مراحل شیرین سازی گاز در پالایشگاه فجرجم

مراحل شیرین سازی گاز

چاه هاي گازي :

فشارگازدرمخازن زيرزميني برحسب نوع مخازن متفاوت است.گاهي اين فشار تا چندين صد اتمسفرميرسد.گاز بصورت طبيعي به جهات مختلف(حرارت-فشار -مايعات مختلف)قابل استفاده صنعتي و مصارف خانگي نمي باشد.براي اينكه گازطبيعي بصورت تجاري قابل استفاده گرددانجام يك سري عمليات شيميايي فيزيكي از قبيل جداسازي مايعات گازي واب وناخالصيهاوپايين اوردن فشار ضروري است.


تلمبه هاي تزريق مواد شيميايي:
در سر چاه يك ماده باز دارنده خوردگي تزريق ميشود تا با تشكيل يك لايه فيلم مانند روي جداره لوله مانع از اثرنا خالصيهاي گاز روي لوله هاي داخل چاه و خطوط انتقال شود.همچنين براي جلوگيري از يخ زدن مايعات و تشكيل جامدات و هيدرات به خطوط انتقال –گلايكول- تزريق مي شود.


ظروف تفكيك تحت فشار :

براي هر چاه يك مخزن افقي تحت فشار بنام جدا كننده سرچاه (wellhead gas separator ) نصب شده و مرحله اول جداسازي گاز از مايعات در اين مخازن انجام ميگردد.و سپس گاز اين مخازن توسط خط لوله ( 48 in ) به پالايشگاه وارد مي شود


واحد شيرين سازي :

اغلب گازهاي طبيعي كه از ميدانهاي مختلف استخراج مي شوند حاوي گازهاي اسيدي هستند .
( H2O , CO2 ) با بخار اب همراه گاز تحت شرايطي توليد اسيد مي كنند .در مرحله انتقال گاز از چاه ها مقداري مواد شيميايي به گاز تزريق مي شود.
كه مانع از اثراين گازهاي اسيدي بر جدار لوله ها و ساير تاسيسات مي گردد.از ديگر نا خالصيهاي اين حوزه ها ي گازي مر كاپتانها ( RSH ) مي باشند .كه مي بايست جدا سازي شوند

در ادامه مسير گاز سپس وارد برج جذب ( absorber ) تحت فشار ( 78 bar ) و دماي ( 22 c ) و با انشعاب ( 24 in ) از قسمت پايين برج وارد مي شود .
واز قسمت بالاي برج توسط يك لوله ( 8 in ) دي اتانول آمين به منظور جذب گازهاي اسيدي ( CO2 , H2O ) روي گاز ريخته مي شود و گاز را شستشو مي دهد .
.اين برج داراي32 سيني است كه از جنس فولاد مي باشد .آمين در جهت رو به پايين خود گاز هاي اسيدي را جذب مي كند واز قسمت پايين برج آمين غني شده
( rich amin ) خارج مي گردد.كه لزوم ورود آمين به اين برج دارا بودن فشاري بيشتر از فشار گاز ودماي كمتر است .( طبق رابطه عكس دما و فشار ) . و اما گاز شيرين پس از خروج از بالاي برج جذب وارد مخزن كوچكي در مجاورت خود مي گردد تا اگر آمين همراه گاز خارج شده باشد در انجا ته نشين گردد و سپس گاز براي گرفتن مر كاپتانها به برج مراكس فرستاده مي شود .

فرايند مراكس :

در اين فرايند گاز در ( 3) مرحله با سود سوز آور و اب شستشو داده مي شود.
بر ج مراكس از سه قسمت تشكيل شده است و حاوي 33 سيني از نوع
( valve tray ) مي باشد.
در مرحله اول كه شامل 15 سيني از برج مي باشد گاز با سود 10 در صد شستشوي اوليه داده ميشود به اين صورت كه گاز از پايين به طرف بالا در حركت است و توسط سودي كه از بالاي هر طبقه بطرف پايين در حركت است شستشو داده مي شود.
گاز سپس به قسمت دوم برج كه آنهم شامل 15 سيني است وارد مي شود در اينجا سود 20 درصد كه مخلوط با كاتاليست مراكس مي باشد توسط تلمبه از پايين مخزن سود مجاور برج گرفته و روي سيني 30 ام مي ريزد.با حركت گاز به طرف بالا و حركت سود ومراكس به طرف پايين گاز از تمام تركيبات گوگردي و مركاپتانها عاري شده كه اين مواد در محلول باقي ميمانند
قسمت سوم برج شامل 3 سيني است كه هدف از از ايجاد ان حذف مواد احتمالي از گاز مي باشد .در اين مرحله گاز با اب توسط تلمبه اي به قسمت فو قاني برج ريخته مي شود و شستشو مي گردد و سود احتمالي ان كه ممكن است با گاز خارج گردد گرفته شده ودر نهايت گاز خارج شده از اين برج كاملا شيرين بوده و تنها رطوبت موجود در ان است كه مي با يست انرا از گاز خارج كرد.



