دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده فنی ومهندسی
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد ,,M.Sc,,
مهندسی سیستم های انرژی– سیستم های انرژی
عنوان:
تحلیل سیستمهای بازیافت گازهای ارسالی به مشعل
استاد راهنما:
دکتر پیام حیدری
نام و نام خانوادگی دانشجو:
منصور سرداری
شماره دانشجویی:
9043310741
شهریور / 1393
سپاسگزاری
به نام خداوند متعال و سپاس از هر آنچه نعمت بیکران که بهره مندم ساخته است.
در اینجا بر خود لازم دانسته که نهایت سپاس و قدردانی را نسبت به جناب آقای دکتر پیام حیدری که در انجام این پژوهش از راهنمائی ها و مساعدت های با ارزش ایشان بهره مند بوده ام،ابراز نموده و به سبب قبول زحمت هدایت این تحقیق کمال سپاس و امتنان را داشته و توفیق روز افزونشان را از درگاه خداوند آرزو نمایم.
و با تشکر از راهنمایی های دکتر فریور فاضل پور که در جهت بهبوداین پایان نامه من را یاری رسانده اند،و همچنین دوست عزیزم امین انگار نویس که در انجام هر چه بهتراین پژوهش بسیار موثر بوده اند نیز کمال تشکر را دارم.
منصور سرداری
شهریور 1393
تقدیم به
مادر عزیزم و به تمام آزاد مردانی که نیک می اندیشند و عقل و منطق را پیشه خود نموده و جز رضای الهی و پیشرفت و سعادت جامعه، هدفی ندارند.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….01
فصل اول : بیان مسئله……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..03
1-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….04
1-2- تعریف مساله………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….04
1-3- جغرافیا و گستردگی فلرینگ گاز در سطح جهان…………………………………………………………………………………………………………………08
1-4- ضرورت کاهش و بازیابی گاز فلر……………………………………………………………………………………………………………………………………………12
1-4-1- ارزش اقتصادی گازهای فلر………………………………………………………………………………………………………………………………………………12
1-4-2- اثرات زیان آور گازهای فلر………………………………………………………………………………………………………………………………………………..13
1-5- پیشینه پژوهش……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..14
1-6- اهداف تحقیق حاضر………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………18
1-7- رئوس مطالب تحقیق……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..19
فصل دوم : کاهش و بازیابی گازهای ارسالی به مشعل……………………………………………………………………………………………………………………21
2-1- مقدمه ای بر سیستم های فلر……………………………………………………………………………………………………………………………………………….22
2-1-1- انواع فلر……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..22
2-1-2- اجزای سیستم فلر……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..24
2-1-3- مکانیزم احتراق سیستم فلر………………………………………………………………………………………………………………………………………………29
2-1-4- انتشار آلاینده های فلر………………………………………………………………………………………………………………………………………………………30
2-2- روش های کاهش تولید و بازیابی گازهای ارسالی به فلر………………………………………………………………………………………………………31
فهرست مطالب
عنوان صفحه
2-2-1- انتخاب راهکار مناسب……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….31
2-2-2- روش های کاهش تولید گازهای ارسالی به فلر از طریق بهبود شرایط فرآیندها…………………………………………………………….33
2-2-3- کاهش تولید گازهای فلر از طریق بهبود عملکرد سیستم فلر…………………………………………………………………………………………34
2-2-4- روش های بازیابی گازهای ارسالی به فلر………………………………………………………………………………………………………………………….36
2-2-5- اصول اولیه بازیابی گازهای فلر………………………………………………………………………………………………………………………………………….37
2-2-6- فرآیند بازیافت گاز فلر FGR…………………………………………………………………………………………………………………………………………38
2-3- کاربرد گازهای فلر بازیافت شده…………………………………………………………………………………………………………………………………………….41
2-3-1- کاربرد گاز فلر بازیابی شده به عنوان سوخت گازی………………………………………………………………………………………………………….41
2-3-2- تولید برق با استفاده از گاز فلر…………………………………………………………………………………………………………………………………………43
2-3-3- تبدیل گاز فلر به هیدروکربنهای سنگین یا LPG………………………………………………………………………………………………………….43
2-3-4- تبدیل گازهای فلر بازیافت شده به گاز مایع طبیعی………………………………………………………………………………………………………..45
2-3-5- بازگرداندن به فرآیند تولید یا مصرف به عنوان خوراک سایر واحدها………………………………………………………………………………46
2-3-6- فرآیندهای تبدیل گاز فلر به میعانات……………………………………………………………………………………………………………………………….46
2-3-7- تزریق گاز همراه به چاه های نفت جهت ازدیاد برداشت…………………………………………………………………………………………………47
2-3-8- صادرات گاز همراه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….48
فصل سوم : طراحی سیستم های بازیابی گازهای ارسالی به فلر…………………………………………………………………………………………………….50
