sara.shz
2nd November 2013, 12:17 PM
سوختهای فسیلی شامل نفت و گاز در عمق سه تا چهار کیلومتری اعماق زمین و در خلل و فرج لایه‌های آن و با فشار چند صد اتمسفر بصورت ذخیره می‌باشند. گازهای طبیعی زیرزمینی یا به تنهایی و یا به همراه نفت تشکیل کانسار (معدن) می‌دهند. که در هر دو صورت از نظر اقتصادی بسیار گرانبها میباشد. درصورت همراه بودن با نفت گازها در داخل نفت حل می‌شوند، و عمدتاً نیز بهمین صورت یافت می‌گردد و در این رابطه مولفه‌های فیزیکی مواد – حرارت و فشار مخزن تأثیرات مستقیم دارند و نهایتا درصورت رسیدن به درجه اشباع تجزیه شده و به لحاظ وزن مخصوص کمتر در قسمت‌های فوقانی کانسار و بر روی نفت یا آب به شکل گنبدهای گازی (GAS DOME) قرار می‌گیرند.گاهی درمخازن گازهای محلول در آب نیز مشاهده شده‌است.
گاز متان در حرارت و فشار موجود درکانسارها متراکم نمی‌گردد بنابراین همیشه بصورت گاز باقی مانده ولی در مخازنی که تحت فشار بالا هستند بشکل محلول در نفت در می‌آید . سایر اجزای گاز طبیعی در مخازن نسبت به شرایط موجود در کانسار در فاز مایع یا فاز بخار یافت می‌شوند. گازهای محلول در نفت بمثابه انرژی و پتانسیل تولیدمخزن بوده و حتی المقدور سعی می‌گردد به روشهایی از خروج آنها جلوگیری گردد ولی در هر حال بسیاری از گاز محلول در نفت در زمان استخراج همراه با نفت خارج می‌گردد .در سالهای پیش از انقلاب در صد بالایی از آن از طریق مشعل سوزانده می‌شدو بهدر می‌رفت ولی در سالهای بعد تا بحال بتدریج و با اجرای طرهایی منجمله طرح آماک از آنها به عنوان تولیدات فرعی استحصالی از میادین نفت کشور بمنظور تزریق به مخازن نفتی - تولید مواد خام شیمیایی و سوختی با ارزش استفاده می‌کنند.
استخراج گاز:
در ایران گاز طبیعی خام را از دو نوع چاه استخراج می‌نمایند .
۱ – میادین نفتی و گازی مسقل گازی - از قبیل میادین گاز نار و کنگان – خانگیران - تابناک- حوزهای شانول، هما، وراوی و میدان گازی پازنان و غیره .
۲ – میادین نفتی - از قبیل میادین اهواز – آغاجاری – مارون - گچساران – بی بی حکیمه - - رامشیر و غیره . هنگامی که میزان نفت درون چاه کاهش می‌یابد از گاز دی اکسید کربن به‌عنوان گاز افزایش دهنده حجم استفاده میشود.
ترکیبات گاز طبیعی:
گاز طبیعی موجود در مخازن هیدروکربوری زیرزمینی به دو حالت می تواند از زمین خارج شود:
۱ - اگر بیشترین ماده موحود در مخزن زیرزمینی، گاز طبیعی باشد، به آن ”چاه مستقل گازی“ میگویند. گاز طبیعی خام که از چاههای مستقل گازی استخراج می‌گردد و هنوز فرایندهای سرچاهی و پالایشی را طی نکرده‌است، از مواد مختلفی تشکیل گردیده است. این مواد به طور عمده شامل هیدروکربور متان (CH4) به همراه گاز اتان (CH3) و هیدروکربورهای دیگر به صورت سنگین و مایع مانند پروپان، بوتان و هیدروکربورهای سنگین تر یا چکیده نفتی که ”میعانات گازی“ (Condensate) نامیده می شوند و حاوی ”بنزین طبیعی“ (Natural Gasoline) هستند و همچنین مقداری از ناخالصی‌های غیرهیدروکربوری شامل بخار آب (H2O)، دی اکسید کربن (CO2)، منواکسید کربن (CO)، نیتروژن (N)، سولفید هیدروژن (H2S)، هلیوم (HE) و گازهای دیگر می باشند که درصد هر کدام از این مواد در گاز طبیعی، بستگی به نوع مخزن، محل آن، عمق مخزن و عوامل دیگر دارد. این چاهها به صورت معمول قادر به تولید در اندازه های تجاری بوده و محصول آنها به نام گاز غیر همراه (Non-Associated Gas) نیز شناخته میشود. گازهای طبیعی خام استخراج شده از چاههای مستقل گازی یا هیچ نفتی همراه خود ندارند و یا مقدار نفت همراه آنها بسیار ناچیز میباشد؛ اما این گازها به دلیل اینکه از اعماق زمین به بالا آمده اند، در طول مسیر بالاآمدن، با خود مقداری شن و ماسه و آب