پایان نامه با کلمات کلیدی محیط زیست، توجیه اقتصادی، گاز طبیعی، نفت و گاز

دانلود پایان نامه ارشد

گازهای زائد در صنایع بالادستی نفت و گاز، یکی از چالش براانگیز ترین مسائل انرژی و زیست محیطی پیش روی جهان می باشد. در کشور عزیزمان ایران نیز، همه ساله مقادیر قابل توجهی از گاز استحصالی مخازن نفت و گاز کشور سوزانده می شود که علاوه بر آلودگی محیط زیست، باعث از بین رفتن این سرمایه ملی می شود. طبق آمار ارائه شده توسط بانک جهانی، سالانه بیش از 150 میلیارد متر مکعب گاز در فلرهای موجود در سطح جهان سوزانده می شود که معرف اتلاف عظیمی از منابع طبیعی معادل با 10 میلیارد دلار درآمد از دست رفته )بر مبنای 2 دلار به ازای هر MMBTU )می باشد. این میزان فلرینگ سبب تولید 400 میلیون تن انتشارات گازهای گلخانه ای معادل CO2 نیز می گردد.
توجه به محیط زیست و ارزش حفظ منابع اولیه دو عاملی هستند که ضرورت به حداقل رسانیدن فلر را مطابق ملاحظات و محدودیت های عملی لازم می سازند. لذا با توجه به آلودگی های محیط زیست ایجاد شده و با درنظر گرفتن ارزش افزوده ای که تماما از بین می رود، بررسی ایجاد واحدی برای بازیافت گازهای فلر و تبدیل آن به محصول با ارزش بسیار منطقی به نظر می رسد.
در پالایشگاه ها و سایر صنایع فرآیندی نظیر چاه ها و سکوهای نفت و گاز و پتروشیمی ها گاز های زاید به منظور دفع، در مشعل سوزانده می شوند. جهت جلوگیری از مشکلات شدید محیط زیستی و کاهش دی اکسید کربن خروجی از مشعل ها، که عامل اصلی گرم شدن زمین می باشند، باید از سوزاندن گاز های زاید در مشعل جلوگیری کرده و آن ها را کاهش داد. در صورتیکه جلوگیری از تولید گازهای زائد بدلیل شرائط عملیاتی امکان ناپذیر باشد، باید راهکارهای بازیافت آنها بررسی گردد.
سیستم فلر به طور کلی در سه حالت مختلف از شرایط عملیاتی واحد، گازهای دریافتی را می سوزاند:
شرایط عادی واحد )شرایط عملکرد نرمال واحد ها): در این حالت گازهای آزاد شده از برخی فرآیندها به همراه گازهای پرج در فلر سوزانده شده و معمولا احتراقی بدون دود، صدا و نور بدنبال دارد. در این شرایط امکان بازیافت برخی از گازها پس از فشرده سازی مجدد به عنوان سوخت وجود دارد.
شرایط آشفتگی واحد: این شرایط در هنگام راه اندازی (Start Up) و یا توقف کامل (Shut Down) واحد بوجود آمده و حجم گازهای ارسالی به فلر بیش از شرایط عادی می باشد .
شرایط اضطراری واحد: در مواقعی که حوادثی نظیر نقص فنی دستگاه، اشتباهات انسانی،تغییر در خوراک ورودی و یا قطع جریان برق اتفاق می افتد مقداری از گازها بصورت ناخواسته به فلر ارسال می شود. در این حالت تنظیم نسبت سوخت وهوا نامناسب می باشد لذا شعله ای سیاه و پردود ایجاد می گردد.
حالت ایده آل آنست که هیچ گونه فلری در پالایشگاه وجود نداشته باشد زیرا باعث اتلاف هیدروکربن ها و گازهایی می گردد که ارزش اقتصادی بالایی دارند. اما واقعیت آنست که نصب تجهیزات بازیافت در شرایطی که حجم گازهای ارسالی به فلر مقدار قابل توجهی می گردد )شرایط اضطراری( امکان پذیر نمی باشد. اما در روش توسعه داده شده در این طرح، تلاش گردیده است با استفاده از متدلوژی آرایش چندگانه سیستم تراکم اجکتوری و نیز مخزن ذخیره موقت گاز ، حداکثر میزان فلرینگ یک واحد فرآیندی در طول یک سال را با در نظر گرفتن ملاحضات اقتصادی و ایمنی تاسیسات، بازیابی نمود.
اولین گام در انتخاب و ارائه راهکار مناسب به منظور کاهش و بازیابی گازهای ارسالی به فلر، شناخت فرآیند تولید، توزیع و مصرف گازهای فلر می باشد. مطالعه کامل سیستم فلر از مبدا تا مقصد، مسیر را برای ارائه راهکارهای کاربردی هموار می نماید.
سه قسمت اصلی فرآیند فلر عبارتند از:
فرآیند (Process) به عنوان منشاء تولید کننده گازهای فلر
شبکه جمع آوری به عنوان واسط انتقال گازها به مشعل
سیستم فلر به عنوان مصرف کننده نهایی گازها