3-1- اصول اولیه بازیافت گاز فلر……………………………………………………………………………………………………………………………………………………51
3-2- عوامل موثر در طراحی سیستم بازیابی………………………………………………………………………………………………………………………………….53
3-3- تعیین پارامترهای طراحی سیستم بازیابی گاز فلر………………………………………………………………………………………………………………..55
فهرست مطالب
عنوان صفحه
3-3-1- ویژگی های عمومی خطوط فلر………………………………………………………………………………………………………………………………………..56
3-3-2- تعیین ترکیب گازها در سیستم فلر………………………………………………………………………………………………………………………………….57
3-3-3- تعیین دبی جریان گاز فلر…………………………………………………………………………………………………………………………………………………58
3-3-4- محل قرار گرفتن اندازه گیرها…………………………………………………………………………………………………………………………………………..61
3-3-5- تعیین سایر مشخصات سیستم فلر جهت طراحی سیستم بازیابی…………………………………………………………………………………..62
3-4- ملاحظات ایمنی در سیستم های بازیابی گاز فلر………………………………………………………………………………………………………………….63
3-4-1- دسترسی به فلر…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………63
3-4-2- جریان برگشتی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….63
3-4-3- ویژگی های گاز فلر…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..63
3-5- ملاحظات طراحی سیستم های بازیافت گاز فلر……………………………………………………………………………………………………………………64
3-5-1- سایزینگ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………64
3-5-2- موقعیت……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..64
3-5-3- اتصال فلر…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..65
3-5-4- ممانعت از برگشت جریان…………………………………………………………………………………………………………………………………………………67
3-5-5- کنترل سیستم بازیابی گاز فلر………………………………………………………………………………………………………………………………………….67
3-6- الگوریتم طراحی سیستم های بازیابی گاز فلر………………………………………………………………………………………………………………………68
3-7- فواید و نتایج حاصل از بازیافت گاز مشعل…………………………………………………………………………………………………………………………….70
فصل چهارم : ارائه روش بازیابی گازهای ارسالی به فلر با سیستم تراکم اجکتوری……………………………………………………………………..71
4-1- معرفی سیستم های اجکتوری……………………………………………………………………………………………………………………………………………….72
فهرست مطالب
عنوان صفحه
4-1-1- اساس عملکرد اجکتور………………………………………………………………………………………………………………………………………………………73
4-1-2- مزایا، معایب و کاربردها…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….77
4-1-3- کاربرد سیستم های اجکتوری در صنایع نفت و گاز………………………………………………………………………………………………………..79
4-1-4- سیستم بازیابی اجکتوری توسعه داده شده………………………………………………………………………………………………………………………86
4-2- محاسبات طراحی اجکتورها…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..88
4-2-1- ساختار اجکتور ( منحنی های تجربی )……………………………………………………………………………………………………………………………88
4-2-2- تعیین نسبت سطح مقطع دیفیوزر و نازل………………………………………………………………………………………………………………………..91
4-3- تحلیل و پیش بینی عملکرد اجکتورها………………………………………………………………………………………………………………………………….92
4-3-1- تئوری نظری و معادلات حاکم بر جریان سیال و نازل ها………………………………………………………………………………………………..93
4-3-2- مدلسازی تحلیلی یک بعدی اجکتور گاز……………………………………………………………………………………………………………………….104
فصل پنجم : آنالیز پالایشگاه شماره 2 تهران………………………………………………………………………………………………………………………………..120
5-1- معرفی واحد فرآیندی نمونه: پالایشگاه تهران…………………………………………………………………………………………………………………….121
5-1-1- اطلاعات جغرافیایی و آب و هوایی محل سایت…………………………………………………………………………………………………………….121
5-1-2- سوخت ها در پالایشگاه………………………………………………………………………………………………………………………………………………….122
5-2- شرح فرآیند فلر پالایشگاه شمالی تهران…………………………………………………………………………………………………………………………….123
5-3- تعیین مشخصات گازهای ارسالی به فلر در پالایشگاه تهران……………………………………………………………………………………………..126
5-3-1- ضایعات در پالایشگاه تهران……………………………………………………………………………………………………………………………………………126
5-4- اصلاح شبکه فلرینگ و تغییرات مورد نیاز سیستم…………………………………………………………………………………………………………….130
5-4-1- تعیین ظرفیت و مشخصات سیستم بازیابی…………………………………………………………………………………………………………………..132
فهرست مطالب
عنوان صفحه
5-4-2- تعیین تکنولوژی مناسب جهت سیستم بازیافت……………………………………………………………………………………………………………133
5-4-3- محاسبات طراحی سیستم متراکم سازی جت کمپرسور گاز………………………………………………………………………………………..135
5-5- راهکارها و سناریوهای بکارگیری گاز فلر بازیافت شده………………………………………………………………………………………………………139