شور را به همراه آورده اند. از اینرو، قبل از ارسال این گازها به پالایشگاه ها، جامدات همراه با آنها در محلهایی که به مجموعه تاسیسات سَرِچاهی شناخته می شوند، توسط دستگاه هایی به نام جداکننده (Separator) از گاز جدا میگردند. پس از این کار، گاز طبیعی که جامدات همراه خود را تا حد بسیار زیادی از دست داده است، توسط خطوط لوله به مراکز جمع آوری ( پالایشگاه ) انتقال می یابد. در طول مسیر لوله های انتقال، به دلیل کم شدن تدریجی فشار گاز، دمای آن کاهش می یابد و بر اثر این کاهش دما، آبهایی که همراه با گاز از اعماق زمین استخراج شده و همراه با آن به صورت بخار آب در حال حرکت می باشند (که آنها را هیدرات های گاز طبیعی می نامند)، کم کم به مایع تبدیل خواهند شد و اگر دما باز هم کاهش یابد، این آبها به صورت نیمه جامد یا جامد (کریستالهای یخ) درآمده و حرکت گاز را با مشکل مواجه می کنند و در حالت بدتر، امکان دارد که در نقاطی از مسیر، این جامدات به دیواره لوله بچسبند. در صورت بروز چنین پدیده ای، خیلی زود سایر مایعات یا جامداتی که به همین علت تشکیل شده و به همراه گازها در حال حرکت می باشند، به این نقطه خواهند پیوست و در زمان بسیار کوتاهی، حجم این توده به قدری بزرگ خواهد گردید که تقریباً به طور کامل، مانع از حرکت گاز در لوله می گردد. با توجه به سرعت و فشار بالای گازهای در حال عبور، گاز در پشت این نقطه متراکم شده و به راحتی می توان پیش ینی نمود که این اتفاق حتی ممکن است خط لوله انتقال گاز را دچار نشتی، ترکیدگی یا حتی انفجار کند. از اینرو، در نقاط خاصی از مسیر خط لوله بین چاهها تا مقصد، دستگاههای گرمکن (Heater) وجود دارند که دمای گاز را بالا می برند.
۲ - چاههای نفت نیز به طور معمول حاوی مقادیری گاز می باشند. گاز طبیعی خام موجود در چاههای نفت، به دو صورت می تواند استخراج گردد:
الف - چنانچه گاز به صورت محلول در نفت خام باشد، گازِ محلول (Solution Gas) نامیده می شود.
ب - اگر گاز در تماس مستقیم ولی جدا از نفت باشد، به آن گازِ همراه (Associated Gas) می گویند.
مشخصات گاز طبیعی :
گاز طبیعی(متان – CH4) حاصل از عملیات فرآورش نهایی دارا ی مشخصات بدون رنگ – بدون بو و سبکتر از هوا میباشد. ارزش حرارتی یک گاز، مقدار حرارتی است که در اثر سوختـن یک مترمکعب آن گاز ایـجاد میشود که بدین ترتیب ارزش حرارتی هر متر مکعب متان تقریباً معادل ارزش حرارتی یک لیتر نفت سفید میباشد و به عبارت دیگر چنانچه یک فوت مکعب از آن سوزانده شود معادل با ۲۵۲ کیلو کالری انرژی حرارتی آزاد می‌نماید که از این لحاظ در مقایسه با دیگر سوختها بسیار قابل توجه میباشد . هیدروکربنها با فرمول عمومی CnH2n+۲ اجزاء اصلی گاز طبیعی بوده و منابع عمده انرژی می‌باشند . افزایش اتمهای کربن مولکول هیدروکربن را سنگینتر و ارزش حرارتی آن افزونتر می‌سازد. ارزش حرارتی هیدروکربنهای متان و اتان از ۸۴۰۰ تا ۱۰۲۰۰ کیلو کالری بازای هر مترمکعب آنها میباشد . ارزش حرارتی هیدروکربن پروپان برابر با ۲۲۲۰۰ کیلو کالری بازای هر مترمکعب آن میباشد . ارزش حرارتی هیدروکربن بوتان برابر با ۲۸۵۰۰ کیلو کالری بازای هر مترمکعب آن میباشد . گاز طبیعی شامل ۸۵ درصد گاز متان و ۱۲ درصد گاز اتان و ۳ درصد گاز پروپان، بوتان، ازت و غیـره میباشد گاز طبیعی حاصل از میادین گازی سرخس حاوی متان بادرجه خلوص ۹۸ درصد میباشد. ارجحیت دیگر گاز گاز طبیعی(متان – CH4) به سایر سوختها آن است که گاز طبیعی تمیز ترین سوخت فسیلی است زیرا نه تنها با سوختن آن گاز سمی و خطرناک منواکسید کربن تولید نمی‌گردد بلکه جالب است بدانیم که ماحصل سوخت این گاز غالبا آب بهمراه حداقل میزان دی‌اکسیدکربن در مقایسه با تمام سوختهای فسیلی میباشد .
