز
3. گازوئیل 000/58 لیتر در روز
4. حلال صنعتی 000/10 لیتر در روز

گاز پالایش شده در این مجتمع از طریق دو خط لوله 36 اینچ به مشهد و از آنجا ضمن ادامه مسیر به سمت شهرهای شمالی دیگر بخشهای غربی و جنوبی استان پهناور خراسان را در می نوردد و گاز مورد نیاز هزاران نفر مشترک خانگی و تجاری و صنعتی را تامین می نماید . نیروگاه شهید سلیمی نکا در ساحل دریای خزر بزرگترین مصرف کننده صنعتی می باشد که روزانه بالغ بر 8 میلیون متر مکعب گاز را مصرف می نماید و قادر است 2500 مگاوات برق را برای شبکه سراسری تامین نماید .
پس از راه اندازی واحدهای مختلف پالايشگاه در سال 1362 تلاش های فراوانی در جهت افزايش ظرفيت واحد های تصفيه گاز با توجه به گسترش شبکه های گازرسانی در سطح شهرها به عمل آمد و با توجه به قطع رابطة طراح آمريکايی اين پروژه بيش از ده ها تغيير اساسی در سيستم های واحد های تصفيه گاز صورت گرفته است . به طوري که نتيجه فعاليت ها و تحقيقات فوق موجب افزايش توليد و رسيدن به حداکثر توليد ظرفيت اسمی پالايشگاه گرديد و در حال حاضر اين پالايشگاه توانايی جذب و تصفيه تمامی گازهای ترش و شيرين قابل برداشت از مخازن منطقه را داشته و تقريبا 20 % نياز کشور به گاز طبيعی را تأمين می کند .

شرح فرايند شيرين سازی و کنترل نقطه شبنم گاز ترش مزدوران
گاز ترش توسط يک خط لوله 20 اينچی با سرعت 5/24 فوت بر ثانيه وارد جداکننده گاز ورودی می شود . در اين جداکننده که حجم آن 2/65 متر مکعب می باشد سرعت گاز تا 217/0 فوت بر ثانيه کاهش می يابد . در اين سرعت کم ذرات نفت همراه به درشتی 70 ميکرون و ذرات آب همراه گاز به قطر بيش از 59 ميکرون ، از جريان گاز جدا می شوند و ذرات نفت کوچکتر از 70 ميکرون و آب کمتر از 59 ميکرون در گاز باقی می مانند و همراه گاز با سرعت 5/24 فوت بر ثانيه از جداکننده ورودی خارج شده و با سرعت 67/4 فوت بر ثانيه وارد فيلتر گاز ترش می شوند . اين فيلتر از دو بخش مجزا تشکيل شده است : در بخش ورودی 41 عدد صافی المنت استوانه ای از جنس پشم شيشه ساخته شده است و گاز با سرعت 68/0 فوت بر ثانيه از ميان آن می گذرد . ذرات مايع ( آب + هيدروکربور ) همراه گاز درون المنت ها به يکديگر چسبيده و قطرات درشت تری را به وجود می آورد . اين قطرات به وجود آمده همراه گاز با سرعت 5/3 فوت بر ثانيه از بخش دوم فيلتر از گاز جدا می شوند . در اين بخش تيغه های مورب شکلی در مسير گاز کار گذاشته شده است . به گونه ای که ذرات مايع با برخورد به تيغه ها به سمت پايين سقوط می کنند و از گاز جدا می شوند . گاز ترش با از دست دادن حداکثر ذرات مايع آلوده کننده آمين با سرعت 5/24 فوت برثانيه خارج می شوند . هر دو جداکننده و فيلترگاز ورودی در بالا بردن کارآيی بخش
شيرين سازی نقش اساسی ايفا می کند ، و می بايست در بهترين وضعيت عملياتی قرار داشته باشد ؛ چرا که اگر گاز ورودی از انواع ناخالصی ها پاک شود در تماس با محلول آمين شسته می شود و آمين آلوده می شود . آمين آلوده بازده واحد شيرين سازی را کاهش می دهد و اشکالات زيادی برای واحد ايجاد می کند .
گاز ترش پس از خارج شدن از فيلتر ورودی به دو انشعاب 14 اينچ تقسيم می شود و بطور موازی دو برج تماس آمين را تغذيه می نمايد . گاز با سرعت 5/25 فوت بر ثانيه از زير آخرين سينی برج تماس يعنی سينی شماره 20 وارد می شود و در فضای داخل برج سرعت آن تا 36/0 فوت برثانيه کاهش می يابد ، و به هنگام عبور از سوراخ سينی سرعت آن تا حد765/0 فوت بر ثانيه زياد می شود. در اين افزايش سرعت گاز به صورت فواره از دريچه های روی سينی خارج شده و در محلول 34% آمين را بصورت سرکفی در می آورد . در اين تماس گازهای اسيدی H2S و C02 از گاز جدا شده و به وسيله محلول آمين جذب می شوند .
در چهار سينی پايين برجهای تماس ( سينی های 17 ، 18، 19 ، 20 ) عمل جذب ( شيرين سازی ) انجام می شود و گاز شيرين می گردد . در اين واکنش جذب دمای گاز از 21 درجه سانتی گراد تا 56 درجه سانتی گراد افزايش می يابد . گاز شيرين با سرعت 315/0 فوت بر ثانيه وارد سينی 16 می شود و موقع عبور از آن سرعت گاز تا 66/0 فوت بر ثانيه زياد می شود و گازهای اسيدی باقی مانده در گاز جذب آمين می شود . گاز شيرين با سرعت 25 فوت بر ثانيه از لوله های 14 اينچ بالای برج های تماس خارج می شوند و به يکديگر متصل شده و يک خط لوله 18 اينچ به سوی کندانسر بالاسری برج های تماس جريان می يابد . گاز با سرعت 26/30 فوت بر ثانيه وارد کندانسر می شود . در اين کندانسر دمای گاز از 56 درجه سانتی گراد تا 38 درجه سانتی گراد کاهش می يابد . در اين کاهش دما بخارات آمين همراه گاز مايع می گردند . جريان دو فاز خروجی از کندانسر وارد جدا کننده گاز تصفيه می شود . در اين جداکننده سرعت گاز به 822/0 فوت بر ثانيه می رسد .
در اين سرعت کم ذرات مايع در ته ظرف جمع می گردد . برای بالا بردن کارآيی اين جداکننده در مسير گاز ورودی در هر ساعت 2900 ليتر آب مقطر افشانده می شود . گاز با از دست دادن مايعات همراه از توری بالايی گذشته ، از جداکننده گاز تصفيه خارج می گردد ، و با سرعت 8/27 فوت بر ثانيه بسوی فيلتر شيرين جريان می يابد و سرعت آن در صافی تا 87/3 فوت بر ثانيه کاهش می يابد و با سرعت 23/0 فوت بر ثانيه از لابلای المنت های مشابه فيلتر ترش می گذرد .
ذرات کوچک مايع هنگام عبور از المنت ها به يکديگر چسبيده ، ذرات درشت تری را به وجود می آورند . و در بخش خروجی صافی با سرعت 3/4 فوت بر ثانيه با تيغه های مورب مشابه صافی ترش برخورد نموده و به سمت پايين سقوط می کنند .گاز با از دست دادن مايعات همراه آماده عمليات نم زدايی می شود . هر دو جداکننده گاز تصفيه و فيلتر شيرين مشابه صافی های ورودی گاز در بالابردن کارآيی سيستم کنترل نقطه شبنم تأثير زيادی دارند . زيرا مايعات همراه گاز باعث تخريب و فساد بستر مواد جاذب الرطوبه می شوند . آمين قليايی با مواد خشک کننده که ماهيت اسيدی دارند ترکيب پايدار شيميايی به وجود می آورند .در چنين حالتی گاز به نقطه شبنم دلخواه نمی رسد و می بايست مواد خشک کننده تعويض شوند . گاز ترش خروجی از صافی شيرين به دو انشعاب 12 اينچ تقسيم می گردد و به طور موازی دو برج خشک کننده را تغذيه می نمايد و با سرعت 28 فوت بر ثانيه از بالا وارد بستر می شود و سرعت آن در فضای خالی برج 5/0 فوت بر ثانيه کاهش می يابد . سپس گاز با از دست دادن اجزای سنگين هيدروکربوری و آب همراه با رسيدن به نقطه شبنم مورد نظر با سرعت 3/28 فوت بر ثانيه از برج ها خارج و راهی صافی نهايی می شود . در صافی نهايی که از 22 المنت مشابه صافی های گاز ترش و شيرين ساخته شده گاز با سرعت 15/27 فوت بر ثانيه از صافی خارج و از طريق لوله 18 اينچ راهی خط انتقال می گردد .
شايان ذکر است که سرعت های ذکر شده بر اساس اطلاعات موجود در جدول موازنه جرم و انرژی در حالت طراحی محاسبه گرديده .