واحدهاي احيا سود و مراكس :

سودهاي مصرفي در هر طبقه برج توسط مخازني خاص نگهداري مي شوند كه براي جلوگيري از نفوذ هوا و بخارات اب قسمت بالاي اين دو مخزن با گاز تصفيه شده . درفشار معيني نگهداري مي شود .
هدف از ايجاد واحد احياي سود تبديل سودهاي اشباع از مركاپتانها ( caustic ) به سودي كه قابل مصرف در برج مراكس است مي باشد.
مركاپتانهاي موجود در گاز طبيعي كاملا در محلول سود سوز اور جذب شده و طبق واكنش دو طرفه زير تركيب مي شوند

2 RSH + 2 NAOH ----------- 2 NARS + 2 H2O

پايين بودن دماي محيط واكنش و همچنين بالا بودن غلظت سود مصرفي واكنش را به سمت راست متمايل مي نمايد .
مركاپتانهاي سديم حاصل را مي توان با اكسيژن هوا به دي سولفايدتبديل كرد و سود مصرفي را دوباره احيا نمود و طبق فرمول موازنه اي خواهيم داشت

( 2 NASR + ½ O2 + H2O ----- 2 NAOH + RSSR ) .
در فعل و انفعال فوق مركاپتانها به داي سولفايد تبديل شده و هيدروژن ازاد شده با اكسيژن هوا توليد اب مي نمايد
( 2 RSH + ½ O2 ------------ RSSR + H2O ) .
اب حاصله غلظت سود سوز اور احيا شده را به تدريج پايين مي اورد .و براي اينكه اكسيد شدن فوق در مدت زمان كوتاهي انجام شود . از كاتا ليزور مراكس كه از تركيبات گروه اهن تشكيل شده و مخخف عبارت ( oxidation mercaptan )
مي باشد استفاده مي شود.
عمل جذب مركاپتانها در برج تماس مراكس ( merox contactor ) كه در واحد شيرين سازي گاز قرار دارد انجام مي شود .
برج تماس تماس مراكس از سه قسمت مجزا تشكيل شده است . در اين مرحله بجز مركاپتانها – گازهاي اسيدي باقي مانده در گاز شيرين طبق فعل و انفعال زير باسود سوزاور تركيب مي شوند

( H2S + 2 NAOH ------------NA2S + 2 H2O )
CO2 + 2 NAOH ---------- CO3NA2 + H2O ) )

سولفور سديم و كربنات سديم حاصله به تدريج از بخش تحتاني برج همراه با سود سوز اور رقيق شده تخليه مي شود . و سود سوزاور تازه جايگزين ان مي شود .
گاز طبيعي شيرين كه اكنون فاقد ( H2S , CO2 ) است پس از عبور از بخش تحتاني وارد بخش مياني برج گشته و در اين قسمت با محلولي كه از اختلاط كاتاليزور مراكس و سود سوز اور حاصل شده درتماس مستقيم قرار مي گيرد .
گاز حاصل پس از شستشو با اب در بخش فوقاني برج از ان جدا مي گردد
( مركاپتانهاي موجود در گاز طبيعي اكثرا مركاپتانهاي سبك مي باشند ).
محلول سود سوز اور بخش مياني برج پس از جذب مر كاپتانها از انتهاي اين بخش خارج گشته و خوراك واحد احيا مراكس را تشكيل مي دهد كه در مخزن
(caustic surge drum ) جمع اوري مي گردد .
به محلول سود سوز اور فوق كه حاوي كاتاليزور مراكس و مر كاپتيد سديم مي باشد .
پس از خروج از مخزن و گرم شدن در گرمكن ( caustic header ) مقدار لازم هوا تزريق مي شود . عمل اكسيداسيون مركاپتيد سديم موجود در برج اكسيد كننده
( oxidiser ) انجام مي شود .در اين برج در حظور كاتاليزور مراكس مركاپتيد سديم موجود در محلول سود سوزاور اكسيد شده و به داي سولفايد تبديل گشته و
سود سوز اور بصورت محلول در اب طبق فرمول زير ازاد مي شود