راهکارهای کاهش و بازیابی گازهای فلر در هر یک از سه قسمت اصلی سیستم فلر قابل ارائه و اجرا می باشد. از آنجا که اغلب سیستمهای فلر از ابتدا کامل طراحی می شوند لذا پتانسیل صرفه جویی در قسمت سوم ناچیز می باشد. با توجه به این مطلب می توان گفت فعالیت های کاهش گازهای ارسالی به فلر بیشتر در بخش اصلاح فرآیند و همچنین بکارگیری سیستمهای بازیافت در شبکه جمع آوری و انتقال متمرکز می گردد .
داشتن اطلاعات ترکیب و دبی گازهای زائد ارسالی به مشعل از پارامترهای اصلی جهت این بررسی ها می باشد که ضروری است راهکارهای اجرائی جهت پایش آنها در واحدهای فرآیندی ایجاد شده تا اخذ آگاهی لازم از مقدار و نوع گازهای متصاعد در احتراق در مشعل امکان پذیر گردد. تعیین ترکیب گاز با استفاده از دستگاه کروموگرافی انجام می شود، ولی جهت اندازه گیری شدت جریان، استفاده از دستگاه های اندازه گیری ماوراء صوت که در لوله اصلی نصب می شوند ضروری است. این امر متاسفانه در واحدهای فرآیندی ایران انجام نشده است و استفاده از دستگاه های اندازه گیری ماوراء صوت قابل حمل شدت جریان بدلیل محدودیت های فشار کاری نیز در این شرائط عملی نمی باشد. لذا در این بررسی و بررسی های مشابه باید از اندازه گیری غیر مستقیم استفاده نمود و برای افزایش اطمینان و دقت اندازه گیری ها، این امر باید به چند روش انجام شود. در این تحقیق دبی گاز ارسالی به مشعل به سه روش غیر مستقیم که ترکیب مولکولی، وضعبت شیر های کنترل و موازنه جرم واحد می باشند محاسبه گردید. با توجه به نزدیکی نتایج بدست آمده؛ خطای متوسط اندازه گیری ها زیر 10% می باشد که قابل قبول است.
تا به امروز روش ها و راهکارهای گوناگونی جهت کاهش و یا بازیابی گازهای ارسالی به فلر ارائه شده که عمدتا بر روی اصلاح واحدهای تولید کننده گازهای ارسالی به فلر معطوف گشته اند، که با مشکلاتی نظیر عدم توجیه اقتصادی یا بالا بردن مخاطرات سیستم و یا محدودیت اجرائی از لحاظ عملیاتی مواجه می گردد. لذا در این تحقیق استفاده از روش بازیابی گازهای فلر (Flare Gas Recovery) بررسی گردید. که در نهایت منجر به طراحی فنی و اقتصادی واحدی جهت بازیابی گازهای هیدروکربنی ارسالی به سیستم های مشعل گردید، که در عین کارآیی مناسب دارای هزینه اولیه و عملیاتی پائینی نسبت به نمونه های موجود در سطح دنیا می باشد، و می تواند در صنایع مختلف فرآیندی ایران توجیه اقتصادی قابل قبولی را دارا باشد. ایده مورد نظر برای کاهش هزینه های این سیستم، بهره گیری از سیکل متراکم سازی اجکتوری بجای کمپرسورهای گرانقیمت و با تکنولوژی بالای متداول در این سیستم ها و تکنولوژی های جداسازی و تصفیه نظیر ممبران و جدا کننده سه فازی بوده است، که امکان جداسازی و بازیابی ترکیبات با اررزش از گاز فلر در داخل واحد را مهیا می کند.
سیکل پیشنهادی مد نظر در این پژوهش، میزان فلرینگ یک واحد صنعتی نظیر یک پالایشگاه را به طور چشمگیری کاهش داده و از این طریق گازهایی که تاکنون سوزانده می شدند را جمع آوری و سپس به عنوان خوراک واحدهای فرآیندی و سوخت برای سیستم هایی همچون کوره ها، توربینهای گازی، مبدل های بازیافت حرارتی (HRSG) ، سیکل های تولید همزمان (CHP) ، هیترها و … تبدیل می نماید. پیرو این فرآیند آلودگی ناشی از سوختن گازها نیز به طور محسوسی کاهش خواهد یافت.
با اجرای نتایج حاصل از این پژوهش، میزان انتشار گازهای گلخانه ای و برخی از گازهای سمی در سطح منطقه و ملی کاهش یافته و در ایجاد هوای پاک موثر خواهد بود، که از منظر اجتماعی نیز موجب یک دورنمای مثبت در اذهان عمومی خواهد شد. همچنین، با بازیابی ترکیبات با ارزش موجود در گازهای ارسالی به فلر و فروش CER های حاصله، سود مناسبی نصیب واحد خواهد شد و عملأ شرکت وارد بازار کربن می شود که این می تواند بعنوان نقطه عطفی برای سایر صنایع نیز باشد.
از نظر اقتصادی، اجرایی شدن نتایج این پروژه مستلزم هزینه سرمایه گذاری خواهد بود. درآمدهای قابل حصول از انجام پروژه و فروش CER های صادره بیانگر این است که نرخ بازگشت سرمایه و سود پروژه برای واحد کاملا توجیه اقتصادی خواهد داشت.