مجموعه واحدهای عملياتی فاز اول و دوم پالايشگاه شامل :

5 واحد تصفيه گاز ترش جمعاً به ظرفيت فرآورش 5/41 ميليون متر مکعب گاز شيرين در روز 
3 واحد نم زدائی گاز شيرين جمعاً به ظرفيت نم زدائی 4/7 ميليون مترمکعب گاز شيرين در روز
3 واحد بازيافت گوگرد جمعا به ظرفيت 1800 تن گوگرد در روز .
2 واحد تقطير ميعانات گازی به ظرفيت تقطير روزانه 2250 بشکه مايعات گازی و توليد روزانة آن 63 بشکه حلال ، 1280 بشکه نفتا ( بنزين خام ) ، 604 بشکه نفت سفيد و 302 بشکه گازوئيل می باشد .
2 واحد تثبيت مايعات نفتی جمعاً به ظرفيت تثبيت روزانه 576 مترمکعب مايعات گازی
يک واحد احيای آب ترش به ظرفيت احيای روزانه 384 مترمکعب آب ترش
6 دستگاه ديگ فشار قوی بخار به قدرت توليد جمعا 540 تن بخار در ساعت .
4 دستگاه مولد برق ( 3 توربين گازی و يک توربين بخاری ) جمعاً توانايی توليد 25 مگاوات در ساعت
تأسيسات تخلية اضطراری و عادی پالايشگاه شامل 2 مشعل گاز ترش و يک مشعل گاز شیرين
تأسيسات قالبگيری و بارگيری گوگرد
استخرهای تفکيک و تبخير پساب های صنعتی
واحد تصفية پساب های صنعتی به ظرفیت 500 مترمکعب در روز
و سرويس های خدماتی شامل رستوران ، درمانگاه طب صنعتی ، ايمنی و آتش نشانی ،
آزمايشگاه کنترل عمليات ، بخشهای اداری و مالی و پشتيبانی ......... می باشد .

الف ) واحدهای تصفيه گاز
واحدهای تصفيه گاز پالايشگاه به دليل ميزان بالای گاز اسيدی همراه خوراک پالايشگاه طراحی خاصی را طلب می نمود که باعث گرديد در رديف بزرگترين واحدهای جهان از جهت حجم دستگاه ها قرار گيرد که شامل دو برج موازی تماس دهنده آمين با گاز هر کدام به قطر9/2 متر و طول 20 متر و 20 عدد سينی و دو برج موازی احيای آمين به قطر 6/3 متر و طول 24 متر ، 24 عدد سينی و 4 برج خشک کننده گاز تصفيه شده که هر کدام حاوی 17 تن مواد جاذب الرطوبه ( سيليکاژل ) از نوع Hو W پر شده است و بسياری از تجهيزات که در جدا سازی مواد زايد گاز و آمين و عمليات تصفيه به کار می رود ، تشکيل يافته است .عمليات شيرين سازی گاز توسط محلول 34% دی اتانول آمين ( DEA ) که به صورت جريان معکوس در سينی های برج تماس در شرايط فشار 75 برابر جو و دمای 60 درجه سانتی گراد با گاز تماس پيدا می کند . با جدا نمودن 10% گاز اسيدی از خوراک پالايشگاه و ارسال گاز اسيدی به عنوان خوراک واحد بازيافت گوگرد جهت جداسازی گوگرد از آن مجددا احيا و در مدار گردش قرار می گيرد .