در یک تحقیق از میزان آلایندگی گاز طبیعی و دیگر سوختهای فسیلی یافته‌ها به شرح ذیل بودند . میزان انتشار co۲ در گاز طبیعی ۶/۵۳ درصد، پروپان ۶۷ درصد، بنزین ۷/۷۲ درصد، نفت گاز ۷۶/۲ درصد، نفت کوره ۳/۷۹ درصد و زغال سنگ ۱/۸۲ درصد به ازای یک واحد گرما(Kg co۲/Gj) است لذا با توجه به موارد فوق می‌توان از آن به عنوان سوخت برتر - ایمن و سالم در محیطهای خانگی- تجاری و اداری که دارای فضاهای بسته و محدود می‌باشند استفاده نمود.
دمای احتراق خود به خود گاز طبیعی ۶۴۹ درجه سانتی گراد است. دمای جوش متان ۴۹/ ۱۶۱ درجه سانتی گراد زیر صفر است .فرایند تبدیل گاز طبیعی به گاز مایع LN G در همین درجه حرارت صورت می‌گیرد. یکی از عوامل مهم و مؤثر در کامل سوزی گاز طبیعی و آبی سوزی شعله تامین هوای کافی است. میزان هوای لازم جهت هر مترمکعب گاز طبیعی هنگام سوختن حدودأ ۱۰ مترمکعب میباشد. آبی تر بودن شعله بمعنی دریافت بهتر و بیشتر هوا میباشد.
فرآورش گازطبیعی :
مجموعه عملیات پیچیده‌ای است شامل فرایندهایی بقرار و ترتیب ذیل که در جریان آن بتوان گاز طبیعی را که شامل عمدتاً متان به‌عنوان اصلیترین ماده و با درصد خلوص ۸۰ تا ۹۷ میباشد را به‌عنوان محصول نهائی پالایش نمود، صمن آنکه در این فرایندها علاوه بر استحصال گوگرد ترکیبات ارزشمند مایعات گازطبیعی (NATURAL GAS LIQUIds –NGL)شامل گاز مایع LPG)) و (CONDENSATE) که تمامآ در ردیف اقلام صادراتی نیزبشمار می‌آیند جداسازی میگردند.
گاز متان در حرارت و فشار موجود درکانسارها متراکم نمی‌گردد بنابراین همیشه بصورت گاز باقی مانده ولی در مخازنی که تحت فشار بالا هستند بشکل محلول در نفت در می‌آید . سایر اجزای گاز طبیعی در مخازن نسبت به شرایط موجود در کانسار در فاز مایع یا فاز بخار یافت می‌شوند. گازهای محلول در نفت بمثابه انرژی و پتانسیل تولیدمخزن بوده و حتی المقدور سعی می‌گردد به روشهایی از خروج آنها جلوگیری گردد ولی در هر حال بسیاری از گاز محلول در نفت در زمان استخراج همراه با نفت خارج می‌گردد .در سالهای پیش از انقلاب در صد بالایی از آن از طریق مشعل سوزانده می‌شدو بهدر می‌رفت ولی در سالهای بعد تا بحال بتدریج و با اجرای طرهایی منجمله طرح آماک از آنها به عنوان تولیدات فرعی استحصالی از میادین نفت کشور بمنظور تزریق به مخازن نفتی - تولید مواد خام شیمیایی و سوختی با ارزش استفاده می‌کنند.
استخراج گاز:
در ایران گاز طبیعی خام را از دو نوع چاه استخراج می‌نمایند .
۱ – میادین نفتی و گازی مسقل گازی - از قبیل میادین گاز نار و کنگان – خانگیران - تابناک- حوزهای شانول، هما، وراوی و میدان گازی پازنان و غیره .
۲ – میادین نفتی - از قبیل میادین اهواز – آغاجاری – مارون - گچساران – بی بی حکیمه - - رامشیر و غیره . هنگامی که میزان نفت درون چاه کاهش می‌یابد از گاز دی اکسید کربن به‌عنوان گاز افزایش دهنده حجم استفاده میشود.