5-5-1- جنبه های فنی مرتبط……………………………………………………………………………………………………………………………………………………139
5-5-2- راهکارها و سناریوها……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….142
فصل ششم : آنالیز اقتصادی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..145
6-1- مدلسازی اقتصادی و مالی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..146
6-1-1- تحلیل و ارزیابی اقتصادی سیستم های کاهش و بازیابی گاز فلر…………………………………………………………………………………147
6-2- نتایج محاسبات ارزیابی سرمایه گذاری راهکارها و سناریوهای ارائه شده………………………………………………………………………….154
6-2-1- تجزیه و تحلیل اقتصادی و مالی سناریوهای بازیافت……………………………………………………………………………………………………157
فصل هفتم : نتیجه گیری و پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………………………………………..159
7-1- نتایج وبحث…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………160
7-2- پیشنهادات تحقیقات آتی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………164
پیوست الف- الگوها و جزئیات نمونه از اجزای سیستم فلر…………………………………………………………………………………………………………167
پیوست ب – روابط اقتصادی اجکتور…………………………………………………………………………………………………………………………………………….169
منابع و مراجع………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..170
Abstract…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….177
فهرست شکل ها و نمودارها
عنوان صفحه
شکل 1- طرح مفهومی کلی از بازیابی,تصفیه و استفاده مجدد از گازهای ارسالی به فلر از واحدهای مختلف یک کارخانه فرآیندی مانند پالایشگاه,جهت مصارف گوناگون موجود در واحدها………………………………………………………………………………………………………………07
شکل 2- تصویر ماهواره ای از فلرینگ در نقاط مختلف جهان در سال2009……………………………………………………………………………….10
شکل 3- تصویر ماهواره ای از فلرهای موجود در ایران در سال2008…………………………………………………………………………………………..10
شکل 4- نمودار تحلیل ارزش اقتصادی بازیافت گاز فلر بر مبنای (Million BTU/$2)………………………………………………………….13
شکل 5- اجزاء تشکیل دهنده یک نمونه سیستم فلر مرتفع با عامل اختلاط کننده بخار…………………………………………………………….25
شکل 6- ظرف مایع گیر سیستم فلر……………………………………………………………………………………………………………………………………………….26
شکل 7- شماتیک نوک آتشخان یک فلر مجهز به عامل اختلاط بخار…………………………………………………………………………………………..28
شکل 8- سه قسمت اصلی سیستم فلر……………………………………………………………………………………………………………………………………………32
شکل 9- شمای کلی از یک نمونه واحد بازیافت گازهای فلرFGRU…………………………………………………………………………………………..39
شکل 10- نمایی از سیستم روتور کمپرسور با رینگ مایع…………………………………………………………………………………………………………….41
شکل 11- مقایسه پارامتر عدد متان برای سوخت های گازی متداول…………………………………………………………………………………………..42
شکل 12- بازیابی غشائی LPG و هیدروژن از گاز فلر………………………………………………………………………………………………………………….44
شکل 13- شماتیک سیکل بازیابی گاز مایع طبیعی از گاز فلر با روش غشائی……………………………………………………………………………..45
شکل 14- نمای کلی از راه کارهای بازیافت و بکارگیری گازهای فلر…………………………………………………………………………………………….49
شکل 15- شماتیک کلی واحد بازیافت گاز فلر………………………………………………………………………………………………………………………………52
شکل 16- شماتیک محاسبات دبی سنج التراسونیک تاخیر زمانی………………………………………………………………………………………………..60
فهرست شکل ها و نمودارها
عنوان صفحه
شکل 17- نحوه قرار گرفتن مناسب اندازه گیرها در سیستم بازیافت گاز فلر……………………………………………………………………………….62
شکل 18- نمونه ای عمومی از سیستم بازیابی گاز فلر…………………………………………………………………………………………………………………..65
شکل 19- فشار ورودی سیستم بازیابی گاز فلر(API 521)………………………………………………………………………………………………………….66
شکل 20- الگوریتم جامع طراحی سیستم بازیابی گاز فلر……………………………………………………………………………………………………………..69
شکل 21- نمایش مقطعی از یک نمونه جت پمپ مایع…………………………………………………………………………………………………………………73
شکل 22- نمایش مقطعی از یک نمونه اجکتور گاز……………………………………………………………………………………………………………………….73
شکل 23- طرح شماتیک اجزای اصلی یک اجکتور………………………………………………………………………………………………………………………..74
شکل 24- طراحی مفهومی سیستم بازیابی اجکتوری گاز فلر……………………………………………………………………………………………………….82
شکل 25- طرح شماتیک از سیستم بازیابی گاز فلر اجکتوری با استفاده از جت کمپرسور مایع………………………………………………..83
شکل 26- نمونه ای از جت کمپرسور گاز جهت بازیابی گاز فلر…………………………………………………………………………………………………….84
شکل 27- نمونه ای از یک سیستم یکپارچه تنظیم گاز پرفشار نصب شده بر روی اجکتور گازی……………………………………………….86
شکل 28- طرح شماتیک واحد بازیابی گاز فلر توسعه داده شده مبتنی بر سیستم جت کمپرسور گاز………………………………………87