( 2 NASR + ½ O2 + H2O ---------- 2 NAOH + RSSR)
مخلوط داي سولفايد و سود كه از بالاي برج اكسيد كننده خارج مي شود پس از عبور از جدا كننده هوا و جدا شدن هواي اضافي وارد جدا كننده هاي داي سولفايد مي شود در اين مخزن داي سولفايد و محلول سود سوز اور بعلت اختلاف وزن مخصوص از يكديگر جدا مي شوند كه داي سولفايد از بالاي مخزن جدا كننده خارج شده و به كوره سوزاندن سيالات زائد ارسال مي شود .


واحد تنظيم نقطه شبنم :

در عملياتي كه تا كنون انجام شده قسمت عمده مايعات و نا خالصي همراه گاز از ان جدا شده است.
ولي گاز هنوز شرايط لازم براي انتقال به لوله سراسري كه بايد صد ها كيلو متر طي كرده و به دست مصرف كننده برسد را ندارد.
زيرا اندك مايع درگاز در طول راه ممكن است بهم پيوسته ويخ بزند ومانع از حركت گاز بشود .
بنابراين باز هم بايد عملياتي روي گاز كه در اين مرحله( 76 bar ) فشار دارد انجام داد..
در اين مرحله بايد بدون پايين اوردن فشار باقي مانده بخار مايعات از گاز جدا شوند كه متداولترين طريقه امروزي سرد كردن گاز است .
گاز دز اثر مبادله حرارت با گاز پروپان مايع تا –35 سرد مي شود در اين عمليات باقي مانده بخار مايعات در گاز مايع شده ودر ظروف تفكيك از ان جدا مي گردند . گاز در اين مرحله كه اصطلاحا گاز خشك ناميده مي شود پس از مبادله حرارت با گاز گرم ورودي به طرف كمپرسورهاي فشار افزا در لوله هاي سراسري جريان پيدا مي كند .كه اين عمليات به تنظيم نقطه شبنم معروف است .
گاز شيرين پس از خروج از برج مراكس با فشار ( 76 bar ) و دماي (50 c ) وارد مبدلهاي حرارتي ( مبدلهاي گاز ورودي با گاز سرد خروجي ) مي گردد .
كه در ابتداي ورود مبدلها مايع گلايكول براي جذب رطوبت و جلوگيري از يخ زدگي به گاز تزريق مي شود كه گاز پس از خروج از مبدلها با دماي ( 16 c ) وارد مخزن جدا سازي مياني شده و مقداري از اب و گلايكول از ان جدا مي شوند .
گاز سپس وارد دو دستگاه سرد كننده ( cheller ) مي شود كه طي تماس با گاز پروپان سرماي لازم را در ان بوجود مي اورند . كه در ابتداي ورود به سرد كننده ها دوباره مايع گلايكول تزريق مي شود تا از يخ زدگي ذرات اب ان جلوگيري شود .
گاز سپس وارد مخزن (low temperature seperator ) شده و بقيه ذرات اب و گلايكول ان خارج مي شود و پس از عبور از يك صافي نهايي تمام اب باقيمانده را نيز از دست مي دهد و پس از عبور مجدد از مبدلهاي حرارتي ياد شده توسط كمپرسورهاي فشار افزا وارد خط لوله سراسري مي شود .

واحد هاي تبريد پروپان :

