پردازش گازطبیعی
۰ ۶۳۳ ۰ ۱۳۹۲/۰۵/۲۳ ۱۱:۱۴
پردازش گازطبيعي
گازطبيعي كه از زيرزمين تا سرچشمه بالا آورده مي شود كاملا با گازطبيعيمصرف كنندگان متفاوت است. اگرچه پردازش گازطبيعي در بسياري از جنبه هاساده تر از پردازش و پالايش نفت خام است، اما به اندازه نفت، پردازش آنقبل از استفاده توسط مصرف كنندگان ضروري است.گازطبيعي كه توسط مصرفكنندگان استفاده مي شود، بيشتر از متان تشكيل شده است. اگرچه گازي كه درسرچشمه يافت مي شود و بيشتر تركيبات آن متان است نياز به پردازش زياديندارد و خالص است.گازطبيعي خام از سه نوع چاه استخراج مي شود: چاه هاينفت، چاه هاي گاز و چاه هاي متراكم. گازطبيعي كه از چاه هاي نفت استخراجمي شود عموما به نام «گاز همراه» شناخته مي شود. اين گاز مي تواند جدا ازنفت در تشكيلات وجود داشته باشد (گاز آزاد) يا اين كه در نفت خام حل شدهباشد (گازمحلول).
گازطبيعي كه از چاه هاي گاز و متراكم مي آيد، كه در آن هيچ نفتخامي وجود ندارد يا اگر وجود دارد بسيار اندك است و با نام «گاز همراه» شناخته مي شود. چاه هاي گاز عموما گازطبيعي خام توليد مي كنند در حالي كهچاه هاي متراكم گازطبيعي آزاد به همراه يك هيدروكربن نيمه مايع متراكمتوليد مي كنند. منبع گازطبيعي هرچه كه باشد، وقتي از نفت خام (در صورتوجود) جدا شد، معمولا در تركيب با ديگر هيدروكربن ها وجود دارد (عمدتااتان، پروپان، بوتان و پنتانز). به علاوه، گازطبيعي خام حاوي بخار آب،سولفيد هيدروژن (S2(H دي اكسيدكربن، هليوم، نيتروژن و ديگر اجزااست.پردازش گازطبيعي شامل جداسازي تمام هيدروكربن ها و مايعات مختلف ازگازطبيعي خالص است. به منظور توليد آن چه كه گازطبيعي خشك به كيفيت خطوطلوله ناميده مي شود، خطوط لوله اصلي حمل ونقل اغلب مقرراتي دارند كهبراساس آن گازطبيعي هنگام حمل ونقل با خطوط لوله بايد تركيبات و كيفيتخاصي داشته باشد. اين بدين معناست كه قبل از حمل ونقل، گازطبيعي بايدتصفيه شود.
يا اين كه در مراحل تصفيه و پالايش، اتان، پروپان، بوتان وپنتانز بايد از گازطبيعي جدا شوند،اما اين بدين معنا نيست كه آن ها ضايعاتهستند.در واقع، هيدروكربن هاي همراه كه تحت عنوان «مايعات گازطبيعي» شناخته مي شوند (Natural Gas Liquids) NGL مي توانند با محصولات حاصل ازپردازش گازطبيعي بسيار ارزشمند باشند. NGL ها شامل اتان، پروپان، بوتان،ايزوبوتان و بنزين طبيعي مي باشند. اين NGL ها به طور جداگانه فروخته ميشوند و مصارف متفاوتي دارند، مثل افزايش بازيافت نفت در چاه هاي نفت،فراهم آوردن موادخام براي پالايشگاه هاي نفت يا نيروگاه هاي پتروشيمي بهعنوان منابع انرژي.
در حالي كه بعضي از اوقات پردازش موردنياز مي تواند در سرچشمه يانزديكي آن (پردازش حوزه) انجام شود،پردازش كامل گازطبيعي در يك نيروگاهپردازش گازطبيعي كه معمولا در منطقه توليدي گازطبيعي قرار دارد، انجام ميشود.گازطبيعي استخراج شده به اين نيروگاه هاي پردازش از طريق يك شبكه خطوطلوله جمع آوري انتقال داده مي شود. اين خطوط لوله قطر كوچك و فشار كميدارند.يك سيستم جمع آوري پيچيده مي تواند از لوله تشكيل شود كه نيروگاهپردازش را به بيش از صدچاه در منطقه ارتباط مي دهد. براساس گزارش انجمنگاز آمريكا در سال 2000 حدود 36100 مايل سيستم گردآوري خط لوله در آمريكاوجود داشت.علاوه بر پردازش انجام شده در سرچشمه و در نيروگاه هاي پردازشمتمركز، برخي پردازش هاي نهايي نيز در «نيروگاه هاي دو منظوره استخراج» انجام مي شود. اين نيروگاه ها بر روي سيستم هاي اصلي خط لوله قرار دارند. اگرچه گازطبيعي كه به اين نيروگاه ها مي رسد آماده كيفيت خط لوله است، درموارد خاص بازهم مقادير بسيار كمي از NGLها در آن جا وجود دارد كه درايننيروگاه ها از گازطبيعي جدا مي شوند.