شکل 29- منحنی طراحی تجربی بهینه برای اجکتورهای تک مرحله ای…………………………………………………………………………………….90
شکل 30- طرح شماتیک مشخصات طراحی و تعیین وضعیت کارکرد اجکتور……………………………………………………………………………..91
شکل 31- حجم کنترل برای جریان یک بعدی……………………………………………………………………………………………………………………………..94
شکل 32- پروفیل فشار برای جریان ایزنتروپیک داخل یک نازل همگرا- واگرا…………………………………………………………………………….97
شکل 33- حداکثر دبی جرمی جریان در مقابل فشار سکون برای قطرهای مختلف گلوگاه، با گاز طبیعی در T0=300K…….99
شکل 34- اشکال نازل و دیفیوزر برای جریان های مادون صوت و مافوق صوت………………………………………………………………………..101
شکل 35- نسبت های خواص در خروجی از نازل برای اعداد ماخ مختلف…………………………………………………………………………………103
فهرست شکل ها و نمودارها
عنوان صفحه
شکل 36- نازل مافوق صوت اولیه………………………………………………………………………………………………………………………………………………..105
شکل 37- طرح شماتیک مدل اجکتور سطح مقطع- ثابت…………………………………………………………………………………………………………107
شکل 38- حجم کنترل برای استخراج مدل اختلاط سطح مقطع- ثابت……………………………………………………………………………………108
شکل 39- حجم کنترل برای تحلیل منطقه فعل و انفعال اولیه در مدل اختلاط سطح مقطع- ثابت………………………………………112
شکل 40- مدل جریان اجکتور فشار- ثابت………………………………………………………………………………………………………………………………….114
شکل 41- حجم کنترل محفظه اختلاط فشار- ثابت…………………………………………………………………………………………………………………..115
شکل 42- فلوچارت روند طراحی اجکتور گاز بکار رفته در برنامه کامپیوتری…………………………………………………………………………….119
شکل 43- الگوریتم عملیاتی سیستم آنالیز آنلاین و برنامه کامپیوتری مصرف گاز فلر………………………………………………………………134
شکل 44- واحد بازیافت گازهای ارسالی به فلر پالایشگاه شمالی تهران……………………………………………………………………………………..134
شکل 45- نمایش یک نمونه آب بند مایع عمودی سیستم فلر…………………………………………………………………………………………………..167
شکل 46- نمونه ای از تاسیسات یک سیستم فلر………………………………………………………………………………………………………………………..168
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 1- گاز سوزانده شده در شرکت های عملیاتی نفت (میلیون متر مکعب در روز)……………………………………………………………….11
جدول 2- مقایسه دو نوع فلر زمینی و مرتفع………………………………………………………………………………………………………………………………….23
جدول 3- ضرایب انتشار آلاینده ها برای عملکرد فلرها(رتبه انتشار آلاینده ها:B)……………………………………………………………………….30
جدول 4- ترکیبات هیدروکربنی گازهای انتشار یافته فلر………………………………………………………………………………………………………………31
جدول 5- برنامه تزریق گاز به میادین نفتی کشور(میلیارد متر مکعب در سال)………………………………………………………………………….47
جدول 6- مشخصات عملکردی اجکتور تک مرحله ای طراحی شده جهت جت کمپرسور گاز………………………………………………….135
جدول 7- مشخصات ساختاری اجکتور تک مرحله ای طراحی شده جهت جت کمپرسور گاز………………………………………………….136
جدول 8- مشخصات عملکردی هر اجکتور تک مرحله ای از آرایش موازی طراحی شده جهت جت کمپرسور گاز………………….137
جدول 9- مشخصات ساختاری هر اجکتور تک مرحله ای از آرایش موازی طراحی شده جهت جت کمپرسور گاز………………….137
جدول 10- مقایسه مشخصات عملکردی آرایش های اجکتوری مختلف در سیستم متراکم سازی واحد بازیافت…………………….138
جدول 11- فرضیات مورد استفاده در محاسبات اقتصادی………………………………………………………………………………………………………….148
جدول 12- درصد هزینه های مستقیم در سرمایه گذاری در واحدهای صنعتی دارای فرایند سیال…………………………………………150
جدول 13- درصد هزینه های غیر مستقیم در سرمایه گذاری در واحدهای صنعتی دارای فرایند سیال………………………………….150
جدول 14- محاسبه سرمایه گذاری کل براساس سرمایه گذاری ثابت………………………………………………………………………………………..151
جدول 15- خلاصه هزینه محاسبه شده تجهیزات اصلی سیستم بازیافت گاز فلر با جت کمپرسور گاز…………………………………….152
جدول 16- هزینه های سرمایه گذاری سیستم بازیافت اجکتوری گازهای فلر پالایشگاه تهران………………………………………………..154
جدول 17- کاهش هزینه های عملکردی سیستم فلر ناشی از بازیافت گازهای ارسالی به فلر در پالایشگاه تهران…………………..155
جدول 18- کاهش میزان آلاینده های زیست محیطی و درآمدهای حاصل از دریافت گواهی های کاهش انتشار……………………156
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 19- محصولات تولید شده و درآمدهای حاصل از بازیافت گازهای فلر در پالایشگاه تهران……………………………………………157
جدول 20- نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل اقتصادی سناریوهای ارائه شده جهت بازیافت گازهای فلر پالایشگاه تهران………….157
جدول 21- ضرایب بکار رفته جهت تخمین قیمت اجکتور…………………………………………………………………………………………………………169
فهرست علائم و اختصارات
اختصارات