ب) واحدهای بازيافت گوگرد :
گازهای اسيدی حاصل از تصفيه گاز ترش وارد 3 واحد بازيافت گوگرد شده که اين واحد توانايی توليد 1800 تن گوگرد در روز را دارد و ميزان درجه خلوص آن در بالاترين سطح بين المللی ( 7/99درصد ) می باشد . در واحد گوگردسازی از روش کلاوس ( Claus ) برای بازيافت گوگرد استفاده شده است . يک مرحله توليد گرمايی در کوره واکنش و 3 مرحله تبديل در مجاورت کاتاليست طبق ترکيبات زير باعث توليد گوگرد می شود .

H2S + 3/2 O2 -----------> SO2 + H2O + 124 KCAL

SO2 + 2H2S -----------> 3/2 S2 + H2O +35 KCAL

ج ) آب و برق و بخار (واحدهای سرويس وابسته
واحدهای سرويس وابسته با 6 دستگاه ديگ بخار فشار قوی قادر به توليد 540 تن بخار در ساعت با فشار 4/37 جو و دمای 320 درجه سانتی گراد و نيروگاه پالايشگاه با 3 توربين گاز و يک توربين بخار جمعا توانايی توليد 25 مگاوات ساعت برق را دارد . اين پالايشگاه جدا از شبکه سراسری ، برق مورد نياز کليه دستگاه ها و تأسيسات جانبی را بدون وقفه تأمين می نمايد . آب مورد نياز پالايشگاه و شهرک مسکونی کارکنان بالغ بر 4000 متر مکعب در روز از 4 حلقه چاه نيمه عميق واقع در کنار رودخانه مرزی تجن که در فاصله 35 کيلومتری پالايشگاه قرار دارد تأمين و با يک لوله 8 اينچ به پالايشگاه منتقل می شود .

د ) واحدهای تثبيت مايعات نفتی و احيای آب ترش
عليرغم اينکه ميدان های گازی خانگيران به عنوان يک حوزه مستقل گازی شناخته شده است و فاقد منابع نفتی می باشد ، ليکن به همراه گاز ورودی به پالايشگاه مقادير متنابهی مايعات نفتی وارد می شود که پس از جداشدن در واحدهای فرآورش و تأسيسات جمع آوری از خوراک پالايشگاه به واحد مايعات نفتی وارد و ضمن عمليات حرارتی مايعات تثبيت و در مخازن بزرگ ذخيره می گردد .قسمتی از اين سوخت وارد ديگ های بخار و بخشی نيز از طريق يک ترمينال تعبيه شده درجنب پالايشگاه به شرکت ملی پخش فراورده های نفتی تحويل می گردد .

ه ) واحدهای تقطير :

برای استفاده بهينه از مايعات استحصالی از حوزه های گازی منطقه در پالايشگاه دو واحد تقطير مايعات گازی احداث شده و آماده راه اندازی می باشند . ظرفيت روزانه هريک از واحدها 1155 بشکه مايعات گازی و توليد روزانه هر دو واحد عبارت است از :
1. نفتا 000/216 لیتر در روز
2. نفت سفید 000/76 لیتر در روز
3. گازوئیل 000/58 لیتر در روز
4. حلال صنعتی 000/10 لیتر در روز

گاز پالایش شده در این مجتمع از طریق دو خط لوله 36 اینچ به مشهد و از آنجا ضمن ادامه مسیر به سمت شهرهای شمالی دیگر بخشهای غربی و جنوبی استان پهناور خراسان را در می نوردد و گاز مورد نیاز هزاران نفر مشترک خانگی و تجاری و صنعتی را تامین می نماید . نیروگاه شهید سلیمی نکا در ساحل دریای خزر بزرگترین مصرف کننده صنعتی می باشد که روزانه بالغ بر 8 میلیون متر مکعب گاز را مصرف می نماید و قادر است 2500 مگاوات برق را برای شبکه سراسری تامین نماید .
پس از راه اندازی واحدهای مختلف پالايشگاه در سال 1362 تلاش های فراوانی در جهت افزايش ظرفيت واحد های تصفيه گاز با توجه به گسترش شبکه های گازرسانی در سطح شهرها به عمل آمد و با توجه به قطع رابطة طراح آمريکايی اين پروژه بيش از ده ها تغيير اساسی در سيستم های واحد های تصفيه گاز صورت گرفته است . به طوري که نتيجه فعاليت ها و تحقيقات فوق موجب افزايش توليد و رسيدن به حداکثر توليد ظرفيت اسمی پالايشگاه گرديد و در حال حاضر اين پالايشگاه توانايی جذب و تصفيه تمامی گازهای ترش و شيرين قابل برداشت از مخازن منطقه را داشته و تقريبا 20 % نياز کشور به گاز طبيعی را تأمين می کند .

