|
[[پرونده:Propane retail 06758.JPG|thumb|220px|پمپ بنزین پروپان در [[اوریگان|اریگان]] در آمریکا]]
عنوان : تثبیت میعانات گازی (Condensate Stabilization System)
کلمات کلیدی: میعانات گازی، هیدروکربنها، عملیات تثبیت
كلمات كليدي: ميعانات گازي، هيدروكربن ها، عمليات تثبيت
== مقدمه ==
گاز طبیعی که از مخازن گازی استحصال می‌شود عمدتاً حاوی حجم قابل ملاحظه‌ای میعانات گازی است. مخصوصاً زمانی که حجم برداشت گاز از مخزن زیاد باشد. میعانات گازی به جريانجریان هيدروكربنيهیدروکربنی مايعمایع گفته مي شودمی‌شود که در ذخایر گاز طبیعی وجود دارد و به صورت رسوب و ته نشیننشین در گاز استخراجی يافتیافت مي شودمی‌شود و عمدتاً از پنتان و هیدروکربنهای سنگینتر (+C5) تشکیل شده و دارای گوگرد پایین مي باشدمی‌باشد و معمولاً عاری از انواع فلزات است و تقریباً نیمی از آن را نفتا تشکیل می‌دهد.
میعانات گازی بر خلاف بوتان و پروپان نیازمند شرایط ویژه برای مایع ماندن نیستند و به شیوه‌های مختلف قادر به تبدیل به نفت سبک ، بنزينبنزین ، سوخت جت و... هستند. در قياسقیاس با پالايشگاهپالایشگاه نفت خام ، در پالايشگاهپالایشگاه ميعاناتمیعانات گازي،گازی، فرايندهايفرایندهای تبديليتبدیلی و پالايشيپالایشی كمترکمتر است بنابراينبنابراین هزينههزینه سرمايهسرمایه گزاريگزاری آن نصف هزينههزینه سرمايهسرمایه گزاريگزاری پالايشگاهپالایشگاه نفت خام است.
ارزش حرارتيحرارتی ناويژهناویژه هر ليترلیتر از ميعاناتمیعانات گازيگازی حدود4حدود۴/32706۳۲۷۰۶ بی تی یو كهکه تقريباًتقریباً معادل با ارزش حرارت 826۸۲۶/. متر مکعب گاز طبيعيطبیعی خط لوله اول سراسريسراسری است . بنابراين،بنابراین، این محصول به دلیل داشتن ارزش حرارتی بالا از اهمیت قابل توجهی برای صادرات برخوردار می‌باشد. به گونه‌ای که صادرات آن می‌تواند هزینه سرمایه گذاری اولیه یک پالایشگاه گازی را در ظرف مدت زمان کوتاهی برگرداند به شرط آنکه مشخصه فنی مطلوب را داشته باشد.
بر اساس برآورد موسسه تحقیقات انرژی "فکتس" ،، مستقر در هانولولوی آمریکا، ظرفیت تولید میعانات گازی ایران از 95۹۵ هزار بشکه در روز در سال 2001۲۰۰۱ ، نزدیک به یک میلیون بشکه در روز در سال 2013۲۰۱۳ خواهد رسيدرسید.
بيشترينبیشترین ميزانمیزان توليدتولید ميعاناتمیعانات گازيگازی ايرانایران از ميدانمیدان گازيگازی پارس جنوبيجنوبی مي باشدمی‌باشد. ايناین ميدانمیدان گازيگازی ، بزرگ‌ترينبزرگ‌ترین منبع گازيگازی است که بر رويروی خط مرزيمرزی مشترک ايرانایران و قطر در خليج‌فارسخلیج‌فارس و در فاصله 105۱۰۵ کيلومتريکیلومتری ساحل جنوبيجنوبی ايرانایران قرار دارد. مطالعات انجام شده نشان مي‌دهدمی‌دهد که بيشبیش از 14۱۴ تريليونتریلیون متر مکعب گاز طبيعيطبیعی و افزون بر 18۱۸ ميلياردمیلیارد بشکه ميعاناتمیعانات گازيگازی را در خود جايجای داده و روزانه 200۲۰۰ هزار بشكهبشکه ميعاناتمیعانات گازيگازی توسط فازهايفازهای يكیک تا پنج از ايناین ميدانمیدان توليدتولید مي شودمی‌شود و بنا به گزارش خبر گزاريگزاری مهر به نقل از مديرمدیر عامل شركتشرکت نفت و گاز پارس جنوبيجنوبی تا كنونکنون 200۲۰۰ ميليونمیلیون بشكهبشکه ميعاناتمیعانات گازيگازی از پارس جنوبيجنوبی به ارزش 10۱۰ ميلياردمیلیارد دلار صادر شده استشده‌است.