C1متانC2اتانC3پروپانIC4ایزوبوتانNC4نرمالR-SHمرکاپتانSP.Grوزن مخصوصM. Wوزن مولکولیIRRنرخ بازده داخلیNPVارزش فعلی خالصIC5ایزوپنتانNC5نرمال پنتانC6هگزانWCبازیافت سرمایه در گردشCFATجریان نقد ورودی
متغیرها و پارامترها
Aسطح مقطعMعدد ماخCRنسبت تراکمmدبی جرمیCسرعت صوتLطولCpظرفیت حرارتی ویژه در فشار ثابت PفشارZضریب تراکم پذیریRثابت گازCvظرفیت حرارتی ویژه در حجم ثابت¯Rثابت جهانی گازهاERنسبت مکشTدماGانرژی گیبسVسرعتhانتالپیX_iمتغییر مستقل ورودی i امXمتغییر مستقل ورودیU_Xعدم قطعیت مربوط به متغییر X¯Xمقدار نامی متغییرΔPاختلاف فشار
علائم یونانی
ƞ_nراندمان نازل ابتداییωنسبت مکشƞ_dراندمان دیفیوزرγنسبت گرمای ویژهρچگالیυحجم مخصوصθنسبت سطح مقطع ,A_1/P_(m^2 ) = θτنسبت فشارψپارامتر میانی در روابطζپارامتر میانی در روابط
زیرنویس ها
0شرایط سکون1مقطع 1 اجکتور2مقطع 2 اجکتور3مقطع 3 اجکتور4مقطع 4 اجکتور*مقطع بحرانیeخروجیgفاز گازiایزنتروپیکmجریان مخلوط شده اجکتورpجریان اولیه اجکتورsجریان ثانویه اجکتورtگلوگاه نازلxموج شوک
چکیده
یکی از مهمترین مسائل مربوط به محیط زیست در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، دفع مناسب گازهای هیدروکربنی زائد موجود در واحدها و مجتمع های صنعتی می باشد. از متداول ترین روش های موجود برای دفع ایمن این گازها، سوزاندن آنها در فلرها و رهاسازی در محیط می باشد. بهینه سازی مصرف انرژی و کاهش آلاینده های زیست محیطی یکی از دغدغه های اساسی این صنایع بوده و از آنجایی که عمده ترین راه اتلاف انرژی در پالایشگاه های موجود در کشور و به طور کلی تمامی مراکز دارای سیستم های فلرینگ مانند: چاه های نفت، پالایشگاه های نفت و گاز، واحدهای فرآیندی، کارخانه های مواد شیمیایی، زباله سوزها و …، همین سیستم فلرینگ بوده و عمدتا بیشترین میزان آلاینده های زیست محیطی نظیر CO2 نیز از همین سیستم متصاعد می گردد، توجه به بهینه سازی عملکرد و اصلاح این بخش از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. بخش قابل توجه گازهای ارسالی به فلرها، ترکیباتی مانند: گاز طبیعی، اتیلن، پروپیلن، برش های چهار کربنه و هیدروژن بوده که از لحاظ اقتصادی بسیار با ارزش می باشند. می توان به کمک طراحی یک سیستم خاص جمع آوری و بازیافت گاز، 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 گازی برای سیستم های موجود در واحد تبدیل نمود. پیرو این فرآیند آلودگی ناشی از سوختن گازها نیز به طور محسوسی کاهش خواهد یافت. علیرغم مزایای اقتصادی فراوان استفاده از سیستم های بازیافت گازهای فلر، عملیاتی کردن این ایده، به خصوص در واحدهای فرآیندی موجود در کشور با پیچیدگی های خاصی در رابطه با تکنولوژی های مورد نیاز، نظیر سیستم های متراکم سازی )به عنوان مثال کمپرسور با رینگ مایع(، و از سوی دیگر عدم صرفه اقتصادی بکارگیری این فناوری های گرانقیمت جهت بازیافت گازهایی که به طور متداول به عنوان ضایعات سوزانده می شوند، مواجه است. لذا با توجه به موارد فوق الذکر، بررسی سیستم های موجود جهت بازیافت گاز فلر مورد مطالعه قرار گرفت و بر پایه تکنولوژی های متداول و قابل دسترس یک سیستم بازیابی گاز فلر که دارای عملکردی قابل قبول به لحاظ فنی و توجیه بالای اقتصادی می باشد توسعه داده شد. در این طرح مدنظر است، به کمک طراحی یک سیستم خاص فشرده سازی با استفاده از تکنولوژی جت کمپرسور گاز و تکنولوژی های جداسازی و تصفیه متداول، میزان فلرینگ را به طور چشمگیری کاهش داده و امکان جداسازی و بازیابی ترکیبات با ارزش از گاز فلر در داخل واحد مهیا گردد. آنالیز اقتصادی سیستم بازیافت گازهای ارسالی به فلر از دیگر مبحث مورد بررسی در تحقیق حاضر می باشد. ارائه روش کاربردی و توجیه پذیر اقتصادی متراکم سازی با فناوری اجکتور گازی در سیستم مناسب جهت بازیافت گازهای ارسالی به فلر در مراکز فرآیندی با مقادیر فلرینگ نسبتا کم و دارای درصد پائین متان، فارغ از میزان پیچیدگی ساختار فرآیند واحد مورد مطالعه، دستاورد اصلی تحقیق حاضر می باشد.
فصل اول :بیان مسئله
1-1- مقدمه
پرداختن به موضوع فلر از دو جهت کلی دارای اهمیت می باشد. اول آنکه گازهای ارسالی به فلر، گازهای با ارزش اقتصادی قابل توجهی می باشد و نکته دوم تاثیرات مخرب زیست محیطی ناشی از احتراق گازهای مذکور است [1] . کشور عزیزمان ایران با داشتن مخازن عظیم نفت و گاز و همچنین تاسیسات گسترده در بخش های بالادستی، میان دستی و پائین دستی مقادیر قابل توجهی از گازهای با ارزش را در فلرها به گازهای مخرب برای محیط زیست تبدیل می نماید. اگرچه اقدامات گسترده ای با هدف کاهش تلفات این سرمایه ملی در کشور به عمل آمده است اما هنوز ضرورت ارائه راهکارهای مناسب در این زمینه وجود داشته که در طرحی جامع قابل بررسی است. از این رو مدیریت تولید و کاهش گازهای فلر بستر مناسبی برای انجام فعالیت های علمی، تحقیقاتی و کاربردی نه تنها در سطح کشور بلکه در کل دنیا می باشد.
