پایان نامه با کلمات کلیدی گازهای گلخانه ای، کاهش انتشار، نفت و گاز، ارزش اقتصادی

دانلود پایان نامه ارشد

مسئله فلرینگ گاز در سطح دنیا، نیاز به تلاشی هماهنگ و بزرگ، از سوی دولت های مرکزی و منطقه ای، تولید کنندگان نفت و گاز، ارائه دهندگان تکنولوژی و جامعه بین المللی را به صورت فزاینده ای مطالبه می نماید [6].
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 میسازند. 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.
1-4-1- ارزش اقتصادی گازهای فلر
چارت شکل 4 میزان حرارت آزاد شده از فلرهای بلند، که بر مبنای ارتفاع شعله تخمین زده شده است را نشان می دهد. می توان حرارت آزاد شده را با استفاده از محور سمت راستی، به یک پتانسیل صرفه جویی سالانه که از بازیابی گاز فلر نتیجه می شود نسبت داد. به عنوان نمونه برای یک مشعل با قطر دهانه 30 اینچ، اگر ارتفاع شعله 30 فوت باشد ارزش حرارتی و دلاری گازهای ارسالی به فلر به ترتیب100 میلیون بی تی یو در ساعت و 1752000 دلار در سال خواهد بود.

شکل 4 – نمودار تحلیل ارزش اقتصادی بازیافت گاز فلر بر مبنای [13](2$/(Million BTU))
بازیابی هیدروکربن های موجود در گازهای فلر می تواند به صورت چشمگیری هزینه های سوخت گازی را کاهش دهد.

1-4-2- اثرات زیان آور گازهای فلر
اگرچه اثرات زیان آور گازهای انتشار یافته از فلرها بر انسان، گیاه و حیوان هنوز به صورت کمی ارائه نشده است اما مطالعات و فعالیت های انجام گرفته تا بحال این اثرات زیانبار را به صورت کیفی مشخص کرده اند [1]:
1) فلرهای فعال در میادین نفت و گاز و یا موجود در عملیات پالایش به طور مستقیم ایجاد گازهای گلخانه ای کرده که گرم شدن کره زمین نتیجه آن می باشد.
2) گازهای ارسالی به فلر در شرایط مختلف عملکرد آن، باعث نشر گازهای متفاوتی نظیر دوده، ترکیبات آلی فرار نسوخته، منواکسید کربن، اکسیدهای گازی نیتروژن، دی اکسید گوگرد و مرکاپتانها می شوند. نشر گازهای مذکور سلامت انسان هایی که در محیط اطراف مشغول به کار و زندگی هستند را به مخاطره می اندازد. نویز )آلودگی صوتی(، گرما، نور و ارتعاش از دیگر اثرات ناخوشایند عملیات فلر می باشند.
3) تلفات منابع انرژی در فلر شامل خود گازهای ارسالی به فلر، بخار و سوخت گازی از لحاظ اقتصادی بسیار حائز اهمیت است. کنترل و کاستن این تلفات می تواند منجر به کاهش نشر گازهای گلخانه ای و گرمایش زمین نیز گردد.
4) گازهای انتشار یافته از فلرها نظیر اکسیدهای گوگرد و ازت در مجاورت آب موجود در اتمسفر می توانند حجم قابل توجهی اسید تولید نمایند. اسیدهای مذکور قادر خواهند بود در محدوده وسیعی از محیط اطراف فلر تا هزاران کیلومتر دورتر پراکنده شوند.
کاهش و بازیابی گاز فلر منافع بسیار دیگری نیز در بر دارند که عبارتند از [14]:
کاهش مصرف سوخت واحد
کاهش مصرف بخار سیستم
افزایش عمر نوک فلر
بازگشت سریع سرمایه گذاری
کاهش انتشار آلاینده های واحد
1-5- پیشینه پژوهش
به علت مقادیر بالای اتلاف انرژی در صنایع بزرگ بخصوص صنایع وابسته به نفت، گاز و پتروشیمی از طریق سیستم فلرینگ و همچنین الزامات زیست محیطی که روز به روز جدی تر و سخت گیرانه تر در حال گسترش می باشند، طی 10 سال گذشته تحقیقات وسیعی بر روی کاهش و بازیابی گازهای ارسالی به فلرها انجام شده است که در ادامه به بررسی آنها می پردازیم.