براي ايجاد سرما در وسائل خانگي و تجاري مانند يخچال و كولر و سرد كننده ها از گاز فريون و امونياك استفاده مي شود ابتدا فشار گاز را توسط كمپر سور بالا مي برند و سپس اين گاز در تماس با هوا يا اب خنك مي كنند كه بصورت مايع درايد . اگر اين مايع را منبسط كنند يعني فشار انرا پايين اورند اين مايع مجددا بصورت گاز در مي ايند و توليد سرما مي كند و مي تواند در سيكل بسته مجددا مورد استفاده قرار گيرد .
در صنعت بدليل حجم زياد گاز از سيكل هاي تبريد عظيم استفاده مي شود ولي اساس كار اين دستگاه ها نيز تقريبا مانند شرح بالاست . كمپرسوري كه بايد گاز را در
سيكل بسته بحركت در اورد توسط موتورهاي برق با توربين هاي گازي كه گاهي تا چندين هزار اسب بخار قدرت دارند گردانده مي شوند .
در پالايشگاه ولي عصر از توربين هاي گازي رولز ويس مدل ايو
( AVON ROOLS ROYCE ) بقدرت تقريبي هر كدام 1500اسب بخار كه كمپرسورهاي پروپان را بحركت مي اورد استفاده شده است . مجموعا شش دستگاه كمپرسور براي اين منظور نصب شده سه دستگاه در فاز نار و سه دستگاه ديگر در فاز كنگان میباشد.
گاز پروپان كه از تصفيه مايعات گازي در پالايشگاه تهيه شده بصورت مايع تحت فشار در ظروفي انبار مي شود . گاز مايع پرو پان به سرد كننده ها در طرف پوسته فرستاده
مي شود در حاليكه در لوله هاي اين سرد كننده ها گاز طبيعي جريان دارد . در اين حالت در اثر تبخير گاز پروپان درجه حرارت تا 35- درجه سانتيگراد پايين اورده مي شود و بدين ترتيب گاز طبيعي سرماي مطلوب 30- درجه سانتيگراد را بدست
مي اورد .
پس از ان فشار گاز پروپان توسط كمپرسور تا بحدود 23 بار مطلق افزايش مي يابد و سپس اين گاز در مبدلهاي هوايي خنك شده و پروپان مايع با 58 درجه سانتيگراد بدست مي ايد . از ان پس پروپان مايع با مايعات حاصل از گاز طبيعي تبادل حرارت مي كند و درجه حرارت ان تا 38 درجه سانتيگراد پايين اورده مي شود و سپس با تبخير در فشار حدود 6 بار حرارت ان به حدود 6 درجه سانتيگراد و در اخرين مرحله به 35- درجه قبل از ورود به سرد كننده ها پايين اورده مي شود . در اين حالت كه فشار گاز پروپان تقريبا به يك بار تقليل پيدا كرده به كمپرسور هدايت مي شود . كمپرسور در دو مرحله فشار گاز را بالا مي برد مرحله اول به حدود 5 بار و مرحله نهايي به حدود 23 بار و سيكل گردش پروپان بدين ترتيب كامل مي شود .


واحد هاي باز يافت گلايكول :

ماده شيميايي كه دراين پالايشگاه بزاي جذب اب و جلوگيري از تشكيل هيدرات مصرف مي شود دي اتيلن گلايكول است .
تشكيل هيدرات باعث انسداد مسير هيدرو كربنها و اختلال در عمليات مي شود .
مصرف عمده و دائمي گلايكول در واحد هاي تنظيم نقطه شبنم است كه روزانه حدود 2800 متر مكعب به مبدلهاي حرارتي اين واحد ها تزريق مي شود .
مصرف كننده ديگر گلايكول مراكز تفكيك است كه در صورت نياز روزانه تا حداكثر
( 1100 m3 ) به خطوط گاز و مايعات گازي تزريق مي شوند .
مايعات جمع اوري شده به همراه گلايكول وارد گرم كننده اي مي شوند ( heater ) كه با بخار اب تا (30 c ) گرم شده كه سپس وارد دو مخزن جدا كننده مي شود در انجا گلايكول و مواد نفتي دو فاز تشكيل داده – گلايكول كه سنگينتر است از پايين مخزن و مايعات نفتي از پايين مخزن جدا مي گردند فشار اين مخزن ( 22 bar ) است كه مايعات نفتي توسط خطوط ( 10 in ) بطرف واحد تثبيت كننده مي شود.
و گلايكول ان پس از خروج از اين مخزن وارد مخزن ديگري بنام ( flash drum )
مي شود .
بخارات گاز همراه با گلايكول در اين مخزن جدا شده و در نهايت گلايكول وارد مخزن گلايكول پر اب شده و ذخيره مي گردد.
گلايكول پر اب از اينجا توسط تلمبه به واحد احيا گلايكول پمپ مي شود .


واحد احيا گلايكول :