شرح فرايند شيرين سازی و کنترل نقطه شبنم گاز ترش مزدوران:
گاز ترش توسط يک خط لوله 20 اينچی با سرعت 5/24 فوت بر ثانيه وارد جداکننده گاز ورودی می شود . در اين جداکننده که حجم آن 2/65 متر مکعب می باشد سرعت گاز تا 217/0 فوت بر ثانيه کاهش می يابد . در اين سرعت کم ذرات نفت همراه به درشتی 70 ميکرون و ذرات آب همراه گاز به قطر بيش از 59 ميکرون ، از جريان گاز جدا می شوند و ذرات نفت کوچکتر از 70 ميکرون و آب کمتر از 59 ميکرون در گاز باقی می مانند و همراه گاز با سرعت 5/24 فوت بر ثانيه از جداکننده ورودی خارج شده و با سرعت 67/4 فوت بر ثانيه وارد فيلتر گاز ترش می شوند . اين فيلتر از دو بخش مجزا تشکيل شده است : در بخش ورودی 41 عدد صافی المنت استوانه ای از جنس پشم شيشه ساخته شده است و گاز با سرعت 68/0 فوت بر ثانيه از ميان آن می گذرد . ذرات مايع ( آب + هيدروکربور ) همراه گاز درون المنت ها به يکديگر چسبيده و قطرات درشت تری را به وجود می آورد . اين قطرات به وجود آمده همراه گاز با سرعت 5/3 فوت بر ثانيه از بخش دوم فيلتر از گاز جدا می شوند . در اين بخش تيغه های مورب شکلی در مسير گاز کار گذاشته شده است . به گونه ای که ذرات مايع با برخورد به تيغه ها به سمت پايين سقوط می کنند و از گاز جدا می شوند . گاز ترش با از دست دادن حداکثر ذرات مايع آلوده کننده آمين با سرعت 5/24 فوت برثانيه خارج می شوند . هر دو جداکننده و فيلترگاز ورودی در بالا بردن کارآيی بخش
شيرين سازی نقش اساسی ايفا می کند ، و می بايست در بهترين وضعيت عملياتی قرار داشته باشد ؛ چرا که اگر گاز ورودی از انواع ناخالصی ها پاک شود در تماس با محلول آمين شسته می شود و آمين آلوده می شود . آمين آلوده بازده واحد شيرين سازی را کاهش می دهد و اشکالات زيادی برای واحد ايجاد می کند .
گاز ترش پس از خارج شدن از فيلتر ورودی به دو انشعاب 14 اينچ تقسيم می شود و بطور موازی دو برج تماس آمين را تغذيه می نمايد . گاز با سرعت 5/25 فوت بر ثانيه از زير آخرين سينی برج تماس يعنی سينی شماره 20 وارد می شود و در فضای داخل برج سرعت آن تا 36/0 فوت برثانيه کاهش می يابد ، و به هنگام عبور از سوراخ سينی سرعت آن تا حد765/0 فوت بر ثانيه زياد می شود. در اين افزايش سرعت گاز به صورت فواره از دريچه های روی سينی خارج شده و در محلول 34% آمين را بصورت سرکفی در می آورد . در اين تماس گازهای اسيدی H2S و C02 از گاز جدا شده و به وسيله محلول آمين جذب می شوند .
در چهار سينی پايين برجهای تماس ( سينی های 17 ، 18، 19 ، 20 ) عمل جذب ( شيرين سازی ) انجام می شود و گاز شيرين می گردد . در اين واکنش جذب دمای گاز از 21 درجه سانتی گراد تا 56 درجه سانتی گراد افزايش می يابد . گاز شيرين با سرعت 315/0 فوت بر ثانيه وارد سينی 16 می شود و موقع عبور از آن سرعت گاز تا 66/0 فوت بر ثانيه زياد می شود و گازهای اسيدی باقی مانده در گاز جذب آمين می شود . گاز شيرين با سرعت 25 فوت بر ثانيه از لوله های 14 اينچ بالای برج های تماس خارج می شوند و به يکديگر متصل شده و يک خط لوله 18 اينچ به سوی کندانسر بالاسری برج های تماس جريان می يابد . گاز با سرعت 26/30 فوت بر ثانيه وارد کندانسر می شود . در اين کندانسر دمای گاز از 56 درجه سانتی گراد تا 38 درجه سانتی گراد کاهش می يابد . در اين کاهش دما بخارات آمين همراه گاز مايع می گردند . جريان دو فاز خروجی از کندانسر وارد جدا کننده گاز تصفيه می شود . در اين جداکننده سرعت گاز به 822/0 فوت بر ثانيه می رسد .
در اين سرعت کم ذرات مايع در ته ظرف جمع می گردد . برای بالا بردن کارآيی اين جداکننده در مسير گاز ورودی در هر ساعت 2900 ليتر آب مقطر افشانده می شود . گاز با از دست دادن مايعات همراه از توری بالايی گذشته ، از جداکننده گاز تصفيه خارج می گردد ، و با سرعت 8/27 فوت بر ثانيه بسوی فيلتر شيرين جريان می يابد و سرعت آن در صافی تا 87/3 فوت بر ثانيه کاهش می يابد و با سرعت 23/0 فوت بر ثانيه از لابلای المنت های مشابه فيلتر ترش می گذرد .
ذرات کوچک مايع هنگام عبور از المنت ها به يکديگر چسبيده ، ذرات درشت تری را به وجود می آورند . و در بخش خروجی صافی با سرعت 3/4 فوت بر ثانيه با تيغه های مورب مشابه صافی ترش برخورد نموده و به سمت پايين سقوط می کنند .گاز با از دست دادن مايعات همراه آماده عمليات نم زدايی می شود . هر دو جداکننده گاز تصفيه و فيلتر شيرين مشابه صافی های ورودی گاز در بالابردن کارآيی سيستم کنترل نقطه شبنم تأثير زيادی دارند . زيرا مايعات همراه گاز باعث تخريب و فساد بستر مواد جاذب الرطوبه می شوند . آمين قليايی با مواد خشک کننده که ماهيت اسيدی دارند ترکيب پايدار شيميايی به وجود می آورند .در چنين حالتی گاز به نقطه شبنم دلخواه نمی رسد و می بايست مواد خشک کننده تعويض شوند . گاز ترش خروجی از صافی شيرين به دو انشعاب 12 اينچ تقسيم می گردد و به طور موازی دو برج خشک کننده را تغذيه می نمايد و با سرعت 28 فوت بر ثانيه از بالا وارد بستر می شود و سرعت آن در فضای خالی برج 5/0 فوت بر ثانيه کاهش می يابد . سپس گاز با از دست دادن اجزای سنگين هيدروکربوری و آب همراه با رسيدن به نقطه شبنم مورد نظر با سرعت 3/28 فوت بر ثانيه از برج ها خارج و راهی صافی نهايی می شود . در صافی نهايی که از 22 المنت مشابه صافی های گاز ترش و شيرين ساخته شده گاز با سرعت 15/27 فوت بر ثانيه از صافی خارج و از طريق لوله 18 اينچ راهی خط انتقال می گردد .
شايان ذکر است که سرعت های ذکر شده بر اساس اطلاعات موجود در جدول موازنه جرم و انرژی در حالت طراحی محاسبه گرديده .   