باتوجه به حجم عظيمعظیم ميعاناتمیعانات گازيگازی توليديتولیدی در كشورکشور ، بررسيبررسی كاربرديکاربردی برايبرای رسيدنرسیدن به يكیک مشخصه فنيفنی مطلوب برايبرای ايناین محصول جهت استفاده بهينهبهینه بسياربسیار ضروريضروری است. در ايناین مقاله سعيسعی شده به صورت خلاصه فرايندهايفرایندهای تثبيتتثبیت ميعاناتمیعانات گازيگازی جهت رسيدنرسیدن به شرايطشرایط فنيفنی مطلوب بررسيبررسی و معرفيمعرفی گردد.
== هدف از تثبیت میعانات گازی( Condensate Stabilization) ==
[[پرونده:MiRO4.jpg|thumb|300px]]
میعانات گازی پس از جداسازی از گاز طبیعی حاوی عناصر فراری از هیدروکربنهای سبک همچون متان، اتان و... می‌باشد که چنانچه در شرایط محیطی مناسب قرار گیرند ، می‌توانند از فاز مایع جدا شده و باعث دو فازی شدن سیستم و پیوستن به فاز گازی شوند که این امر اثرات نامطلوبی درکیفیت محصول،نگهداری وانتقال به همراه خواهد داشت. بنابراین به منظور رسیدن به شرایط مطلوب جهت نگهداری، انتقال و فروش بایستی به صورت پایدار تک فازی مایع در آید.
به مجموعۀ این عملیات پایدارسازی اصطلاحاً Condensate Stabilization , یا تثبیت میعانات گازی گفته می‌شود، این عملیات به سه دلیل انجام می‌شود:
* حذف هیدرروکربنهای سبک وقابل تبخیر(عناصر فرار) و یا به عبارتی دیگر بازیافت متان، اتان، پروپان و تاحدود زیادی بوتان يایا LPG از جریان هیدروکربنی مایع (میعانات گازی) می‌باشد.
* کاهش فشار بخار سیال و رساندن آن به یک (Reid Vapor Pressure) RVP معین به عنوان یک مشخصه فنی ، به گونه‌ای که بتوان از دو فازی شدن سیال جلوگیری به عمل آید .
RVP روش خاصی برای مشخص کردن نوع برشهای هیدروکربنی است ، در روش Reid سیال هیدروکربنی در یک محفظه با فشار متغیر قرار می‌گیرد و تا دمای oC 8۸/37۳۷ حرارت داده می‌شود، پس از مدتی فشار بالای این سیال ثابت می‌گرددکه این فشار ، RVP سیال را مشخص مي كندمی‌کند. به عبارت دیگر RVP را می‌توان به عنوان فشار بخار سيالسیال در تعادل با فاز مايعمایع در دمايدمای (oF 100) oC 8۸/37۳۷ ،كه،که کمتر از فشار محیط مي باشدمی‌باشد تعریف کرد به گونه‌ای که در شرایط انتقال و نگهداری در ناحیه تک فازی مایع قرار گیرد. میزان RVP در فصول گرم و سرد سال به علت تغیيرتغییر در مقدار ترکیبات تشکیل دهنده جریان هیدروکربنی متفاوت خواهد بود این میزان برای فصل زمستان حدود psia 12و۱۲و برای فصل تابستان حدود psia10psia۱۰ می‌باشد .