گلايكول از مخزن گلايكول پر اب با فشار ( 6 bar) و دماي ( 30 c ) و خط لوله( 8 in) منتقل مي شود كه پس از انتقال به واحد گلايكول ابتدا از واحد هاي فيلتر المنتي گذشته و ذرات ريز و معلق ان گه ممكن است باعث ايجاد كف ( foaming ) در جوشاننده ها شود گرفته مي شود و
سپس وارد يك مبدل حرارتي شده و تا حدودي گرم مي شود و توسط لوله هاي(4 in ) تقسيم شده و وارد ان مي شوند كه در انجا تا دماي ( 180 c ) با بخار اب گرم شده و اب اضافي گلايكول بصورت بخار از ان خارج مي گردد و به هواي ازاد مي رود.
براي اينكه گلايكول همراه با بخار اب خارج نگردد روي جوشاننده برجكي نصب شده كه داراي 8 سيني است و بالاي برج را كنترل و سرد مي كند و مايعات سرد شده روي سيني ها ريخته و عمل ( reflux ) را انجام مي دهد .
گلايكول غليظ شده از پايين جوشاننده پس از تبادل حرارت با گلايكول پر اب و سرد شدن تا ( 40 c ) از يك سري فيلتر براي جدا نمودن ذرات جامد معلق ان گذشته و توسط خط لوله وارد مخزن گلايكول كم اب مي شود ( براي جلوگيري از ايجاد كف در جوشاننده ها ماده ضد كف ( anti foam ) به واحد بازيافت تزريق مي شود.



واحد تثبيت كننده مايعات گازي :

هدف از ايجاد اين واحد خارج كردن هيدروكربورهاي سيك كه در شرايط عادي بصورت گازي هستند . ( بوتان –پروپان-و گازهاي سبكتر از انها ) از مواد نفتي بدست امده از عمليات پالايشگاه وامكان ذخيره سازي وحمل اين مواد در شرايط ايمن مي باشد.
مايعات نفتي كه در جدا كننده هاي واحد گلايكول جمع اوري گرديده و به مخزن ذخيره واحد تفكيك هدايت مي گردد.
فشار اين مخزن ( 19 bar) ودر دماي (29 c ) است . اين مايعات سپس وارد برج تثبيت ( stabilaser ) شده كه داراي 19 سيني است . مايعات نفتي از ته برج توسط تلمبه به يك كوره گاز سوز هدايت مي شود و هيدروكربورهاي سبك در اثر حرارت بطرف بالاي برج رانده شده كه پس از سرد شدن توسط چند سرد كننده هوايي در مخزن ( reflux) جمع مي گردد .كه مقداري از اين مايعات دوباره به مخزن برگشت داده مي شود و مقداري نيز كه تا سطح بوتان مي باشد توسط خط لوله ( 2 in ) براي عمليات جدا سازي اتان خوراك برج اتان گيري مشود .
از پايين برج تثبيت مايعات نفتي كه مواد سبك انها جدا شده پس از گذشتن ازمبدلهاي حرارتي كمي سردتر شده و به طرف مخازن ذخيره مواد نفتي هدايت وانبار مي گردد.

برج اتان گيري :
خوراك اين برج از قسمت بالاي برج وارد و از 26 سيني گذشته و در پايين برج توسط يك جوشاننده كه با بخار اب كار مي كند تا 140 درجه سانتيگراد گرم مي شود . چون فشار اين برج 25 بار است در اين فشار تنها گازهاي اتان از بالا خارج مي گردد و بقيه مواد نفتي كه اتان از دست داده از پايين برج خارج و به برج پروپان گيري وارد مي شود . در اينجا خوراك برج كه از بالا وارد مي گردد عمل برگشتي (REFLUX ) را در برج اتان گيري انجام ميدهد .





برج پروپان گيري :

اين برج كه داراي 35 سيني با فشار 6/22 با ر و دماي 155 درجه سانتيگراد كمي كند . حرارت لازم توسط يك جوشاننده (REBOILER ) كه در پايين برج قرار دارد تامين مي شود .

از قسمت بالا پروپان جدا شده از يك كولر هوايي عبور كرده و تبديل به مايع مي شود ودر مخزن برگشتي (REFLUX ) جمع مي گردد
ومقداري از ان بعنوان كنترل گرماي بالاي برج به برج برگردانده مي شود و مقداري نيز كه پروپان خالص و مايع است پس از عبور دادن از يك دستگاه خشك كننده رطوبت انرا گرفته ودر مخازن ذخيره پروپان انبار و نگهداري مي شود كه از ان در واحد سرمايش و تنظيم نقطه شبنم در واحد هاي شيرين سازي استفاده گردد . مازاد پروپان توليد شده و افزون بر مصرف به ساير واحد هاي صنعتي مثل پالايشگاه گاز سرخون بندرعباس و.. فرستاده مي شود .
از قسمت پايين برج پروپان گيري مواد نفتي كه پروپان ان گرفته شده و حاوي بوتان و مواد سنگينتر از ان مي باشد به خوراك برج تثبيت كننده بر گردانيده مي شود .


(تهیه وتنظیم ============= مسعود عاطف )

EMAIL : masoud_aatef@yahoo.com