عمل واقعي پردازش گازطبيعي به گازطبيعي خشك، كيفيت خط لوله ميتواند بسيار پيچيده باشد، اما معمولا شامل چهار پردازش اصلي است تاناخالصي هاي مختلف از آن جدا بشود:
•از ميان برداشتن نفت و گاز متراكم
•از ميان برداشتن آب
•جداسازي مايعات گازطبيعي
•از ميان برداشتن دي اكسيد كربن و سولفور
علاوه بر چهار مرحله پردازش بالا، هيترها و ساينده هايي معمولا درسرچشمه يا در نزديكي آن نصب مي شوند. ساينده ها در درجه اول براي برداشتنشن و ديگر ناخالص هاي بزرگ به كار مي روند. هيترها تضمين مي كنند كه درجهحرارت گاز زياد پايين نيفتد. گازطبيعي كه حاوي حتي مقادير بسيار كمي از آبباشد، هنگام افت درجه حرارت، هيدرات هاي گازطبيعي در آن شكل مي گيرند. اينهيدارت ها داراي تركيبات جامد يا نيمه جامدي مي باشند كه شبيه كريستال هاييخ هستند. با شكل گيري اين هيدارت ها در گازطبيعي مانعي در راه، عبورگازطبيعي از ميان دريچه ها و سيستم هاي گردآوري ايجاد مي شود. براي كاهشتشكيل هيدرات ها، واحدهاي گرمايي با سوخت گازطبيعي عموما در امتداد خطلوله جمع آوري نصب مي شوند جايي كه به نظر مي رسد هيدارت ها ممكن استتشكيل شوند.
• از ميان برداشتن نفت و گاز متراكم
به منظور پردازش و حمل ونقل گازطبيعي محلول همراه، گاز بايد ازنفتي كه در آن حل شده است، جدا شود. اين جداسازي گازطبيعي از نفت بيشتر باابزاري كه در سرچشمه يا نزديكي آن نصب مي شود، انجام مي شود. پردازش عمليبراي جدا كردن نفت از گازطبيعي استفاده مي شود و ابزاري كه براي اين كاراستفاده مي گردد مي تواند به طور گسترده اي فرق كند. اگرچه گازطبيعي خشككيفيت خط لوله در مناطق جغرافيايي مختلف در عمل يكسان هستند، اما گازطبيعيخام از مناطق مختلف ممكن است تركيبات و نيازمندي هاي جداسازي مختلف داشتهباشند. در بسياري از موارد، گازطبيعي در نفت زيرزميني به علت فشاري كهتشكيلات تحمل مي كند محلول است. وقتي اين نفت و گازطبيعي توليد مي شود،ممكن است به علت كاهش فشار خودبه خود گاز از نفت جدا شود. مثل بازكردن سرقوطي نوشابه كه به محض بازشدن مقداري از گازهاي محلول در نوشيدني آزاد ميشود.در اين موارد، جداسازي نفت و گاز كاملا آسان است و اين دو هيدروكربنبراي پردازش بيشتر به راه هاي مجزايي فرستاده مي شوند. ابتدايي ترين نوعجدا كننده «جدا كننده سنتي» ناميده مي شود.اين دستگاه شامل يك مخزن دربسته شده است جايي كه نيروي گرانش براي جدا كردن مايعات سنگين تر مثل نفتو گازهاي سبك تر مثل گازطبيعي به كار مي رود.
در موارد خاص اگرچه ابزار آلات تخصصي خاص براي جداسازي نفت ازگازطبيعي مورد نياز است، يك نمونه از اين نوع ابزار آلات «جدا كننده بادرجه حرارت پايين» ( LTX) است. اين دستگاه بيشتر براي چاه هاي توليدي گازفشار بالا با نفت خام يا تراكم سبك به كار مي رود. اين جدا كننده ها ازمتمايزهاي فشار براي خنك كردن گازطبيعي مرطوب و جدا كردن نفت وگاز متراكماستفاده مي كنند. گاز مرطوب وارد جدا كننده با درجه حرارت پايين مي رود،سپس اين گاز به درون جدا كننده با درجه حرارت پايين از طريق يك مكانيسممسدود جريان پيدا مي كند كه گاز را هنگام ورود به جدا كننده منبسط مي كند.
