مقدمه
دفع گازهای زائد در صنایع گوناگون به خصوص صنایع نفت از دیرباز مرسوم بوده است. این گازها اتمسفر را آلوده نموده و برای انسان، جانوران و گیاهان خطرناک می باشد. همچنین برخی از گازهای ارسالی به فلر دارای ارزش اقتصادی قابل توجهی است که نمی توان به راحتی از آن چشم پوشید. یکی از محل هایی که در پالایشگاه ها سرمایه و انرژی زیادی را تلف می کند، سیستم فلر است. سعی شده است در این پروژه به منظور به حداقل رساندن گازهای هدایت شده به فلر، راهکارهایی که تاکنون ارائه شده است، جمع آوری و پیشنهاد گردد تا با در نظر گرفتن شرایط کنونی پالایشگاه شازند اراک بتوان بهترین پیشنهاد را برای به سوزی در آن پالایشگاه ارائه نمود.
گاز فلر
گاز فلر، شامل ترکیبات بسیار زیادی است که بخش عمده آن متان و اتان است. فلرینگ گاز، دلایل متعددی دارد:
۱-گاز فرایندی سوخته نشده
۲- گاز اضافی که امکان فراورش آن فراهم نیست
۳- بخارها و گازهای بالای مخازن
۴- گازهای خروجی از واحدها در زمان‌های Shutdown یا کاهش فشار
۵- گازهای خروجی در زمان‌های تعمیرات و نگهداری
۶- گازهای خروجی هنگام start up واحدهای فرایندی
۷- سوختن چاه‌های نفتی و گازی برای تمیز شدن چاه‌ها
۸- سوخت گازها در واحدهای بهره برداری. در مناطق نفت‌خیز جنوب و نفت مرکزی بیشترین میزان آلودگی زیست محیطی ایجاد می‌شود.
روش‌های مختلف بازیابی گاز فلر
تزریق به چاه
یکی از راه‌های متداول برای جمع آوری گازهای اسیدی و ترش، فشارافزایی و تزریق به مخزن برای افزایش بهره‌وری چاه‌هاست. برای این منظور، گازهای فلر پس از جمع‌آوری و عبور از قطره‌گیر، به سمت کمپرسورها هدایت می‌شود. انتخاب نوع و آرایش کمپرسورها از مهمترین بخش‌های این طرح به شمار می‌رود. پس از فشرده‌سازی و افزایش فشار بر اساس میزان فشار مورد نیاز برای تزریق به چاه، گاز از طریق خط لوله وارد چاه می‌شود.
استفاده مجدد به عنوان خوراک یا سوخت
با توجه به ترکیبات گاز فلر، در صورت شبیه بودن ترکیب درصد این گازها به خوراک بعضی از واحدهای پالایشگاه، می‌توان از آن در خوراک ورودی بعضی واحدها و یا به عنوان سوخت استفاده کرد. این کار در پالایشگاه گاز ایلام و تبریز انجام شده است. یک سیستم بازیافت گاز فلر، گاز را قبل از رسیدن به محل احتراق (بعد از خروج از قطره گیر) از لوله اصلی احتراق جمع آوری و متراکم کرده و آن را برای استفاده مجدد در سیستم گاز سوختی پالایشگاه یا به عنوان خوراک سایر واحدها، سرد می‌کند. سیستم بازیابی گاز زائد، از مزایای دیگری مانند کاهش شعله مرئی در برج فلر و کاهش صدای ناشی از سوختن گازها در برج فلر برخوردار است.
سیستم تزریق گاز به داخل زمین برای مدفون سازی آن
درصورتی که میزان آلاینده‌هایی چون H2S و CO2 بسیار بالا باشد، عملا شیرین‌سازی و تصفیه این گاز به صرفه نیست و توصیه می‌شود این نوع گازها در عمق بسیار زیادی از زمین تزریق و عملا از چرخه خارج شوند، اگر چه با افزایش عمق تزریق، فشار بیشتری برای تزریق لازم است که به نوبه خود باعث افزایش هزینه عملیات می‌شود.
مخازن نفت و گاز تخلیه شده نیز گزینه مناسبی برای دفع گازهای اسیدی به شمار می‌روند؛ زیرا توانایی خود را در حفظ و نگهداری هیدروکربورها به اثبات رسانده‌اند؛ ولی باید اذعان داشت که یافتن این نوع مخازن آن هم در مجاورت محل جمع‌آوری گازهای اسیدی، کار ساده ای نیست.
میدان گازی پارس جنوبی، بزرگ‌ترین میدان گازی جهان است که از مقادیر قابل توجهی از گازهای CO2 و H2S برخوردار بوده و این گزینه می‌تواند راهکار موثری برای این معضل باشد.
تولید همزمان برق و گرما از طریق گازهای ارسالی به فلر
تولید همزمان برق و گرما از طریق گازهای ارسالی به فلر، بیشترین اثر را در صرفه¬جویی در مصرف گاز، سازگاری با محیط زیست و کاهش تلفات انرژی دارد. چنانچه درخواستی برای برق تولیدی وجود نداشته باشد، با بازگرداندن این گازها به پروسه و تولید بخار به وسیله گازهای خروجی از توربین‌های گازی، می‌توان از هرز رفت گاز جلوگیری کرد.