.     گاز شيرين: (SWEET GAS)

گازشيرين گازي است كه هيدروژن سولفيد و كربن دي اكسيد آن گرفته شده باش    

گاز طبيعي (NATURAL GAS):

گاز طبيعي عمدتا از هيدروكربوها همراه با گازهايي مانند كربن دي اكسيد ، نيتروژن و در بعضي از مواقع هيدروژن سولفيد تشكيل شده است بخش عمده هيدروكربورها را گاز متان تشكيل مي دهد و هيدروكربورهاي ديگر به ترتيب عبارتند از اتان ، پروپان ، بوتان، پنتان و هيدروكربورهاي سنگين تر ناخالصي هاي غيرهيدروكربوري نيز مانند آب ، كربن دي اكسيد ، هيدروژن سولفيد و نيتروژن در گاز طبيعي وجود دارد. گاز چنانچه در نفت خام حل شده باشد گاز محلول (SOLUTION GAS ) نام دارد و اگر در تماس مستقيم با نفت از گاز اشباع شده باشد گاز همراه (ASSOCIATED GAS) ناميده مي شود.
گاز غير همراه ( NON-ASSOCIATED GAS)از ذخايري كه فقط قادر به توليد گاز به صورت تجاري باشد استخراج مي شود در بعضي موارد گاز غير همراه حاوي بنزين طبيعي و يا چكيده نفتي ( CONDENSATE) استخراج مي شود كه حجم قابل توجهي از گاز را از هر بشكه هيدروكربور بسيار سبك آزاد مي كند

    گاز طبيعي فشرده :( COMPRESSED NATURAL GAS)

گاز طبيعي عمدتا از متان تشكيل شده است و دراكثر نقاط جهان يافت

مي شود. (نگاه كنيد به گاز طبيعي ) گاز طبيعي را مي توان از طريق خط لوله و يا به صورت گاز طبيعي مايع شده (LNG) با نفتكش حمل نمود. از گاز طبيعي فشرده و يا به اختصار سي ان جي مي توان در اتومبيل هاي احتراقي به عنوان سوخت استفاده كرد در حال حاضر حدود يك ميليون وسيله نقليه در جهان با گاز فشرده حركت مي كنند. در ايتاليا در مقياس وسيعي از سي ان جي استفاده مي شود و در زلاندنو و آمريكاي شمالي نيز استفاده از گاز طبيعي فشرده رواج دارد.
تركيبات گاز طبيعي متفاوت است و بستگي به نوع ميدان گازي دارد كه از ان بدست امده است ناخالصي ها شامل هيدروكربورهاي سنگين ، نيتروژن ، دي اكسيد، اكسيژن و هيدروژن سولفيد مي باشد. در اتومبيل گاز طبيعي فشرده بايد در مخزن سنگين و بزرگ و در فشاري برابر 220 اتمسفر ذخيره گردد. البته از لحاظ ميزان ذخيره و ارزش حرارتي سي ان جي كه حدود 8/8 هزار ژول /ليتر است ( در مقايسه بنزين حدود 32 هزار ژول مي باشد مسافتي كه اتومبيل مي پيمايد محدود خواهد بود. علاوه بر اين به علت محدوديت تعداد ايستگاه اي سوخت گيري اتومبيل بايد به نحوي طراحي شود كه علاوه بر سي ان جي بتواند از بنزين هم استفاده نمايد. مزاياي سي ان جي به شرح زير است:
1-
موتور در هواي سرد به راحتي روشن مي شود.
2-
سي ان جي اكتان بسيار بالايي دارد.
3-
تميز مي سوزد و ته نشين كمتري در موتور ايجاد مي كند.
4-
هزينه تعميراتي موتور كمتر است.
5-
مواد آلاينده ناچيزي از اگزوز خارج مي گردد.
معايت سي ان جي به شرح زير است:
1-
چون به صورت گاز وارد موتور مي شود هواي بيشتري در مقايسه با بنزين جايگزين مي كند و در نتيجه كارايي حجمي پايين تري دارد.
2-
مسافت كوتاه تري در مقايسه با اتومبيل هاي بنزين طي مي كند مگر انكه موتور بتواند علاوه بر گاز از بنزين هم استفاده نمايد.
3-
قدرت موتور اتومبيل هاي گاز سوز رويهمرفته 15 درصد كمتر از اتومبيل هاي بنزين سوز است.
4-
ساييدگي نشيمنگاه شير كه بستگي به ميزان رانندگي دارد بيشتر است.
5-
خطر بيشتر آتش سوزي در هنگام تصادف در مقايسه با اتومبيل هاي بنزيني ( البته تاكنون در سوابق ايمني خطر بيشتر ثابت نشده است) در ايران طرح گاز سوز كردن خودروها يا استفاده از گاز طبيعي فشرده يكي از برنامه هاي اساسي شركت ملي گاز ايران است در شهرهاي شيراز ، مشهد و تهران چندين جايگاه تحويل سوخت با تاسيسات و دستگاه هاي جانبي و كارگاه تبديل سيستم خودروها از بنزين سوز به گاز سوز احداث شده و مورد بهرهه برداري قرار گرفته است و عمليات اجرايي براي ساخت تعداد ديگري ايستگاه در دست اجرا قرار دارد.

    مايعات گاز طبيعي :(NATURAL GAS LIQUIDS)

مايعات گاز طبيعي معمولا همراه با توليد گاز طبيعي حاصل مي شود. مايعات گازي (Gas liquids) نيز مترادف مايعات گاز طبيعي مي باشد. مايعات گاز طبيعي را نبايد با گاز طبيعي مايع و يا ال ان جي اشتباه كرد مواد متشكله در مايعات گاز طبيعي عبارت است از اتان ، گاز مايع ( پروپان و بوتان ) و بنزين طبيعي (natural gasoline) و يا كاندنسيت ( condensate) كه درصد هر كدام بستگي به نوع گاز طبيعي و امكانات بهره برداري دارد.
در سال 1996 كل توليد مايعات گاز طبيعي در جهان بالغ بر روزان ه 5.7 ميليون بشكه بوده كه از اين مقدار توليد اوپك در حدود 2.6 ميليون بشكه در روز گزارش شده است.

    گاز طبيعي مايع: ( Liquefied natural gas LNG)