والتر برنر [15]در سال 1987 در مجتمع پتروشیمیSunolin Chemical Co. در مجاورت پالایشگاهMarcus Hook دلاور در جنوب فیلادلفیا، سیستمی جهت سوزاندن مستقیم گاز فلر در یک پکیج بویلر بخار موجود در مجتمع ارائه داد. نتایج حاصل از چارت ثبت کننده بخار بویلر نشان داد سیستم بازیابی مذکور در حدود 10% هزینه های متداول را کاهش داده است.
طرح بازیابی گازهای فلر برای اولین بار در سال 1991 در نروژ اجرایی گردید. بازیابی گازهای ارسالی به فلر در نروژ زمانی بدل به واقعیت شد که دولت نروژ در ژانویه 1991 ، قوانین مالیاتی موثری بر انتشار 〖CO〗_2 وضع نمود. این مالیات در ابتدا به میزان 0.85 کرون نروژ به ازای هر مترمکعب استاندارد مقرر گردید و در مورد تمام تأسیسات دریایی، بدون استثنا انطباق داشت. در حالیکه این مالیات تا به بیش از1 کرون افزایش یافته بود و در حال حاضر به میزان 0.72کرون بر هر مترمکعب می باشد، منجر به حرکت ضروری صنایع به سمت کاهش و قطع فلرینگ گردید. [16]البته ذکر این نکته جالب توجه است که بستن تمام یا بخشی از خط اصلی فلر توسط یک شیر، اولین بار در تاسیسات دریایی BP Bruce در دریای شمال استفاده گردید . [17]اولین تاسیساتی که در آن سیستم بازیابی گاز فلر FGR نصب شد،سکوهای دریایی Gullfaks A & C کمپانی Statoil بودند. این بار، نیروی محرکه قطعا صرفه جویی بسیار چشمگیر در مالیات وضع شده بر 〖CO〗_2بود. این تاسیسات در سال 1995سیستم بازیابی گاز فلر خود را راه اندازی نمودند.این سکوها با نصب سیستمهای ejector skids ، هم گازهای پرفشار و هم گازهای کم فشار را بازیابی نمودند. [16] کمپانی Statoil در سال 1996 سیستم بازیابی گاز فلر را فقط بر روی خط پرفشار گاز فلر میدان نفتی Oseberg نصب نمود. گاز توسط یک خط متقاطع HP ساده بازیابی می شد، که بطور قابل توجهی سبب کاهش هزینه نصب کلی سیستم گردید. [17]
شرکت امریکائی جان زینک ، برای نخستین بار سیستم بازیابی گاز فلر FGRU را ارائه داد که از موفق ترین سیستم های بازیابی فلر می باشد. در این سیستم از تجهیزاتی اصلی نظیر کمپرسور با تکنولوژی رینگ مایع و جداکننده سه فازی استفاده گردیده است. بهترین مکان قرار گرفتن انشعاب سیستم مذکور از هدر اصلی فلر مابین مخزن ضربه گیر و آب بند مایع می باشد. این سیستم معمولا با ظرفیتی معادل عملکرد نرمال سیستم فلر طراحی می گردد.[13]و[18]و [19].