7-1-1- نتایج بدست آمده از نصب سیستم بازیابی گاز فلر در پالایشگاه شمالی تهران
نتایج حاصل از اجرای طرح سیستم بازیافت گازهای فلر در پالایشگاه شمالی تهران به شرح ذیل می باشند:
کاهش فلرینگ از میزان〖1369〗^(kg⁄hr) به کمتر از〖150〗^(kg⁄hr) که گاز فلر بازیابی شده به عنوان سوخت گازی مورد نیاز پالایشگاه و نیز خوراک واحد تولید گاز مایع LPG مورد استفاده قرار خواهد گرفت. این سوخت از نظر مقدار معادل همان میزان گاز طبیعی مصرفی به عنوان سوخت می باشد، یعنی مقدار معادلی از مصرف گاز طبیعی پالایشگاه در حدود 12% را کاهش می دهد.
با توجه به اطلاعات فوق، اجکتورها و تسهیلات جانبی جهت ایمن سازی شبکه فلر تعیین و برآورد اقتصادی گردید که با توجه به اطلاعات اولیه موجود، هزینه ای کمتر از 100000 دلار تخمین زده شد. این در حالی است که در مقایسه با سرمایه گذاری 2000000 دلاری مورد نیاز جهت کمپرسور های رینگ مایع متداول، در این سیستم نیازی به سرویس های جانبی آب و برق نیز نخواهد بود.
کاهش مقدار انتشار آلاینده های معادل 〖CO〗_2 e از پالایشگاه شمالی تهران بخاطر نصب FGRحدودا برابر 〖75249〗^(MT⁄year) می باشد.
بر اساس بررسی های فنی- اقتصادی، با شرایط موجود تولید گاز مایع به همراه سوخت گازی بهترین گزینه می باشد و در صورت عدم امکان تولید گاز مایع، کل گاز بازیافت شده به سیستم سوخت گازی تزریق می گردد.

