چکیده
برخلاف تصور عموم که فکر می کنند گاز به محض خروج از چاه، به داخل خط لوله گاز جهت مصرف تزریق می شود، باید گفت فرآیند پالایش و تصفیه گاز، فرآیندی بسیار پیچیده می باشد که با نام پالایشگاه های گاز از آن نام می برند.
در این مقاله هدف بر آن است با بیانی ساده و هرچه قابل فهمتر، یک پالایشگاه گاز را توصیف نماییم.
کلمات کلیدی: گازهای اسیدی، گاز ترش، واحد، نقطه شبنم، Offshore، Onshore ، MEG .
مقدمه
امروزه استفاده بهینه و کشف منابع جدید انرژی، مسئله ای است که بسیار مد نظر کارشناسان انرژی قرار دارد. یکی از مهمترین منابع انرژی مورد استفاده در سرتاسر کره خاکی، گاز طبیعی می باشد. ایران از نظر منابع گازی کشوری بسیار غنی می باشد.
بطور کلی هر کجا نفت موجود باشد در طبقه فوقانی یا در اطراف آن میدان نفتی، قطعا میدان گازی وجود خواهد داشت.وجود گاز در مناطق اطراف و بالای میادین نفتی، جهت ایجاد فشار لازم برای خروج نفت از طبقات تحتانی اجباری می باشد.
کشور ما با داشتن حدود 27 تریلیون متر مکعب منابع کشف شده گاز تا سال 1384، در مکان دوم جهان از نظر منابع گازی می باشد؛ همچنین پیش بینی می شود همین مقدار منابع گازی کشف نشده نیز در جنوب ایران وجود داشته باشد.علاوه بر مقادیر مذکور میدان گازی پارس شمالی در حاشیه دریای خزر نیز میدانی غنی از گاز می باشد که ایران تاکنون برداشتی از آن نداشته است. در جهان، کشور روسیه با داشتن 47 تریلیون متر مکعب منابع کشف شده گازی مقام نخست را در اختیار دارد.
تعاریف[1],[2]
در اینجا بیان چند تعریف ضروری می نماید:
گازهای اسیدی (Acid Gas): به مجموع گازهای دی اکسید کربن (CO2) و سولفید هیدروژن (H2S)، گازهای اسیدی گویند.
گاز ترش: گاز ترش به گازی گفته می شود که مورد فرآیند پالایش و جداسازی گازهای اسیدی قرار نگرفته باشد.
واحد (Unit): هر قسمتی از فرآیند پالایش گاز که شامل یک یا چند دستگاه بوده و فرآیند خاصی را روی گاز انجام می دهد.
نقطه شبنم (Dew Point): به نقطه ای از نظر دما و فشار گفته می شود که در آن نقطه، اولین قطرات مایع از بخار آب بدست می آیند؛ به عنوان مثال می توان به ابری اشاره کرد که از نظر دما و فشار در نقطه ای قرار دارد که اولین قطرات آب از آن حاصل می شود و به آن باران گویند ( همانگونه که می دانیم ابرها مجموعه ای از بخارات آب می باشند که بصورت متراکم قرار گرفته و تشکیل ابر می دهند).
پالایشگاه های گاز
در مورد پالایشگاه های گاز باید گفت اساس و پایه کار تمامی این پالایشگاه ها در دنیا به یک شکل می باشد و تفاوت بین پالایشگاه های گاز تنها در جزئیات است.
همچنین در حال حاضر تنها سه شرکت توانایی طراحی پالایشگاه های گاز از پایه را دارا می باشند. یکی از این شرکتها، شرکت TOTAL می باشد که کار طراحی پالایشگاه های گاز ایران را انجام داده است.
در این مقاله، بحث معطوف به فاز نهم و دهم میدان گازی پارس جنوبی واقع در منطقه ویژه اقتصادی انرژی پارس جنوبی واقع در عسلویه می شود.
اما هنگامی که می گوییم فازهای نهم و دهم، بدین معنا نمی باشد که این دو فاز دو قسمت کاملا جدا از یکدیگر می باشند؛ بلکه به این معناست که از هر دستگاه دو عدد در کنار هم مشغول انجام یک کار می باشند. در طراحی پالایشگاه های گاز، هر واحد را با یک شماره نام گذاری می کنند؛ به عنوان مثال در فاز نهم، واحدها با اعداد 100، 101، 102 و ... و در فاز دهم، واحدها با اعداد 200، 201، 202 و ... شناخته می شوند که هر کدام از این واحدها وظیفه خاص خود را بر عهده دارند. هر پالایشگاه گاز، بنابر گستره کاری خود شامل 50 تا 100 واحد می باشد. بنابر این از اینجای بحث، کار معطوف به فاز نهم پارس جنوبی ( به عنوان نمونه) خواهد بود.