لورینگ و اسمیت [20]در سال 1995 ، بار فلر را به منظور اطمینان حاصل نمودن از راه اندازی بدون دود کاهش دادند. شیخ و لی [21]در سال 1995 ، در طول راه اندازی کارخانه اتیلن به منظور کاهش تولید مواد خارج از مشخصات از گاز طبیعی استفاده نمودند. واحد پتروشیمی Westlake Petrochemicals Carlyss در سال 2001 ، فلرینگ راه اندازی را از طریق یک روش برگشتی کاهش داد. [22]سایت شیمیاییNova Chemicals Joffre در سال 2001 ، فلرینگ را از طریق تغییرات رویه ای در هنگام راه اندازی و بستن واحد اتیلن کاهش داد. [23]واحد شیمیایی Lyondell Chemicals نیز چندین پروژه کاهش فلرینگ را در سالهای 2005 و 2006 در سایت های الفین خود اجرا نموده اند.[24]و [25].
نصب سیستم بازیابی گاز فلر در بریتانیا، نخستین بار با مسئله پیدا کردن فرمولی ایده آل از لحاظ اقتصادی برای ایجاد بازگشت سرمایه ای قابل قبول مطرح گردید. شرکت نفت بریتانیا، BP ، پیشگام در مسیر ارائه روش های کاهش انتشارات فلرینگ در این کشور بوده است . [17] معرفی سیستم مذکور توسط BP در 80 امین دوره کنفرانس سالانه GPA در سن آنتونیو ایالات متحده[26]ارائه گردید. امروزه 2 سیستم برای BP در حال ساخت می باشند و مطالعات بیشتری در مراحل مختلف اجرا برایBP ، Shell و Britanniaتحت بررسی می باشند [26]و [27].
شرکت ملی نفت کویت ( KNPC ) در پالایشگاه نفت Shuaiba طرح ابتکاری جمع آوری و بازیابی گازهای اتلافی را بجای تخلیه و سوزاندن آنها در فلرها را اتخاذ نمود. در فاز اول از این طرح، با ارزیابی کمیت و کیفیت گازها، یک واحد بازیابی گازهای ارسالی به فلر در این پالایشگاه در سال 2002 طراحی و راه اندازی گردید. در فاز دوم جهت دستیابی به مفهوم ایده آل “حذف فلرینگ “، پروژه ای منحصر به فرد توسط شرک ملی نفت کویت تحت عنوان ” Zero Non-Emergency Flaring ” تعریف گردیده است [28].
کمپانی نفتی امریکایی Shell ، با اجرای رویه ها و اقداماتی در راستای شناسایی و کنترل منابع فلرینگ و افزایش قابلیت اطمینان تجهیزات در پالایشگاه نفت Shell Martinez در چند سال اخیر به کاهش قابل توجهی در انتشارات ناشی از فلرینگ دست پیدا کرده است. بعلاوه با نصب و راه اندازی سیستم بازیابی گاز فلر OPCEN در اواخر 2006 راندمان متوسط بازیابی برای تمام فلرهای فرآیندی اش در حال حاضر به 99.9 درصد می رسد و اخیرا با اجرای “طراح به حداقل رساندن فلرینگ” برنامه دارد جهت مطابقت با الزامات “مقررات قانون 12 مدیریت کیفیت هوایی منطقه ای خلیج”، کل انتشارات حاصل از چهار فلر فرآیندی موجود در پالایشگاه را به کمتر از 1.5تن در سال برساند که تنها%0.2 از کل انتشارات مجاز هیدروکربنی غیر از متان پالایشگاه را تشکیل می دهد [29].
سونیبار و آکردولو [30]در سال 2006 ، فعالیت های انجام شده بوسیله دولت و بخش خصوصی در نیجریه جهت بهره وری اقتصادی از گازهای فلر شده روزانه در این کشور را بررسی نمودند. در این مطالعه، توسعه بازار داخلی، اگر اتخاذ گردد، می تواند فلرینگ موجود را تا سال 2008 حذف نماید، و به هدف گذاری مورد نظر دولت نیجریه دست یابد. یانگ و همکاران [31]در سال 2009 ، یک استراتژی عمومی جهت به حداقل رساندن فلرینگ در واحدهای مختلف تولید اتیلن تحت شرایط و رخدادهای
متفاوت ارائه نمودند.