7-2- پیشنهادات تحقیقات آتی
با توجه به نتایج بخش قبل، هشت پیشنهاد جهت ادامه تحقیق حاضر ارائه می شود که در ادامه به توضیح مختصر آنها می پردازیم.
7-2-1- بررسی محدوده احتراق گازهای ضایعات )گاز فلر( در محفظه احتراق Combustor) )توربین های گازی و موتورهای گازسوز احتراق داخلی:
بررسی موتورهای احتراق داخلی و توربین های گازی مناسب برای کار با سوخت گازهای ضایعات با کیفیت پائین )به ویژه گاز فلر) (بیشتر سیستم های تولید همزمان CHP و موتورها یا توربین ها مورداستفاده در آنها مد نظر می باشد).
بررسی تکنولوژی های توربین ها و موتورهای موجود در سطح دنیا که با این نوع از سوخت ها کار می کنند، و ارزیابی فنی اقتصادی مناسب ترین تکنولوژی
محدوده ترکیبات گوناگون سوخت های گازی )یا حتی مایع( مجاز برای سوزاندن در توربین های گازی و موتورهای احتراق داخلی گاز سوز
به این نکته توجه شود که گاز فلر با توجه به دارا بودن ترکیبات هیدروکربنی سنگین، ارزش حرارتی بالاتری نسبت به گاز طبیعی دارد. اما احتراق پذیری یک سوخت گازی بستگی به ترکیب گاز دارد نه به ارزش حرارتی آن، لذا باید بررسی شود که گاز فلر در چه محدوده ای از ترکیبات قابلیت احتراق و استفاده شدن به عنوان سوخت در توربین های گازی و موتورهای گازسوز احتراق داخلی را دارد.
در صورتی که گازهای فلر برای قابل استفاده بودن به عنوان سوخت در این سیستم ها نیاز به فرآورش اولیه دارند، چه نوع فرآورش هایی باید روی آنها انجام شود؟ )مثلا شیرین سازی، رطوبت زدایی یا…)

7-2-2- امکان سنجی تصفیه و بازیابی گازهای فلر با روش جداسازی غشایی با سیستم ترکیبی جداسازی CO2,H2O,H2Sبه طور همزمان:
تکنولوژی سیستم مورد نظر
نوع غشاهای مورد نیاز و بررسی امکان تامین در ایران
آنالیز اقتصادی سیستم غشایی در صورت امکان پذیر بودن تکنولوژیکی در ایران

7-2-3- بررسی روش های مختلف و عملی اندازه گیری پیوسته ترکیب و میزان گازهای ارسالی به فلر:
بررسی کلیه روش های اندازه گیری آنلاین ترکیب گازهای فلر
بررسی کلیه روش های اندازه گیری پیوسته دبی گازهای ارسالی به فلر
نوشتن برنامه ای که اطلاعات اندازه گیری را از دو سیستم بالا دریافت کند، مشخصات گاز فلر مانند ارزش حرارتی و سایر مشخصات کلیدی را محاسبه کند و در مورد نحوه استفاده از آن تصمیم گیری کرده و سیکل بازیابی را کنترل کند.

7-2-4- بررسی انواع دیگ های بخار و مبدل ها برای استفاده از گازهای فلر به عنوان سوخت:
دیگ های بخار معمولی واتر تیوب که از گاز فلر به عنوان سوخت استفاده کنند.
دیگ های بخار بازیاب حرارتی (HRSG) از نوع

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه با کلمات کلیدی قیمت تمام شده، سرمایه گذاری ثابت، گازهای گلخانه ای، زیست محیطی Next Entries پایان نامه با کلمات کلیدی روابط اقتصادی، کاهش انتشار، جنوب ایران، گاز طبیعی