گاز طبيعي عمدتا از متان تشكيل شده است و چنانچه تا منهاي 161 درجه سانتيگراد در فشار اتمسفر سرد شود به مايع تبديل مي شود و حجم ان به يك ششصدم حجم گاز اوليه كاهش مي يابد در نتيجه حمل آن در كشتي هاي ويژه به مراكز مصرف امكان پذير مي شود براي مايع كردن گاز متان مي توان آن را تا 2/5 درجه سانتيگراد زير صفر خنك نمود و تحت زير صفر خنك نمود و تحت فشار 45 اتمسفر به مايع تبديل كرد اين روش از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه است ولي از طرف ديگر حمل ان تحت فشار زياد احتياج به مخازن بسيار سنگين با جدار ضخيم دارد كه امكان پذير نيست و از نظر ايمني توصيه نمي شود در نتيجه در فرايند توليد گاز طبيعي مايع ، فشار آن رابه اندكي بيش از يك اتمسفر كاهش مي دهند تا حمل آن آسان باشد.
اولين محموله گاز طبيعي مايع يا به اختصار ال ان جي به صورت تجاري در سال 1964 از الجزاير به بريتانيا حمل شد و از ان هنگام تجارت گاكردن امكانات بندري و ذخيره سازي در بنادر بارگيري و تخليه و همچنين ساخت كشتي هاي ويژه حمل ال ان جي احتياج به سرمايه گذاري هنگفتي دارد در حالي كه قيمت فروش گاز طبيعي مايع در حال حاضر در سطح نازلي است لذا فروشنده و خريدار بايد قبلاً نسبت به انعقاد يك قرارداد طولاني 15 الي 20 ساله نحوه قيمت گذاري و ساير شرايط توافق لازم را به عمل آورند.
در توليد گاز مايع چهار مرحله عمده وجود دارد:
1-
جداسازي ناخالصي ها كه عمدتا از كربن دي اكسيد و در برخي از موارد تركيبات گوگردي تشكيل شده است.
2-
جداسازي آب كه اگر در سيستم وجود داشته باشد به كريستالهاي يخ تبديل شده و موجب انسداد لوله ها مي گردد.
3-
تمام هيدروكربورهاي سنگين جدا شده و تنها متان و اتان باقي مي ماند.
4-
گاز باقي مانده تا 160 درجه سانتگراد سرد شده و به حالت مابع در فشار اتمسفر تبديل مي شود.
گاز طبيعي مايع در مخازن ويژه عايق كاري شده نگهداري و سپس براي حمل به كشور مقصد تحويل كشتي هاي ويژه سرمازا() مي گردد. در حين حمل معمولا بخشي از گاز تبخير شده به مصرف سوخت موتور كشتي مي رسد. در بندر مقصد گاز طبيعي مايع تخليه مي گردد تا هنگام نياز به مصرف برسد قبل از مصرف گاز طبيعي مايع مجدداً به گاز تبديل مي شود. در فرايند تبديل مجدد به گاز سرماي زيادي آزاد مي شود كه مي توان از اين سرما مثلا براي انجماد موادغذايي و يا مصارف ديگر تجاري استفاده كرد .

 

 

شيرين سازي گاز ترش:

    در اين قسمت به صورت بسيار مختصر وچکيده در باره يکي از وظايف عمده پالايشگاه که همانا قابل مصرف کردن گازهاي خام استحصالي از چاه هاي حوزه نار و کنگان است بحث مي شود و به اين سوال پاسخ داده مي شود که منظور از گاز ترش و يا گاز شيرين چيست و چگونه گاز ترش شيرين مي گردد ؟

 وجود عوامل اسيدي هيدروژن سولفورو (H2S  )  و  گاز کربنيک ( CO2 ) با غلظت هاي متفاوت در مخلوطي ازگازها خصوصا گاز طبيعي را در صنعت گاز ترش ناميده اند و چنانچه اين عوامل اسيدي از جريان  گاز حذف نشوند صدمات قابل ملاحظه اي به شبکه انتقال به سبب وجود فرآيند خوردگي و دستگاه هاي مصرف کننده گاز وارد مي گردد عمده گاز ترش از ميادين گاز طبيعي استحصال  مي شود و عمليات حذف عوامل اسيدي از جريان گاز ترش را شيرين کردن گاز مي گويند . منظور از شيرين سازي گاز طبيعي بهره گيري از يک ترکيب فرآيند شيميايي فيزيکي براي جذب عوامل اسيدي از جريان گاز مي باشد .

 برخي از دلايل عمده براي شيرين کردن گاز ترش بشرح زير اند  :

 1 - خوردگي  :  با حل شدن گازهاي اسيدي در فاز مايع که در کف لوله ها ي خطوط انتقال و تجهيزات ضمن افت فشارجريان تشکيل مي گردد محيط فاز مايع اسيدي شده (کاهش  PH  ) و ديواره فلزي خطوط و تجهيزات که اغلب از آلياژهاي آهن مي باشند تحت تاثيرفرآيندخوردگي اسيدي قرار مي گيرد و سبب خرابي وتوقف در جريان مي شود و تداوم خوردگي به معني از دست دادن سرمايه در صنعت محسوب مي شود  .

 2 – نشت گاز سمي و بوي نامطبوع  :  نشت گاز ترش و استنشاق آن توسط جانداران خصوصا انسان  سبب حمله گاز اسيدي  H2S  به مخاط بيني شده و در زمان بسيار کوتاهي کارايي ياخته هاي مخاط بيني را کاهش مي دهد و درنتيجه حس بويايي را از کار مي اندازد و در غلظت زياد سبب مرگ مي شود. در اغلب جريانات گاز طبيعي ترکيبات گوگردي ديگري بنام مرکاپتان           ( R-S-S-R ) وجود دارند که با نشت گاز در محيط بوي نامطبويي پراکنده مي شود و اثرات رواني بدي بر جا مي گذارد البته از اين خاصيت هم براي رديابي نشت گازدر محل مصرف ضمن کنترل غلظت آن استفاده مي گردد .

3 – کيفيت خوراک صنايع پايين دستي :  بخش بزرگي از گاز طبيعي شيرين شده خوراک صنعت پتروشيمي مي گردد غلظت بيش از حد استاندارد گاز هاي اسيدي فرآيند هاي پتروشيميايي را با اختلال مواجه مي کند .

طراحي فرآيند هاي شيرين سازي گاز ترش

در طراحي فرآيند هاي تصفيه گاز شروط امکان پذيري و اقتصادي بودن طرح مهمترين بخش طراحي مي باشد تا کنون اقدامات بسياري در اين صنعت براي عملياتي کردن و بدست آوردن شرايط بهينه انجام شده است و محققين ايده هاي جديدي براي به روز رساني فن آوري شيرين سازي گاز به بازار صنعت ارائه مي نمايند به نظر مي رسد تا کنون طرحي که شامل بهره گيري از يک حلال مايع در يک برج جذب باشد در منظر اقتصادي و راستاي سهولت عملياتي قابل رقابت ارائه نشده است .

انتخاب حلال مناسب اساسي ترين گزينه در طراحي مي باشد . طراح با در نظر گرفتن حجم تصفيه گاز در روز ترکيبات گاز ترش  ،  ميزان گازهاي اسيدي و رسيدن به غلظت استاندارد حلال مناسب را انتخاب مي کند .