دیوید کاستلو و همکاران [32]در سال 2009 ، امکان نصب یک واحد دریایی تبدیل گاز به مایع( GTL) را در برزیل به منظور کاهش فلرینگ گاز طبیعی، جلوگیری از انتشارات معادل دی اکسید کربن (〖CO〗_2 e)و تولید سوخت دیزل کیفیت بالا مورد ارزیابی قرار دادند . نتایج حاصل نشان دادند هزینه های کاهش 〖CO〗_2 e واحد GTL در برزیل باید در محدوده 2 تا 80 دلار به ازای هر تن 〖CO〗_2 e باشند.
افشار و همکاران[33] ، بازیابی گاز های ارسالی به مشعل پتروشیمی و راهکار های مربوطه بر اساس بررسی های انجام شده در واحد پتروشیمی امیرکبیر را ارائه نمودند. درفشی و همکاران[34]امکان سنجی سیستم بازیابی گازهای ارسالی به فلر و کاهش عملیات فلرینگ در پتروشیمی تبریز را بررسی کردند. در این پروژه با بهره گیری از سیستم کمپرسور و تکنولوژی ممبران، امکان جداسازی و بازیابی ترکیبات با ارزش از گاز فلر در داخل واحد الفین مطالعه گردید. زاد اکبر و همکاران [35]با بررسی راهکارهای کاهش تولید گازهای مشعل و سیستم های نوین بازیابی گازهای ارسالی به مشعل و نیز بررسی شرایط عملیاتی پالایشگاه گازی شهید هاشمی نژاد )خانگیران( و پالایشگاه نفت تبریز، سیستم بازیابی بهینه از میان چند گزینه مورد نظر برای هر یک از آنها را ارائه کردند.
مدیریت پژوهش و فناوری شرکت ملی گاز ایران نیز در قالب یک کارگروه تخصصی تحت عنوان مدیریت کربن در صنعت گاز، طرح پژوهشی با عنوان “بازیابی و کاهش گازهای ارسالی به مشعل” را با عنایت به حجم عظیم گازهای ارسالی به فلر در شرکت مجتمع گاز پارس جنوبی، در قالب تعاملات پروتکل کیوتو جهت کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و ثبت در قالب مکانیزم توسعه پاک، در سال 1387تعریف نمود.[36]و .[37]
رحیم پور و همکاران[38]در سال 2011 ، به منظور کاهش انتشار گازهای گلخانه ای، یک سیکلGTL برای تبدیل گازهای طبیعی فلر شده در یک پالایشگاه گاز به هیدروکربن هایی با وزن مولکولی بالاتر معرفی نمودند. این فرآیند روش جایگزینی را بجای فلر های متداول جهت سوزاندن گاز، به منظور حداقل نمودن انتشار 〖CO〗_2و تولید سوخت مایع از قبیل بنزین ارائه می نماید.

1-6- اهداف تحقیق حاضر
با توجه به افزایش بهای انرژی و سیاست های دولت در راستای بهینه سازی مصرف انرژی و کاهش مصرف آن و از طرفی، هزینه های هنگفت سرمایه گذاری مورد نیاز در بخش سیستمهای بازیابی و تصفیه ضایعات، سیستمهای مبتنی بر تراکم اجکتوری بالاترین شانس جهت مطرح شدن در فرآیندهای بازیافت گازهای فلر را دارند. در این تحقیق سعی بر این است که با بهره گیری از آخرین دستاوردهای تحقیقاتی، بسط و توسعه سیستمهای بازیابی گازهای ارسالی به فلر در صنایع فرآیندی نفت و گاز که دارای توجیه اقتصادی مناسبی نیز باشند مورد بررسی و مطالعه قرار

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه با کلمات کلیدی ایالات متحده، گاز طبیعی، زیست محیطی، نفت و گاز Next Entries پایان نامه با کلمات کلیدی زیست محیطی، نفت و گاز، هزینه نگهداری، دی اکسید کربن