-2-1 تعریف مسئله
بهینه سازی مصرف انرژی و کاهش آلاینده های زیست محیطی یکی از دغدغه های اساسی صنایع، خصوصا صنایع نفت، گاز و پتروشیمی است و تاکنون روش های گوناگونی چه در مرحله طراحی اولیه و چه در مرحله اصلاح واحدهای موجود، بررسی و مورد استفاده قرار گرفته اند. یکی از مهمترین مسائل مربوط به محیط زیست در این صنایع، دفع مناسب گازهای هیدروکربنی زائد موجود در واحدها و مجتمع های صنعتی است. از متداولترین روش های موجود، رهاسازی و سوزاندن این گازهاست. روش
ها و تجهیزات متفاوتی جهت انجام این کار موجود می باشد، که بنا به ماهیت های متفاوت این مواد می توان از آنها استفاده نمود. متداولترین نوع این تجهیزات، فلرهاهستند. فلرها تجهیزات مناسبی برای دفع ایمن گازهای زائد توسط احتراق و رهاسازی آنها در محیط می باشند [2] .
فلر دودکش یا لوله عمود امتداد یافته ای است که به عنوان یکی از قسمت های ضروری در چاه های نفت، پالایشگاه ها، پتروشیمی ها ، کارخانه های مواد شیمیایی، زباله سوزها و سایر واحدهای فرآیندی جهت سوزاندن گازها و مایعات زائد، قابل اشتعال و سمی تخلیه شده، بکار میرود و می تواند از بروز خطرات آتش سوزی ها، انفجار و صدمه دیدن کارکنان جلوگیری نماید. در واقع فلر مواد قابل اشتعال، سمی و بخارات خورنده را به ترکیبات کم ضررتر تبدیل می نماید و از عمده ترین روش های ایمن سازی دستگاه های صنعتی در مقابل ازدیاد فشار می باشد.[3] و [4].
فلر دهی فرآیند سوختن و احتراقی است که در آن مواد آلی و گازهای اضافی سوختنی قبل از آنکه مشکلی برای تاسیسات بوجود آورند از کلیه قسمت های واحد توسط شبکه ای از خطوط لوله به منطقه ای با فاصله مناسب از واحدهای عملیاتی ارسال شده و بصورت کنترل شده ای سوزانده می شوند. فلرها همواره حین فعالیت گرما و صدا تولید می کنند. میزان و نوع گازهای انتشار یافته از فلر به محیط زیست تابع راندمان احتراق و نوع گازهای ارسالی به فلر می باشد [5].
سیستم فلر بطور کلی در سه حالت مختلف از شرایط عملیاتی واحد، گازهای دریافتی را میسوزاند:
1) شرایط عادی کارخانه: در این حالت گازهای آزاد شده از برخی فرایندها به همراه گازهای تخلیه در فلر سوزانده شده و معمولاً احتراقی بدون دود، صدا و نور به دنبال دارد. محصولات احتراق در این شرایط اغلب بخار آب، دی اکسید کربن و دی اکسید گوگرد میباشد. در این شرایط امکان بازیافت برخی از گازها پس از فشرده سازی مجدد به عنوان سوخت وجود دارد.
2) شرایط آشفتگی واحد: این شرایط در هنگام راه اندازی یا توقف کامل کارخانه بوجود آمده و حجم گازهای ارسالی به فلر بیش از شرایط عادی میباشد.
3)شرایط اضطراری واحد: در مواقعی که حوادثی نظیر نقص فنی دستگاه یا قطع جریان برق اتفاق میافتد، مقداری از گازها به صورت ناخواسته به فلر ارسال میشود. از آنجا که در این حالت تنظیم نسبت سوخت و هوا نامناسب میباشد لذا شعله های سیاه و پر دود ایجاد می گردد. شرایط اضطراری ممکن است بدلایل مختلفی اتفاق افتد که برخی از آنها عبارتند از :[1]
تغییر در خوراک ورودی
نقص فنی تجهیزات
تعمیر و نگهداری نامناسب
اشتباهات انسانی
انحراف از رویه بهره برداری
قطع جریان برق
بهره برداری بیش از ظرفیت طراحی
اگرچه هر فرآیند شیمیایی نظیر فرایندهای پالایشگاهی و پتروشیمیایی بدلایل مختلف جهت رعایت ایمنی شاغلین و تجهیزات ملزم به استفاده از سیستم فلر می باشند اما می توان راهکارهایی را ارایه نمود تا میزان جریان ارسالی به فلر به حداقل برسد. راهکارهای دستیابی به کاهش فلرینگ در هر یک از سه قسمت اصلی سیستم فلر بصورت زیر قابل ارائه و اجرا می باشند:
1)بخش فرآیند: کاهش تولید گازهای فلر از طریق بهبود شرایط فرآیندی و جلوگیری از نشتی در تجهیزات و اتصالات
2)شبکه جمع آوری: بازیابی و استفاده مجدد از گازهای فلر تولیدی بر اساس مشخصات آن
3)سیستم فلر: اصلاح سیستم فلر شامل تجهیزات، عملکرد آنها و سیستم های کنترلی و نظارتی
در ایران، ناکافی بودن پروژه های کاهش، جمع آوری و بازیافت گازهای ارسالی به فلر، باعث سوزاندن بیهوده گاز می گردد. روش ها و راهکارهایی که تا به امروز جهت کاهش و یا بازیابی گازهای ارسالی به فلر ارائه شده عمدتا بر روی اصلاح واحدهای تولید کننده گازهای ارسالی به فلر معطوف گشته اند. اما می توان به کمک طراحی یک سیستم خاص فشرده سازی گاز، میزان فلرینگ یک واحد صنعتی نظیر یک پالایشگاه یا پتروشیمی 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 نظیر واحد گازمایع و یا به عنوان سوخت گازی برای سیستم هایی همچون توربین های گاز، دیگ های بخار، مبدل های بازیافت حرارتی، کوره ها، هیتر ها و یا سیستم های تولید همزمان تبدیل نمود. پیرو این فرآیند آلودگی ناشی از سوختن گازها نیز به طور محسوسی کاهش خواهد یافت.