 انتخاب حلال مناسب:  حلال مناسب تابع عواملي ازقبيل :  قدرت بالاي حلاليت گازهاي اسيدي  ،  برگشت پذيري آسان واکنش بين حلال و عامل اسيدي ،  فشار بخار حلال ، درجه خورندگي حلال ،  هزينه خريد حلال ، ويسکوزيته حلال (اقتصادي بودن هزينه پمپاژ و انتقال) مي باشد  . از نظر خواص عمومي منجمله غير سمي ، غير قابل احتراق ، از نظر شيميايي پايدار و نقطه شروع انجماد پايين هم بسيار مهم مي باشد  . .  

تا کنون تجربه هاي عملياتي ثابت کرده است که خانواده آلکانول آمين ها مجموعه خواص مذکور را دارا مي باشند از خواص شاخص آمين ها علاوه بر دارا بودن خواص پيش گفته مي توان به قليايي بودن در محيط آب بدليل وجودگروه آمينو N-H و وجود گروه  O-H که سبب افزايش حل شوندگي در آب مي گردد و وجود پيوند هاي هيدروژني که فشار بخار مايع را کاهش مي دهد و حضور گروه الفتيک Alphatic  ، CH3 ) *n )  که بخش عمده اي از ساختار مولکول را تشکيل مي دهد وخواص مواد هيدروکربني را به همراه دارد اشاره کرد  .

انتخاب نوع آمين به عوامل زير بستگي کامل دارد :

- ظرفيت جذب گازهاي اسيدي :  فاکتوري که براي مقايسه بين آمين ها تعيين کننده است اين است که هرگروه ازآمين ها بتواند با حجم کمتر بيشترين ميزان جذب گازهاي اسيدي را داشته باشد  و از نظر عملياتي و اقتصادي مورد تاييدباشد بالاترين امتياز را به خود اختصاص خواهد داد .

- ميزان هدر رفت آمين در فرآيند جذب و احياء : هدر رفت آمين به مقدار فشار بخارآمين بستگي دارد که تابعي از درجه حرارت برج جذب مي باشد چنانچه فشار بخار کم باشد بديهي است مقدار آمين همراه جريان گازکه از برج خارج مي شودکمتر خواهد بود .

 ميزان هدر رفت آمين به موارد عمده اي از قبيل تجزيه آمين براثر حرارت وتبديل آن به مواد اسيدي ناخواسته  ، ترکيب غيرقابل برگشت با گاز کربنيک و دورريز بواسطه اشکالات مکانيکي بستگي دارد . براي تعيين ميزان هدررفت آمين که بر اثر تجزيه و يا تشکيل ترکيبات پايدارآمين وابسته است در آزمايشگاه از محلول آمين آناليز کامل که شامل پايداري گرمايي نمک هاي همراه محلول          (  H.S.S. ) بعمل مي آيدکه در نتيجه در صد سطح محصولات حاصل از فساد آمين و همچنين آلودگي آمين محاسبه مي شود  . 

آلکانول آمين ها

آلکانول آمين ها مواد قابل دسترس و فراواني هستند و به دليل سرعت واکنش با گازها ي اسيدي و همچنين توليد آنها با هزينه کم در صنعت شيرين سازي گاز به موقعيت بسيار مطلوبي رسيده اند . در نام گذاري آمين ها پيشوند مونو ( Mono ) و دي ( Di ) و تري (Tri ) به درجه ريشه راديکالي عنصر نيتروژن بستگي دارد و گروه O-H ( ا’ل ) به نام آنها اضافه مي گردد .

براي مثال واکنش هاي دي اتانول آمين که در برج تماس با گاز هاي اسيدي رخ مي دهد به قرار زيرند  :

   -S ( R2NH2 ) 2 ×                      2× ( R2NH )  +   H2-S  

-S   + H2-S                    2  × ( R2NH2-HS ) 2× ( R2NH2 )    

R2NH  +  H2O  +   CO2                    2 × ( R2NH2 )- CO3  × 2

R2NH2 ) - CO3  + H2O  + CO2                    2 × (  R2NH2-H CO3 )) × 2

2× ( R2NH )  + CO2                    R2N-COO-NH2R2 

واکنش هاي فوق با درجه حرارت پايين و فشار بالا به سمت راست ( در برج جذب انجام مي شود  ) و با کاهش فشار و افزايش درجه حرارت ( در برج احياء انجام مي شود  ) به سمت چپ گرايش مي يابد .

خانواده آلکانول آمين ها که در صنعت شيرين سازي گاز  بکار مي روندبه ترتيب ساختار مولکولي چنين مي باشند  : 

مونواتانول آمين ( MEA : HO-C2H4-NH2   )

دي اتانول آمين{  DEA : ( HO-C2H4 )2=NH  }  

تري اتانول آمين ((  TEA : ( HO-C2H4 )3=N    

دي گلا يکول آمين ( DGA  :  HO-C2H4-O-C2H4-NH2 )   

دي ايزو پروپانول آمين{ DIPA : ( HO-C3H6)2=NH) }

متيل دي اتانول آمين{  MDEA : (  HO-C2H4)2=N-CH3 ) }

رنگ ظاهري اتانول آمين ها بي رنگ و شفاف با بوي تند و زننده و از لحاظ شيميايي پايدارند و تحت تاثير حرارت تا نقطه جوش تجزيه نمي شوند به استثناي تري اتانول آمين که زير نقطه جوش در    F 680 تجزيه مي شود . براي اطلاع ازخواص فيزيکي آمين ها به جدول شماره ( 1 ) مراجعه فرماييد  .

فرآيند شيرين سازي

درفرآيند شيرين سازي گاز ترش با بهره گيري از هرنوع آمين که پيش از اين نام برده شد در مرحله عمل براي هدايت عمليات ظرافت ها و تمهيدات عملياتي خاص خود را دارند ودر يک فرآيندمشخص حجم معيني از محلول آمين در يک سيکل بسته با درجه حرارت کنترل شده در گردش بين دو برج تماس و احياء صورت مي گيرد . براي آگاهي و درک بهتر از سيکل گردشي آمين لازم مي دانم به صورت فشرده توضيحات مختصري ارائه نمايم .