این نیروگاه‌ها از ترکیب توربین‌های بخار و گاز ساخته می‌شوند و بسته به نوع توربین‌ها، دیگ‌های بازیافت گرما و دستگاه‌های بازیابی، انواع متعددی دارند. استفاده از میکروتوربین‌ها باعث افزایش میزان بهره‌وری و کاهش آلودگی شده و از آنجا که دارای وزن کم و قابل حمل هستند، برای استفاده در مناطق حفاری و سکوها بسیار مناسبند. میکروتوربین‌ها توانایی کارکرد با سوخت‌های مختلف، از جمله گاز ترش را دارند.
شرح سیستم
یک سیستم بازیابی گاز مشعل معمولی با یک سیستم فشرده سازی کمپرسور در شکل زیر نشان داده شده است. در عملکرد عادی نیروگاه، بیشتر جریان گاز فلر وارد سیستم بازیابی (جریان 4) می شود و جریانی با دبی جرمی کم به فلر ارسال می شود تا سیستم فلر در حالت آماده به کار بماند (جریان 2).
یک درام آب بندی مایع برای حفظ فشار مثبت در سیستم و جلوگیری از جریان هوا به واحد بازیابی استفاده می شود. مهمترین بخش سیستم بازیابی فشرده سازی و جداسازی میعانات از گاز است. کمپرسورهای حلقه مایع به دلیل توانایی آنها در ایجاد شرایط دمای تقریباً ثابت برای تماس گاز فشرده با سیال خنک کننده معمولاً برای فرآیند تراکم استفاده می شوند. سپس گاز خروجی کمپرسور پس از خنک شدن در کولر (زمانی که از کمپرسور حلقه مایع استفاده نمی شود) به جداکننده (جریان 6) هدایت می شود (جریان 5).
سپس گاز خروجی از جداکننده به واحدهای شیرین کننده گاز جهت حذف گازهای اسیدی هدایت می شود (جریان 7). گاز خروجی از واحدهای شیرین کننده در واقع همان گاز بازیافتی است که به طرق مختلف قابل استفاده است (جریان 8). خروجی مایع هیدروکربنی از جداکننده بسته به ترکیب آن می تواند به عنوان سوخت یا خوراک یکی از واحدهای پالایشگاه (جریان 9) استفاده شود.
شرح فرآیند شیرین سازی گاز
برای حذف H2S و CO2 از مخلوط‌های گاز فلر، شبیه‌سازی واحد شیرین‌کننده توسط حلال آمین در نرم‌افزار اسپن هایسیس انجام شده و در شکل زیر ارائه شده است. از آنجایی که فرآیند شیرین‌سازی تحت تأثیر شرایط جریان جریان خروجی سیستم اجکتور، به‌ویژه جرم آن است. نرخ جریان، که به آرایش سیستم اجکتور بستگی دارد، فرآیند شیرین سازی از نظر فنی و اقتصادی تجزیه و تحلیل می شود. برای شبیه سازی فرآیند از مدل ترمودینامیکی بسته آمین استفاده شده است.
نتیجه گیری
فرآیند تراکم در بازیابی گاز مشعل، که معمولاً توسط کمپرسورها انجام می شود، پرهزینه ترین است. در این پروژه استفاده از سیستم یکپارچه اجکتور گاز-گاز به جای کمپرسور پیشنهاد شده و از نظر فنی و اقتصادی مورد بررسی قرار گرفته است. بنابراین، مدل‌سازی فرآیند بازیابی گاز فلر، از جمله واحد شیرین‌کننده گاز، برای هر دو سیستم کمپرسور و اجکتور انجام می‌شود. آرایش های مختلف سیستم اجکتور یکپارچه در قالب اجکتورهای چند مرحله ای (سری) در شاخه های موازی نیز بررسی گردید.
برای یافتن هندسه اجکتورها برای شبیه‌سازی سیستم یکپارچه اجکتور در اسپن هایسیس توسعه داده شد. نتایج تجزیه و تحلیل اقتصادی نشان داد که روش فشرده سازی با آرایش سه شاخه موازی (شامل یک اجکتور سه مرحله ای در هر شاخه) مناسب ترین راه حل در بازیافت گاز فلر یک کارخانه پالایشگاه نفت معمولی و دوره بازپرداخت پذیرفته شده 2 ساله و بازیابی تقریباً 90٪ حجم گاز فلر در طول عملیات عادی است.
بهینه سازی بازیابی گاز های فلر پتروشیمی شازند اراک توسط اسپن هایسیس
در این پروژه فرایند بهینه سازی بازیابی گاز های فلر پتروشیمی شازند اراک در نرم افزار اسپن هایسیس ورژن 14 شبیه سازی شده است. جهت خرید پروژه و یا کسب اطلاعات بیشتر در مورد آن، از طریق لینک زیر اقدام نمایید.