به عنوان نمونه، هدف اصلی یک پالایشگاه، تبدیل نفت خام به محصولات مفید نظیر بنزین، دیزل،نفت سفید و غیره می باشد. این مهم از طریق فرآیندهای مختلف جداسازی و فرآیندهای تبدیل شیمیایی انجام می پذیرد. تمامی این فرآیندها بگونه ای طراحی شده اند که در شرایط مشخصی از دبی،دما، فشار و ترکیب انجام پذیر باشند. انحراف از شرایط طراحی باعث ایجاد وضعیت نامناسب در فرآیند شده تا حدی که جریانات گازی فرآیندها، به دلیل عمل نمودن شیرهای اطمینان، به سیستم فلر
پالایشگاه تخلیه می شوند.
مطابق با طرح مفهومی نشان داده شده در شکل 1، جریان های گازی از واحدهای فرآیندی مختلف از طریق سیستم سوخت گازی پالایشگاه جهت تصفیه مجدد جمع آوری می گردند، در حالیکه از طریق سیستم تراکمی بازیابی، گازهای ارسالی به فلر از واحدهای مختلف، به سیستم سوخت گازی پالایشگاه بازگردانده می شوند.
شکل 1 – طرح مفهومی کلی از بازیابی، تصفیه و استفاده مجدد از گازهای ارسالی به فلر از واحدهای مختلف یک کارخانه فرآیندی مانند پالایشگاه، جهت مصارف گوناگون موجود در واحدها
هنگامی که پالایشگاه در تعادل ایده آل باشد، گازهای فرآیندی واحدهای مختلف بوسیله هدر سیستم سوخت گازی پالایشگاه جمع آوری شده و تصفیه می گردند، و سپس جهت استفاده به عنوان سوخت مجددا به فرآیندها بازگردانده می شوند، همانگونه که بوسیله قسمت های تیره در شکل 1 نشان داده شده است گازها تنها زمانی به هدر گازهای فلر ارسال می شوند که سیستم سوخت گازی نتواند آنها را مستقیما دریافت نماید، و این گازها تنها زمانی در فلرها سوزانده خواهند شد که سیستم بازیابی گاز فلر و سیستم سوخت گازی نتوانند این گازها را بازیابی، تصفیه و استفاده مجدد نمایند.
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 آن است که نصب تجهیزات بازیاقت در شرایطی که حجم گازهای ارسالی به فلر مقدار قابل توجهی می گردد )شرایط اضطراری( و همچنین نوسانات بسیار زیاد ترکیب و دبی جریان گازهای ارسالی به فلر، بسیار دشوار می باشد.
1-3- جغرافیا و گستردگی فلرینگ گاز در سطح جهان
امروزه فلرینگ گازهای همراه در تولید، و فلرینگ گازهای زائد در صنایع بالادستی نفت و گاز، یکی از چالش براانگیز ترین مسائل انرژی و زیست محیطی پیش روی جهان می باشد [6]. 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 [7]، سالانه بیش از 121 میلیارد متر مکعب گاز در فلرهای موجود در سطح جهان سوزانده میشود که معرف اتلاف عظیمی از منابع طبیعی معادل با:
مصرف یک سال گاز ایالات متحده در بخش مسکونی
%5از کل تولید جهانی گاز طبیعی
%23از مصرف گاز طبیعی ایالات متحده
%30از مصرف گاز اتحادیه اروپا
2/4میلیون بشکه معادل نفت خام در روز
می باشد. این میزان فلرینگ سبب تولید 411 میلیون تن انتشارات گازهای گلخانه ای معادل دی اکسید کربن می گردد که برابر است با:
انتشار آلاینده های سالانه 77 میلیون خودرو (%34ناوگان ایالات متحده(
%2از کل انتشار جهانی 〖CO〗_2 ناشی از منابع انرژی
%20از کل انتشار جهانی 〖CO〗_2 صنعت فولاد
6میلیارد دلار ارزش اعتباری کربن بر مبنای 15 دلار به ازای هر تن
تخریب زیست محیطی همراه با فلرینگ گاز تاثیر قابل توجهی بر ساکنان محلی دارد، که اغلب منجر به بروز مسائل بسیار جدی برای سلامتی افراد می گردد [6].
در مقیاس جهانی آمارهای دقیقی بر میزان گاز سوزانده شده ارائه نمی شود. نبود آمار جامع موجب شده که داده های موجود با احتیاط تفسیر شوند. با این حال بیشترین منبع آماری جامع و معتبر متعلق به بانک جهانی[7] می باشد. بر اساس آخرین مطالعات ماهواره ای انجام شده توسط مشارکت جهانی کاهش فلرینگ گاز ، به رهبری بانک جهانی بر مبنای تخمین های ماهواره ای ، بیشترین مقدار فلرینگ ناشی از کشورهای روسیه، نیجریه، ایران و عراق می باشد. بانک جهانی برآورد کرده است که چهار کشور: روسیه(26.2%), نیجریه(11.3%), ایران(8.4%)و عراق(6.8%) مسبب نیمی از فلرینگ کل جهان می باشند.