شکل 1۱ نمودارحالت تعادلی فشار- دمای میعانات گازی را قبل و بعد ازعملیات تثبیت برايبرای يكیک تركيبترکیب از ميعاناتمیعانات گازيگازی كهکه در جدول 1۱ آمده ، نشان می‌دهد. همچنین این نمودار نشان دهنده کاهش فشار بخار سیال با حذف عناصرسبكعناصرسبک می‌باشد.
* کاهش میزان آب همراه با میعانات به کمتر ازppmw 500۵۰۰ و حذف مرکپتان و عناصراسیدی از سیال (البته قابل ذکر است که میعانات گازی به صورت طبیعی حاوی مقادیرخیلی کمی از , H2S CO2CO۲ نسبت به جریان هيدروكربنيهیدروکربنی گازی می‌باشند. )
== روشهای تثبیت میعانات گازی(Stabilization System) ==
* Flash Vaporization:
در این روش، تثبیت میعانات گازی براثر عمل تفکیک عناصر فرار از هیدروکربنهای سنگینتر براساس تعادل فازی بین بخار و مایع در یک سری Flash Tank تارسیدن به یک RVP معین صورت می پذیردمی‌پذیرد.
پس از جداسازی جریان مایع از جریان گازی درون Slugcatcher ، جریان مایع برای عمل تفکیک میعانات گازی از آب و محلول MEG ( که به منظور جلوگیری از یخ زدگی جریان گاز به خطوط لوله تزریق می‌شود) و گازهای باقیمانده وارد یک جداکننده سه فازی می‌شود.
جریان هیدروکربنی مایع (میعانات گازی) جداشده، که در اثر افت فشار ناگهانی با عبوراز یک شیر فشار شکن به صورت دو فازی در آمده ، وارد اولین Flash Tank می‌شود سپس عمل تفکیک دو فاز بر اساس تعادل فازی بین بخار و مایع در دما وفشار نهایی جریان، درون Flash Tank صورت می پذیردمی‌پذیرد . بدین گونه می‌توان عناصر فرار را از جریان اصلی مایع حذف نمود. جریان مایع خروجی برای جداکردن عناصر سبک بیشتر، وارد Flash تانک بعدی که در فشار پایین تری عمل می‌کند می‌شود واین عملیات تا رسیدن به یک RVP معین تکرار می‌گردد.
جریانهای گازی جدا شده از بالای Flash Tank هاTankها که شامل عناصر سبک هیدروکربنی می‌باشد پس از تامین فشار درکمپرسورها به سیستم فراورشی گاز فرستاده می‌شود و جریان آب و محلول گلایکول جدا شده از جداکننده سه فازی به منظور احیای گلایکول به واحد MEG Recovery ارسال می‌شود همچنین به عنوان یک مشخصه فنی میزان آب همراه با میعانات گازی تثبیت شده نبايستینبایستی بیشتر ازppmw 500۵۰۰ باشد.
شکل 2۲ یک سیستم ساده از تثبیت میعانات گازی به روش Flash Vaporization نشان می‌دهد.
* Stabilization by Fraction
دراین روش جدایش عناصر سبک و قابل تبخیر از هیدروکربنهای سنگین براساس اختلاف در نقطه جوش هیدروکربنها صورت می پذیردمی‌پذیرد.
این سیستم از یک جداکننده سه فازی که Stabilizer Feed Drum نیز نامیده می‌شود ، یک برج تثبیت کنندهStabilizing Tower (که می‌تواند به صورت سینی دار و یا پر شده از پکینگ باشد) ، یک Reboiler در پایین برج ، یک خنک کننده (Condenser) در بالای برج ویکسری مبدلهای حرارتی و پمپها تشکیل شده استشده‌است.