ترکیبات گاز طبیعی:
گاز طبیعی موجود در مخازن هیدروکربوری زیرزمینی به دو حالت می تواند از زمین خارج شود:
۱ - اگر بیشترین ماده موحود در مخزن زیرزمینی، گاز طبیعی باشد، به آن ”چاه مستقل گازی“ میگویند. گاز طبیعی خام که از چاههای مستقل گازی استخراج می‌گردد و هنوز فرایندهای سرچاهی و پالایشی را طی نکرده‌است، از مواد مختلفی تشکیل گردیده است. این مواد به طور عمده شامل هیدروکربور متان (CH4) به همراه گاز اتان (CH3) و هیدروکربورهای دیگر به صورت سنگین و مایع مانند پروپان، بوتان و هیدروکربورهای سنگین تر یا چکیده نفتی که ”میعانات گازی“ (Condensate) نامیده می شوند و حاوی ”بنزین طبیعی“ (Natural Gasoline) هستند و همچنین مقداری از ناخالصی‌های غیرهیدروکربوری شامل بخار آب (H2O)، دی اکسید کربن (CO2)، منواکسید کربن (CO)، نیتروژن (N)، سولفید هیدروژن (H2S)، هلیوم (HE) و گازهای دیگر می باشند که درصد هر کدام از این مواد در گاز طبیعی، بستگی به نوع مخزن، محل آن، عمق مخزن و عوامل دیگر دارد. این چاهها به صورت معمول قادر به تولید در اندازه های تجاری بوده و محصول آنها به نام گاز غیر همراه (Non-Associated Gas) نیز شناخته میشود. گازهای طبیعی خام استخراج شده از چاههای مستقل گازی یا هیچ نفتی همراه خود ندارند و یا مقدار نفت همراه آنها بسیار ناچیز میباشد؛ اما این گازها به دلیل اینکه از اعماق زمین به بالا آمده اند، در طول مسیر بالاآمدن، با خود مقداری شن و ماسه و آب شور را به همراه آورده اند. از اینرو، قبل از ارسال این گازها به پالایشگاه ها، جامدات همراه با آنها در محلهایی که به مجموعه تاسیسات سَرِچاهی شناخته می شوند، توسط دستگاه هایی به نام جداکننده (Separator) از گاز جدا میگردند. پس از این کار، گاز طبیعی که جامدات همراه خود را تا حد بسیار زیادی از دست داده است، توسط خطوط لوله به مراکز جمع آوری ( پالایشگاه ) انتقال می یابد. در طول مسیر لوله های انتقال، به دلیل کم شدن تدریجی فشار گاز، دمای آن کاهش می یابد و بر اثر این کاهش دما، آبهایی که همراه با گاز از اعماق زمین استخراج شده و همراه با آن به صورت بخار آب در حال حرکت می باشند (که آنها را هیدرات های گاز طبیعی می نامند)، کم کم به مایع تبدیل خواهند شد و اگر دما باز هم کاهش یابد، این آبها به صورت نیمه جامد یا جامد (کریستالهای یخ) درآمده و حرکت گاز را با مشکل مواجه می کنند و در حالت بدتر، امکان دارد که در نقاطی از مسیر، این جامدات به دیواره لوله بچسبند. در صورت بروز چنین پدیده ای، خیلی زود سایر مایعات یا جامداتی که به همین علت تشکیل شده و به همراه گازها در حال حرکت می باشند، به این نقطه خواهند پیوست و در زمان بسیار کوتاهی، حجم این توده به قدری بزرگ خواهد گردید که تقریباً به طور کامل، مانع از حرکت گاز در لوله می گردد. با توجه به سرعت و فشار بالای گازهای در حال عبور، گاز در پشت این نقطه متراکم شده و به راحتی می توان پیش ینی نمود که این اتفاق حتی ممکن است خط لوله انتقال گاز را دچار نشتی، ترکیدگی یا حتی انفجار کند. از اینرو، در نقاط خاصی از مسیر خط لوله بین چاهها تا مقصد، دستگاههای گرمکن (Heater) وجود دارند که دمای گاز را بالا می برند.
۲ - چاههای نفت نیز به طور معمول حاوی مقادیری گاز می باشند. گاز طبیعی خام موجود در چاههای نفت، به دو صورت می تواند استخراج گردد:
الف - چنانچه گاز به صورت محلول در نفت خام باشد، گازِ محلول (Solution Gas) نامیده می شود.
ب - اگر گاز در تماس مستقیم ولی جدا از نفت باشد، به آن گازِ همراه (Associated Gas) می گویند.