فازهای نهم و دهم میدان گازی پارس جنوبی، در منطقه ویژه اقتصادی انرژی پارس جنوبی واقع در اطراف شهر عسلویه بوده و در 170 کیلومتری شرق بوشهر واقع شده است. ظرفیت خوراک ورودی این دو فاز برابر با 2000 میلیون فوت مکعب استاندارد گاز ترش در روز (MMSCFD) می باشد که این مقدار معادل با 2 میلیارد فوت مکعب گاز ترش در روز و برابر با 64 میلیون متر مکعب گاز ترش در روز است. قابل ذکر است دیاگرامی که در انتهای مقاله موجود است کمک خوبی برای درک بهتر مطالب خواهد بود.
گاز خروجی از چاه گاز شامل دو حالت مایع و گاز می باشد. این گاز ابتدا به واحد 100 یا همان تاسیسات ورودی (
Reception Facilities
)
وارد می شود. واحد 100 خود شامل دو دستگاه می باشد. دستگاه اول، لجن گیر (Slug Catcher) نام دارد. لجن گیر شامل شش لوله 32 یا 46 اینچ موازی شیب دار است. پس از ورود گاز ترش به لجن گیر، میعانات سنگین موجود در گاز شامل پنتان (C5H12)، هگزان (C6H14)، هپتان (C7H16) و مواد سنگینتر، ته نشین شده و جدا می گردند. این میعانات سنگین گازی به واحد 103 فرستاده می شوند که وظیفه آن تثبیت فشار بخار میعانات و جداسازی ضد یخ ( مونو اتیلن گلیکول، MEG) موجود در این میعانات می باشد. ضد یخ خارج شده به واحد 102 فرستاده می شود.
گاز خروجی از لجن گیر وارد یک جداکننده (Separator)

می شود تا میعانات سبک گازی شامل پروپان و بوتان از گاز جدا شوند. این میعانات سبک گازی در یک واحد تصحیح فشار بخار قرار گرفته و سپس به یک جدا کننده دیگر وارد می شوند تا پروپان از بوتان جدا شود. میعانات گازی موادی بسیار پر ارزش می باشند که به عنوان خوراک صنایع پتروشیمی مورد استفاده قرار می گیرند.
اما گاز ترش بدون میعانات گازی، به واحد 101 فرستاده می شود. واحد 101 بنام واحد شیرین سازی گاز شناخته شده و وظیفه آن شیرین کردن گاز ترش می باشد؛ برای این منظور، گازهای اسیدی شامل دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن را از گاز جدا کرده و گاز را شیرین می کنند. سولفید هیدروژن جدا شده به واحد احیاء سولفید (Unit 108) جهت بدست آوردن گوگرد از آن فرستاده می شود؛ همچنین CO2 نیز برای مراحل دیگر فرآیند ذخیره می شود.
گاز شیرین شده خروجی از واحد 101 ( واحد شیرین سازی) به واحد 104 فرستاده می شود. و ظیفه واحد 104 گرفتن آب از گاز توسط ضد یخ می باشد. ضد یخ اشباع شده از آب، جهت احیاء به واحد 102 فرستاده می شود. در واقع ضد یخ ، به چند مکان شامل خط لوله خوراک ورودی، لجن گیر، جداکننده واحد 100 و واحد 104 تزریق می شود.
واحد 102 تحت عنوان احیاء ضد یخ ( مونو اتیلن گلیکول، MEG)، جداسازی و احیاء ضد یخ موجود در گاز شیرین شده را انجام می دهد. در واقع وظیفه ضد یخ جداسازی قطرات آب از گاز طبیعی می باشد؛ تا حدی که ضد یخ اشباع شده و دیگر نتواند آب جذب کند. در واحد 102 به وسیله گرم کردن ضد یخ، قطرات آب آنرا تبخیر کرده و ضد یخ احیاء می شود.
در ادامه، گاز خروجی از واحد 104 وارد واحد 105 (Unit105) می شود.وظیفه این واحد گرفتن مرکاپتان موجود در گاز شیرین شده می باشد. مرکاپتانها ترکیباتی مضر و با بوی سیر هستند؛ البته وجود مقادیر کم مرکاپتان ( حدود 15 میلی گرم در هر متر مکعب گاز) ضروری است. زیرا بوی سیر مرکاپتان باعث تشخیص نشتی گاز توسط مصرف کننده می شود.