جریان مایع جداشده از جریان اصلی گاز در قسمت Slugcatcher که شامل میعانات گازی ، آب و گلایکول می‌باشد به یک جداکننده سه فازی ارسال می‌گردد وجریان هیدروکربنی پس از تفکیک به عنوان خوراكخوراک اصلياصلی به قسمت بالای برج تثبیت Stabilizer Column فرستاده می‌شود. ايناین برج به گونه ايگونه‌ای است كهکه فضا و زمان لازم برايبرای تبادل جرم و انرژيانرژی بينبین دو فاز مايعمایع و بخار را فراهم ميكندمی‌کند. چنانچه برج از نوع سينيسینی دار باشد ، سينيهايسینیهای بالايبالای سينيسینی خوراك،خوراک، نقش تقطيريتقطیری و سينيهايسینیهای زيرزیر سينيسینی خوراكخوراک نقش جداسازيجداسازی و يایا دفع هيدروكربنهايهیدروکربنهای ناپايدارناپایدار و سبكسبک را از جريانجریان هيدروكربنيهیدروکربنی دارد. شكلشکل 3۳ يكیک نمونه از برج تثبيتتثبیت همراه با يكیک Condenser دربالا و يكیک Reboiler در پايينپایین برج نشان مي دهدمی‌دهد.
دمای Reboiler در این سیستم به گونه‌ای تنظیم شده که سبکترین هیدروکربن در قسمت تحتانی برج (به عنوان جریان محصول) پنتان وسنگین ترین هیدروکربن درجریان گازی بالای برج، بوتان باشد.
جريانجریان خروجيخروجی پايينپایین برج بعد از تبادل انرژيانرژی با جريانجریان خوراكخوراک وروديورودی و رسيدنرسیدن به دما و فشار معينمعین به عنوان محصول نهايينهایی تثبيتتثبیت شده، شناخته مي شودمی‌شود. قسمتيقسمتی از جريانجریان بخار بالايبالای برج كهکه پس از تبادل حرارتيحرارتی در قسمت خنكخنک كنندهکننده به صورت مايعمایع در آمده برايبرای تنظيمتنظیم دمايدمای جريانجریان بالايبالای برج وكنترلوکنترل خلوص جريانجریان به عنوان Reflux به برج برگشت داده مي شودمی‌شود و بخارات باقيباقی مانده بعد از تبادل حرارتيحرارتی در خنكخنک كنندهکننده به عنوان جريانجریان هيدروكربنيهیدروکربنی سبكسبک كهکه عمدتاً شامل متان ،اتان، پروپان و بوتان مي باشدمی‌باشد به سيستمسیستم فراورشيفراورشی گاز فرستاده مي شودمی‌شود.
قابل ذكرذکر است كهکه جریان هیدروکربنی قبل از ورود به برج ابتدا نمک زدایی شده وبا استفاده از انرژی جریانهای گرم در مبدل هایمبدل‌های حرارتی افزایش دما پیدا می‌کند . ناگفته نماند كهکه جريانجریان خروجيخروجی از پايينپایین برج Debutanizer كهکه اكثراًاکثراً شامل C5C۵+ميمی باشد ، مي تواندمی‌تواند به عنوان جريانجریان خوراكخوراک دوم وارد برج تثبيتتثبیت گردد. شکل 4۴ یک سیستم ساده از تثبیت میعانات گازی به روش Fractionنشان می‌دهد.
با مقايسهمقایسه بينبین ايناین دو روش مي توانمی‌توان گفت: روش Fractionنسبت به روش قبل برای رسيدنرسیدن به يكیک RVP معين،معین، دقیق تر و از لحاظ اقتصادی به صرفه می‌باشد ولی در گذشته به دليلدلیل سادگيسادگی كارکار عمدتاً روش Flash Vaporization متداول بوده.
== منابع ==
# GPSA; “Gas Processors Suppliers Association”, Tenth Edition, copy right at 2000۲۰۰۰
# John M .Campbell, Volume 1 Seventh Edition; “Gas Conditioning and Processing”, second Printing, October 1994.
# IPS; "Iranian Petroleum Standard", IPS-E-PR-500۵۰۰; Dec 1997۱۹۹۷
# API (American Petroleum Institute);"Technical Data Book-Petroleum Refining", Sixth Edition, April 1997۱۹۹۷
نويسندهنویسنده : احسان آتش روز
{{مهندسی}}
| 