مشخصات گاز طبیعی :
گاز طبیعی(متان – CH4) حاصل از عملیات فرآورش نهایی دارا ی مشخصات بدون رنگ – بدون بو و سبکتر از هوا میباشد. ارزش حرارتی یک گاز، مقدار حرارتی است که در اثر سوختـن یک مترمکعب آن گاز ایـجاد میشود که بدین ترتیب ارزش حرارتی هر متر مکعب متان تقریباً معادل ارزش حرارتی یک لیتر نفت سفید میباشد و به عبارت دیگر چنانچه یک فوت مکعب از آن سوزانده شود معادل با ۲۵۲ کیلو کالری انرژی حرارتی آزاد می‌نماید که از این لحاظ در مقایسه با دیگر سوختها بسیار قابل توجه میباشد . هیدروکربنها با فرمول عمومی CnH2n+۲ اجزاء اصلی گاز طبیعی بوده و منابع عمده انرژی می‌باشند . افزایش اتمهای کربن مولکول هیدروکربن را سنگینتر و ارزش حرارتی آن افزونتر می‌سازد. ارزش حرارتی هیدروکربنهای متان و اتان از ۸۴۰۰ تا ۱۰۲۰۰ کیلو کالری بازای هر مترمکعب آنها میباشد . ارزش حرارتی هیدروکربن پروپان برابر با ۲۲۲۰۰ کیلو کالری بازای هر مترمکعب آن میباشد . ارزش حرارتی هیدروکربن بوتان برابر با ۲۸۵۰۰ کیلو کالری بازای هر مترمکعب آن میباشد . گاز طبیعی شامل ۸۵ درصد گاز متان و ۱۲ درصد گاز اتان و ۳ درصد گاز پروپان، بوتان، ازت و غیـره میباشد گاز طبیعی حاصل از میادین گازی سرخس حاوی متان بادرجه خلوص ۹۸ درصد میباشد. ارجحیت دیگر گاز گاز طبیعی(متان – CH4) به سایر سوختها آن است که گاز طبیعی تمیز ترین سوخت فسیلی است زیرا نه تنها با سوختن آن گاز سمی و خطرناک منواکسید کربن تولید نمی‌گردد بلکه جالب است بدانیم که ماحصل سوخت این گاز غالبا آب بهمراه حداقل میزان دی‌اکسیدکربن در مقایسه با تمام سوختهای فسیلی میباشد .
در یک تحقیق از میزان آلایندگی گاز طبیعی و دیگر سوختهای فسیلی یافته‌ها به شرح ذیل بودند . میزان انتشار co۲ در گاز طبیعی ۶/۵۳ درصد، پروپان ۶۷ درصد، بنزین ۷/۷۲ درصد، نفت گاز ۷۶/۲ درصد، نفت کوره ۳/۷۹ درصد و زغال سنگ ۱/۸۲ درصد به ازای یک واحد گرما(Kg co۲/Gj) است لذا با توجه به موارد فوق می‌توان از آن به عنوان سوخت برتر - ایمن و سالم در محیطهای خانگی- تجاری و اداری که دارای فضاهای بسته و محدود می‌باشند استفاده نمود.
دمای احتراق خود به خود گاز طبیعی ۶۴۹ درجه سانتی گراد است. دمای جوش متان ۴۹/ ۱۶۱ درجه سانتی گراد زیر صفر است .فرایند تبدیل گاز طبیعی به گاز مایع LN G در همین درجه حرارت صورت می‌گیرد. یکی از عوامل مهم و مؤثر در کامل سوزی گاز طبیعی و آبی سوزی شعله تامین هوای کافی است. میزان هوای لازم جهت هر مترمکعب گاز طبیعی هنگام سوختن حدودأ ۱۰ مترمکعب میباشد. آبی تر بودن شعله بمعنی دریافت بهتر و بیشتر هوا میباشد.
فرآورش گازطبیعی :
مجموعه عملیات پیچیده‌ای است شامل فرایندهایی بقرار و ترتیب ذیل که در جریان آن بتوان گاز طبیعی را که شامل عمدتاً متان به‌عنوان اصلیترین ماده و با درصد خلوص ۸۰ تا ۹۷ میباشد را به‌عنوان محصول نهائی پالایش نمود، صمن آنکه در این فرایندها علاوه بر استحصال گوگرد ترکیبات ارزشمند مایعات گازطبیعی (NATURAL GAS LIQUIds –NGL)شامل گاز مایع LPG)) و (CONDENSATE) که تمامآ در ردیف اقلام صادراتی نیزبشمار می‌آیند جداسازی میگردند.