سپس گاز شیرین بدون مرکاپتان وارد واحد اتان گیری ( واحد 114) می شود تا اتان موجود در گاز جدا شود. اتان نیز یکی از مواد پر ارزش جهت خوراک پتروشیمی می باشد که در مخازن (Tanks) جهت صادرات و فروش داخلی ذخیره می شود.
گاز خروجی به واحد نقطه شبنم ( Dew Pointing) فرستاده می شود تا آب باقیمانده نیز جدا شود. سپس گاز بدون آب به واحد 106 فرستاده می شود. این واحد شامل چند کمپرسور می باشد که گاز تصفیه شده را فشرده کرده و به خط لوله 56 اینچ سراسری تزریق می کنند تا توسط مصرف کنندگان مصرف شود.
در ادامه بیان بسیار مختصری از کار سایر واحدهای پالایشگاه گاز و همچنین دیاگرام بسیار ساده شده یک پالایشگاه گاز آمده است:
واحد 107: وظیفه این واحد تهیه سرمای لازم برای واحد 105 جهت جداسازی مرکاپتان و تنظیم نقطه شبنم می باشد. این کار بوسیله گاز پروپان در یک مدار بسته و در سه مرحلهCْ22 و Cْ5 و Cْ35- صورت می گیرد.
واحد 108: وظیفه این واحد تولید گوگرد مایع از گازهای
اسیدی است که از واحد 101 می رسد.
واحد 109: وظیفه این واحد گرفتن گازهای ترش ( عمدتا CO2 و H2S) از آبهای ترشی است که از کلیه واحدها می رسد.
واحد 120: این واحد شامل 4 توربین گاز، با ظرفیت 30 مگاوات و یک توربین بخار، با ظرفیت 19 مگاوات و دو موتور دیزلی، هرکدام با ظرفیت 2 مگاوات می باشد.
واحد 123: این واحد وظیفه نهیه هوای خشک برای ابزار دقیق و هوای مرطوب برای واحد نیتروژن و هوای سرویس برای کلیه واحدها را بر عهده دارد.
واحد 124: این واحد نیتروژن لازم برای عملیات روزانه را تامین می کند.
واحدهای 125 تا 130: تهیه آب شیرین برای کلیه واحدها از آب دریا بر عهده این واحدها می باشد. ( نمک زدایی، آب صنعتی، آب آشامیدنی و غیره)
واحد 131: وظیفه این واحد رساندن سوخت دیزل به قسمتهای مختلف پالایشگاه جهت راه اندازی موتورهای دیزلی می باشد. (پمپهای آتش نشانی، دو مولد برق دیزلی و غیره)
واحد 132: تهیه آب سرد برای سرد کردن دستگاههای مختلف پالایشگاه وظیفه این واحد می باشد.
واحد 143: این واحد شامل چند مخزن برای نگهداری میعانات نفتی و معانات خارج از استاندارد می باشد.
واحد 144: وظیفه این واحد جامد سازی گوگرد حاصله از واحد 108 می باشد.
واحد 145: این واحد وظیفه ذخیره سازی موقت گاز پروپان به عنوان سردساز واحد 107 را بر عهده دارد.
واحد 146: این واحد ذخیره سازی مواد شیمیایی مورد مصرف پالایشگاه را انجام می دهد.
نتیجه گیری
1- بر طبق مطالب مذکور هر پالایشگاه گاز مشتمل بر تعدادی واحد (Unit) می باشد که هر واحد وظیفه خاص خود را انجام می دهد.
2- همانگونه که مشاهده شد از هر پالایشگاه گاز تعدادی محصول فرعی، ولی پر ارزش بدست می آید که مسئولان با فروش این محصولات، هزینه های پالایشگاه ( شامل هزینه سوختهای دیزل، تعمیر و نگهداری و غیره) را تامین می نمایند.
3- گستردگی و محدوده کاری پالایشگاه های گاز، متفاوت می باشد؛ این گستره کاری بوسیله میزان خوراک ورودی و همچنین میزان تفکیک صورت گرفته بر روی محصولات فرعی تعیین می شود.
منابع


[LEFT ALIGN=RIGHT]1- Piping Material Classes of 9&10 South Pars Phases, Doc.No: RP-6340S-999-1300-001.[/LEFT ALIGN]
2- اطلاعات موجود از فازهای اول تا هشتم پارس جنوبی در فاز نهم و دهم.