تخمین های ماهواره ای نشان داده اند که فلرینگ گاز دارای پیک 162 میلیارد مترمکعب در سال2005 بوده و در سال 2010 به میزان 134.1 کاهش یافته است. این بررسی، که بوسیله GGFR حمایت و تامین شده است، توسط دانشمندان در مرکز ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحده انجام شده است.این کاهش فلرینگ گاز، با کاهشی در انتشار 〖CO〗_2در حدود 85میلیون تن، بین سال های 2005 تا 2010همراه بوده است. این نتایج، با وجود رشد 5 درصدی تولید نفت خام در این دوره، قطعا دارای روندی مثبت هستند. اما با این وجود همچنان مقادیر زیادی گاز در نقاط مختلف جهان اتلاف می شود.
بر اساس اطلاعات بانک جهانی در سال 2005، کل گازهای گلخانه ای تولید شده توسط فلرها در دنیا213 میلیون تن بوده و ایران با 28.1 میلیون تن و سهم 13.2 در رتبه ی دوم دنیا بعد از نیجریه قرار دارد که این مقدار معادل چهارده بیلیون مترمکعب گاز طبیعی به ارزش ده میلیارد دلار می باشد.در حالیکه این مقدار گاز می تواند برای اهداف دیگری از جمله تولید انرژی مورد استفاده قرار گیرد [9].
با توجه به تصاویر ماهواره ای ارائه شده در شکل 2، فلرینگ و رهاسازی گاز طبیعی در بخش های خاصی از جهان متمرکز شده اند، که دو سوم از کل انتشارات ناشی از فلرینگ در آفریقا، خاورمیانه، واتحاد جماهیر شوروی سابق اتفاق می افتد[10]. این درحالی است که ایالات متحده سالانه حدود 0.4از تولیدش را فلر می کند و در اروپا میزان فلرینگ تنها 3 درصد میزان کل فلرینگ است.
شکل 2 – تصویر ماهواره ای از فلرینگ در نقاط مختلف جهان در سال[11] 2009
شکل- 3 تصویر ماهواره ای از فلرهای موجود در ایران در سال[11] 2008
وضعیت گازهای سوزانده شده در مناطق تولید نفت خام در ایران به شرح مندرج در جدول 1 می باشد:
جدول 1 – گاز سوزانده شده در شرکت های عملیاتی نفت )میلیون متر مکعب در روز(
نوع گاز سال868788درصد تغییرات شرکت های عملیاتی
گاز غنیشرکت ملی مناطق نفت خیز14.1313.8915.3810.73شرکت نفت مناطق مرکزی3.344.153.818.19-شرکت نفت فلات قاره ایران19.5318.6218.540.43-شرکت بهره برداری نفت و گاز اروندان2.543.663.834.64جمع )میلیون متر مکعب در روز(39.5340.3241.563.08مقدار ارزش افزوده هدر رفته )دلار در روز(9170960935424096419203.08جمع )میلیون بشکه معادل نفت خام در سال(101.86104.19107.393.08* اختلاف در جمع در اثر گرد کردن اعداد است.
چنان که در جدول فوق مشاهده می گردد، بیشترین مقدار گاز سوزانده شده در سال های اخیر مربوط به گازهای همراه شرکت ملی مناطق دریایی و پس از آن شرکت ملی مناطق نفت خیز می باشد که به علت پراکندگی محل تولید و مقدار کم، از نظر اقتصادی امکان جمع آوری کلیه آنها تاکنون میسر نگردیده است. با توجه به حجم بالای گازها، ارزش افزوده از دست رفته، حدود 9 میلیون دلار می باشد.
در سال های اخیر مقدار تولید نفت خام کاهش پیدا کرده و میزان گازهای سوزانده شده نیز افزایش یافته است. لازم به ذکر است در سال های اخیر برای جمع آوری گازهای همراه در مناطق خشکی و دریا اقدامات بسیار موثری انجام شده است که بیشتر آنها در حال ساخت هستند [12].
1-4- ضرورت کاهش و بازیابی گاز فلر
با توجه به آمار و اطلاعات ارائه شده، عمده ترین راه اتلاف انرژی در پالایشگاه های موجود در کشور و به طور کلی تمامی مراکز دارای سیستم های فلرینگ جهت سوختن گازها و مایعات زائد، قابل اشتعال و سمی تخلیه شده، سیستم فلرینگ بوده و عمدتا بیشترین میزان آلاینده های زیست محیطی نظیر گازهای گلخانه ای نیز از همین سیستم متصاعد می گردد. لذا توجه به بهینه سازی عملکرد و اصلاح این بخش از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد.
امروزه در سطح دنیا دیگر مسئله فلرینگ گاز، فقدان راه حل و فناوری های مناسب جهت کاهش و بازیابی نمی باشد. کاهش فلرینگ گاز می تواند از طریق فناوری های مختلف امروزی حل گردد. با توجه به منطقه مورد نظر، تولید برق، تزریق مجدد گاز به منظور ازدیاد برداشت نفت، جمع آوری و بازگرداندن به فرآیند، توسعه خطوط انتقال، تولید گاز مایع طبیعی ( LNG ) یا LPG و راه حل های مختلف توزیع انرژی می توانند بکار برده شوند. اصلاحات سیاستی مورد نیاز در برخورد با مسئله فلرینگ گاز نیز تا حد زیادی درک گردیده است. با این حال، مسائل عمیق تری در رابطه با توسعه زیرساخت ها و طراحی بازارهای عرضه، مانع پیشرفت در مناطقی که در آنجا فلرینگ گاز شایع است می گردد.
به وضوح مشخص است که مرحله بعدی مواجهه با 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



قیمت: تومان

دسته بندی : پایان نامه ارشد

پاسخ دهید