اين انبساط سريع گاز امكان پايين آوردن درجه حرارت در جدا كنندهرا فراهم مي كند. بعد از جدا كردن مايع، گاز خشك به «تعويض كننده گرما» برمي گردد و توسط گاز مرطوب ورودي گرم مي شود. با تغيير فشار گاز در بخشهاي مختلف جدا كننده امكان تغيير درجه حرارت نيز پديد مي آيد كه باعث ميشود نفت و آب از جريان گاز مرطوب جدا شوند. اين ارتباط اوليه با درجهحرارت بالا مي تواند براي استخراج گاز از يك جريان مايع نفت استفادهشود.از ميان برداشتن آبعلاوه بر جداسازي نفت و ديگر گازهاي متراكم ازجريان گاز مرطوب، لازم است كه بيشتر آب همراه با گاز از آن جدا شود. بيشترآب آزاد همراه با گازطبيعي استخراج شده توسط روش هاي جداسازي ساده درسرچشمه يا در نزديكي آن از گاز جدا مي شود. اگر چه برداشتن بخار آب موجوددر محلول گازطبيعي نيازمند عمليات پيچيده تري است. اين عمليات شامل رطوبتزدايي از گازطبيعي است كه معمولا در دو مرحله انجام مي شود. مرحله جذب باگرفتن بخار آب توسط ماده نم زدا انجام مي شود. مرحله (جذب سطحي) زمانياتفاق مي افتد كه بخار آب متراكم و در سطح جمع آوري مي شود.
• نم زدايي يا رطوبت زدايي گلايكول
يك نمونه از نم زدايي جذب (absorption) تحت عنوان نم زداييگلايكول شناخته مي شود. در اين فرايند، يك مايع نم زداي خشك كننده برايجذب بخار آب از جريان گاز استفاده مي شود. گلايكول، ماده اصلي در اينفرايند، شباهت شيميايي به آب دارد. اين بدين معناست كه وقتي در تماس با يكجريان گازطبيعي حاوي آب قرار مي گيرد، گلايكول آب را از جريان گاز ميربايد.
اساسا نم زدايي گلايكول شامل استفاده از حلال گلايكول معمولا دياتيل گلايكول (DEG) يا تري اتيل گلايكول (TEG) مي باشد كه در يك تماسدهنده با جريان گاز مرطوب تماس پيدا مي كند. حلال گلايكول آب را از گازمرطوب جذب مي كند. وقتي جذب شد، ذرات گلايكول سنگين تر مي شوند و درانتهاي تماس دهنده جمع مي شوند جايي كه آن ها به بيرون از نم زدا برده ميشوند. گازطبيعي كه بدين شكل بيشتر تركيبات آب خود را از دست مي دهد، بهبيرون از نم زدا انتقال مي يايد. حلال گلايكول به همراه تمام آبي كه ازگازطبيعي جذب كرده است از ميان يك ديگ بخار تخصص يافته كه به منظور بخاركردن آب باقيمانده طراحي شده است، عبور مي كند. وقتي آب موجود در اين ديگبخار به حرارت 212درجه فارنهايت مي رسد بخار مي شود، در حالي كه گلايكولتا 400 درجه فارنهايت بخار نمي شود. اين تفاوت درجه جوش جدا كردن آب ازمحلول گلايكول را آسان مي سازدو امكان استفاده دوباره از آن در فرايند نمزدايي را فراهم مي كند.نوآوري جديد در اين فرايند، اضافه كردن خازن هايجدا كننده فلاش تانك است. علاوه بر جذب آب از جريان گاز مرطوب، محلولگلايكول گاه گاهي با خود مقادير كوچكي از متان و ديگر تركيبات موجود درگاز مرطوب حمل مي كند. درگذشته اين متان به سادگي از ديگ بخار خارج مي شد. علاوه بر هدربخشي از گازطبيعي كه استخراج شده بود، اين خروج گاز به آلودگيهوا و تأثير گاز گلخانه اي كمك مي كرد. به منظور كاهش ميزان متان و ديگرتركيبات هدر رفته، خازن هاي جدا كننده فلاش تانك استفاده مي شوند
عضو فعال
مهندس نفت گرایش حفاری و استخراج از مخازن نفتی
