روشهای جداسازی هیدوکربنهای مایع و اتان از گاز طبیعی از چندین جنبه قابل ملاحظه می شود. تنظیم نقطه شبنم گاز غنی از متان که باعث سهولت در عملیات انتقال و ممانعت از آسیب دیدن تجهیزات شبکه انتقال می شود و همچنین ایجاد ارزش افزوده از جداسازی ترکیبات مایع و ارسال این مواد به واحدهای پتروشیمی به عنوان خوراک که در مورد بازیابی گازهای فلر نیز این جنبه حائز اهمیت می باشد. بررسی ها نشان می دهد فرایندهای جداسازی NGL از ده ها سال پیش آغاز شده و در طی این سالها دستخوش تغییرات زیادی شده است. در این بخش روشهای مختلف جداسازی و بازیگران اصلی توسعه این فرایندها معرفی شده و ضمن بیان مزایا و معایب هر یک از روشها، خط راهنمای اولیه جهت انتخاب روش مناسب ارایه می گردد.
تفاوت در نقطه جوش و میعان، مشخصاتی از ترکیبات هیدروکربنی هستند که به طور معمول از تفاوت مقادیر این خواص در مواد مختلف به منظور جداسازی بهره گرفته می شود. مسیر توسعه ای فرایندهای بازیابی اتان، پروپان، بوتان و برش ترکیبات سنگین تر موسوم به میعانات گازی در راستای به کارگیری روشهای اقتصادی و ساده تر ایجاد سرمایش و همچنین تقطیر مواد موجود در گاز بوده است. به منظور ایجاد سرمایش و تبرید گاز از دو مکانیزم کلی بهره گرفته شده است:
الف - سرمایش با استفاده از سیکل پروپان ، سیکل آبشاری پروپان-اتان و همچنین سیکل تبرید با سیال متشکل از چند هیدروکربن
نمونه ساده سیکل تبرید در یخچال های خانگی قابل ملاحظه است. در این سیکل عامل تبرید در حالت مایع با جریان گرم تر تبادل حرارتی کرده و به شکل بخار در می آید. بخار در یک کمپرسور مجدداً به حالت مایع در آمده و در تماس با جریان گرم قرار می گیرد. امروزه با توجه به مشکلات زیست محیطی CFC ها به عنوان عامل تبرید مرسوم، استفاده از دیگر مواد از جمله پروپان خصوصا در واحدهای صنعتی رایج شده است. پروپان و ترکیبات مشابه اثرات زیست محیطی کمتری دارند ولیکن از نظر ایمنی با توجه به خطر آتش گیری، نگهداری و بکارگیری آنها با ملاحظات ایمنی خاصی همراه می باشد.
مهم ترین مزایا و معایب این روش به این قرار است:
مزیت اصلی : امکان ایجاد سرمایش مطلوب به حدی که شرایط جداسازی اتان فراهم گردد
معایب :
- هزینه بالای سرمایه گذاری
- شرایط ویژه نگهداری و استفاده از پروپان
- پیچیدگی سیستم های کنترلی
ب - سرمایش با انبساط گاز Gas expansion
فشار گاز در صورتیکه از یک شیر اختناق موسوم به ژول-تامسون و یا یک Expander عبور کند، کاهش یافته و متناظر آن در شرایط کنترل شده دما نیز کاسته می شود. در این روشها جهت کاهش دما لازم نیست از سیکل سرمایشی استفاده شود و هزینه های مربوط به سیستم چیلر پروپان حذف می شود. ولیکن با توجه به کاهش فشار گاز، در صورتی لازم باشد گاز به مکان دوردست یا شبکه انتقال ترزیق شود، هزینه مربوط به کمپرسورهای تراکم مجدد اضافه می شود. شرایط کار در خصوص هر یک از دو روش کاهش فشار مورد اشاره یکسان نمی باشد. چرا که انرژی آزاد شده ناشی از کاهش فشار در شیرهای ژول-تامسون قابل بازیابی نبوده در حالیکه در خصوص expander می توان با اتصال یک کمپرسور به این تجهیز از انرژی آزاد شده انبساط گاز به عنوان نیرو محرکه تراکم مجدد گاز بهره گرفت. به ترکیب Expander و کمپرسور Turbo Expaner گفته می شود.
مهم ترین مزایا و معایب سیستم ها سرمایشی با مکانیزم کاهش فشار :
مزایای روش سرمایش ژول تامسون:
- سادگی عملیات
- عدم حساسیت به ترکیب درصد و میزان جریان گاز با توجه به نبود تجهیزات پیچیده و وابسته به این شرایط
معایب روش سرمایش ژول-تامسون
- راندمان پایین
- احتمال بروز عوارض و حوادث در خط انتقال با توجه به دمای پایین گاز و ریسک میعان مواد هیدروکربنی باقیمانده
- امکان بروز آسیب به تجهیزات خط انتقال با توجه به وجود مواد هیدروکربنی مایع
- وم استفاده از کمپرسور به منظور تراکم مجدد گاز عاری ازNGL
مزایای روش توربو اکسپندر
- فراهم سازی امکان جداسازی هیدروکربنهای موجود در گاز با راندمان بالا
- امکان جداسازی نیتروژن
- استفاده از انرژی آزاد شده از انبساط گاز به منظور تراکم مجدد
معایب روش توربو اکسپندر
- حجم بالای تجهیزات همراه با توربو اکسپندر
- هزینه سرمایه گذاری بالا ( به عنوان مثال قیمت تنها یک توربو اکسپندر پالایشگاه های گاز بالاتر از یک میلیون دلار است )
- هزینه تعمیر و نگهداری بالای توربین گازی
بررسی مزایا و معایب هر یک از این روشها نشان می دهد انتخاب روش های مبتنی بر این تجهیزات نیازمند بررسی شرایط خاص پروژه مورد نظر می باشد. مواردی که در بخش سوم همین مبحث به آن پرداخته خواهد شد.
در نهایت ضمن به کارگیری یک یا ترکیبی از این روش ها دمای گاز غنی از هیدروکربنهای مایع Rich gas کاهش می یابد. گام بعدی جداسازی گاز/مایع می باشد. در همین راستا شرکتهای مختلف فرایندهای جداسازی NGL را با رویکردهای مختلف از جمله تنظیم نقطه شبنم، حداکثر بازیابی اتان و یا حداکثر بازبابی پروپان ارایه داده اند. بخش دوم این بخش به بررسی این روشها اختصاص داده شده است.
درباره این سایت