محلول ساخته شده از آمين در مخزني که انباره و يا سرج درام ناميده مي شود به اندازه کافي شارژمي گرددعلاوه براين وظيفه ديگر اين انباره تحمل تلاتم جريان که نسبت معکوسي با کاهش و يا افزايش سطوح برج ها داردمي باشد . محلول آمين از سرج درام به خنک کننده هاي هوايي با پمپ ارسال تا درجه حرارت کنترل شود وپس از آن محلول آمين توسط پمپ فشار قوي به بالاي برج انتقال مي يابد و وارد برج تماس با گاز  روي اولين سيني  مي ريزد و پس از گذشتن از سيني هاي متعدد از پايين برج خارج مي گردد وگاز ترش هم از پايين برج وارد و پس از گذشتن از تمامي سيني ها از بالاي برج خارج مي شود در اين حرکت هاي معکوس گاز و محلول آمين فرآيند انتقال جرم انجام مي شود و گازهاي اسيدي توسط محلول آمين جذب و به اصطلاح آمين از گازهاي اسيدي غني مي گردد ( Rich Amine ) وسپس وارد فلش درام مي شود وبخشي ازگازهاي جذب شده ضمن افت فشار آزاد مي شوند وبمنظوردفع سالم به زباله سوزها منتقل مي شود و جريان محلول آمين از زيرفلش درام پس از گذشتن از مبدل هاي حرارتي به سمت برج احياء هدايت      مي گردد . برج احياء در فشار کم و دماي بالا کار مي کند وطبق معادلات واکنش برعکس شده و گازهاي اسيدي از محلول آمين جدا مي شود  . از بخار اشباع در جوشاننده ها به منظور افزايش دما استفاده مي شود . محلول آمين با کاهش بار اسيدي که به آن Lean Amine  مي گويند از پايين برج احياءخارج مي گرددو به مخزن يا انباره سرج درام وارد مي شود .

عملا هر بخش از سيکل گردشي آمين مشکلات و توجهات خاص خودرا دارد به طوريکه محلول آمين پس از مدت زماني که در سرويس باشد تحت تاثير کيفيت گاز ترش آلوده شده و پديده هاي خوردگي لوله ها و برج ها ، فساد آمين ، گرفتگي مسير و کف کردن Foaming  در جريان عمليات پديدار مي شوند و براي کنترل اين عوامل مخرب که سبب کاهش توليد و از بين رفتن سرمايه    مي شود راه حل هايي انديشيده شده است که با راهبردهاي فني و نظارت مستمر سرپرستان تحت کنترل قرار مي گيرند . البته هريک از موضوعات که نامبره شد سر فصل هاي مقالات مهمي       مي تواند باشد که بطور مجزا به آنها مي توان پرداخت .

شرکت پالايش گاز فجر جم داراي هشت واحد شيرين سازي گاز با ظرفيت طراحي  7 /11 ميليون مترمکعب در روز مي باشدوبامطالعاتي که براي افزايش ظرفيت در سالهاي گذشته انجام شدطرح افزايش ظرفيت اجرايي شد وهم اکنون ظرفيت هريک از واحدها به حدود  15 ميليون مترمکعب در رو افزايش يافته است ومجموعا امکان تصفيه گاز تا مرز  114  ميليون متر مکعب در روز فراهم شده است  . نقطه شبنم گازشيرين ضمن عبورازواحدهاي سرمايش تنظيم مي گردد و پس از گذشتن از رديف هاي اندازه گيري وارد خط لوله 56 اينچ سراسري دوم مي شود وگازضمن عبوراز ايستگاه هاي تقويت فشارگاز به مبادي مصرف مي رسد .  

جدول شماره ( 1 ) خواص فيزيکي آمين ها

 

 

فرمول

واحد

mea

dea

tea

dga

dipa

mdea

وزن مولکولي

Mol Wt

08/61

14/105

19/148

14/105

19/133

17/119

نقطه جوش  mmHg760

فارنهايت

9/338

2/516

680

430

7/479

477

نقطه ذوب

فارنهايت

9/50

4/82

3/72

5/9

6/107

8/5 -

اعداد ثابت در

شرايط بحراني

فشار   pSI

668

7/474

355

11/547

8/546

35/562

دما    فارنهايت

662

8/827

7/957

6/756

5/750

65/611

دانسيته در 20 درجه سانتيگراد

gm / cc

018/1

095/1

124/ 1

058 /1

999 /0

0426/1

وزن مخصوص درF 60

Lb/gal

48/8

09/9

37/9

82/8

-

69/8

Sp gr در F 60

20/20

0179/1

0919/1

1258/1

0572/1

989/0

0418/1

گرماي ويژه در  F 60

BTU/Lb

608/0

6/0

7/0

571/0

69/0

-

هدايت گرمايي در F 68

BTU/Hr

148/0

127/0

-

121/0

-

-

گرماي نهان تبخير

BTU/Lb

355

288

230

14/219

185

223

گرانروي   

cp

1/24

350

1013

40

870

101

شاخص مرجع Ref Ind

در  F 68

4539/1

4776/1

4852/1

4598/1

4542/1

4685/1

نقطه آتشگيري COC

F

200

280

365

260

255

-

ثوابت معادله آنتوين

A

024021/8

12303/8

6586/9

6211/8

8698/9

23/16

B

6/1921

46/2315

05/4055

1/2721

3/3600

8/7456

C

3/203

3/173

67/237

54/249

54/265

71/311

 

 

 

 

 

 

 

 

 



[1] Packed    

[2] spray

[3] bioscruber

[4] Counter-Current

[5] Mass Transfer

[6] Blood Oxygenation

[7] hydrophobic

n


موضوعات مرتبط: مقالات، تحقیقات، مواد
[ پنجشنبه بیست و ششم خرداد 1390 ] [ 19:39 ] [ بهزاد ]
.: Weblog Themes By Iran Skin :.

درباره وبلاگ

ذکر ایام هفته
شنبه یارب العالمین
یکشنبه یاذالجلال والاکرام
دوشنبه یاقاضی الحاجات
سه شنبه یاارحم الراحمین
چهارشنبه یاحی یاقیوم
پنج شنبه لااله الاالله الملک الحق المبین
جمعه اللهم صل علی محمدوال محمدوعجل فرجهم
هر ذکر در هر روز صد مرتبه
موضوعات وب
امکانات وب
ثبت سفارش تایپ و ترجمه - start with No selection tool by themeviews.ir ---> كد جاوا