مراحل شیرین سازی گاز در پالایشگاه

چاه های گازی :

فشارگازدرمخازن زیرزمینی برحسب نوع مخازن متفاوت است.گاهی این فشار تا چندین صد اتمسفرمیرسد.گاز بصورت طبیعی به جهات مختلف(حرارت-فشار -مایعات مختلف)قابل استفاده صنعتی و مصارف خانگی نمی باشد.برای اینکه گازطبیعی بصورت تجاری قابل استفاده گرددانجام یک سری عملیات شیمیایی فیزیکی از قبیل جداسازی مایعات گازی واب وناخالصیهاوپایین اوردن فشار ضروری است. 


تلمبه های تزریق مواد شیمیایی:
در سر چاه یک ماده باز دارنده خوردگی تزریق میشود تا با تشکیل یک لایه فیلم مانند روی جداره لوله مانع از اثرنا خالصیهای گاز روی لوله های داخل چاه و خطوط انتقال شود.همچنین برای جلوگیری از یخ زدن مایعات و تشکیل جامدات و هیدرات به خطوط انتقال –گلایکول- تزریق می شود.


ظروف تفکیک تحت فشار :

برای هر چاه یک مخزن افقی تحت فشار بنام جدا کننده سرچاه (wellhead gas separator ) نصب شده و مرحله اول جداسازی گاز از مایعات در این مخازن انجام میگردد.و سپس گاز این مخازن توسط خط لوله ( 48 in ) به پالایشگاه وارد می شود


واحد شیرین سازی :

اغلب گازهای طبیعی که از میدانهای مختلف استخراج می شوند حاوی گازهای اسیدی هستند . 
( H2O , CO2 ) با بخار اب همراه گاز تحت شرایطی تولید اسید می کنند .در مرحله انتقال گاز از چاه ها مقداری مواد شیمیایی به گاز تزریق می شود.
که مانع از اثراین گازهای اسیدی بر جدار لوله ها و سایر تاسیسات می گردد.از دیگر نا خالصیهای این حوزه ها ی گازی مر کاپتانها ( RSH ) می باشند .که می بایست جدا سازی شوند 

در ادامه مسیر گاز سپس وارد برج جذب ( absorber ) تحت فشار ( 78 bar ) و دمای ( 22 c ) و با انشعاب ( 24 in ) از قسمت پایین برج وارد می شود .
واز قسمت بالای برج توسط یک لوله ( 8 in ) دی اتانول آمین به منظور جذب گازهای اسیدی ( CO2 , H2O ) روی گاز ریخته می شود و گاز را شستشو می دهد .
.این برج دارای32 سینی است که از جنس فولاد می باشد .آمین در جهت رو به پایین خود گاز های اسیدی را جذب می کند واز قسمت پایین برج آمین غنی شده 
( rich amin ) خارج می گردد.که لزوم ورود آمین به این برج دارا بودن فشاری بیشتر از فشار گاز ودمای کمتر است .( طبق رابطه عکس دما و فشار ) . و اما گاز شیرین پس از خروج از بالای برج جذب وارد مخزن کوچکی در مجاورت خود می گردد تا اگر آمین همراه گاز خارج شده باشد در انجا ته نشین گردد و سپس گاز برای گرفتن مر کاپتانها به برج مراکس فرستاده می شود .

فرایند مراکس :

در این فرایند گاز در ( 3) مرحله با سود سوز آور و اب شستشو داده می شود.
بر ج مراکس از سه قسمت تشکیل شده است و حاوی 33 سینی از نوع 
( valve tray ) می باشد.
در مرحله اول که شامل 15 سینی از برج می باشد گاز با سود 10 در صد شستشوی اولیه داده میشود به این صورت که گاز از پایین به طرف بالا در حرکت است و توسط سودی که از بالای هر طبقه بطرف پایین در حرکت است شستشو داده می شود.
گاز سپس به قسمت دوم برج که آنهم شامل 15 سینی است وارد می شود در اینجا سود 20 درصد که مخلوط با کاتالیست مراکس می باشد توسط تلمبه از پایین مخزن سود مجاور برج گرفته و روی سینی 30 ام می ریزد.با حرکت گاز به طرف بالا و حرکت سود ومراکس به طرف پایین گاز از تمام ترکیبات گوگردی و مرکاپتانها عاری شده که این مواد در محلول باقی میمانند 
قسمت سوم برج شامل 3 سینی است که هدف از از ایجاد ان حذف مواد احتمالی از گاز می باشد .در این مرحله گاز با اب توسط تلمبه ای به قسمت فو قانی برج ریخته می شود و شستشو می گردد و سود احتمالی ان که ممکن است با گاز خارج گردد گرفته شده ودر نهایت گاز خارج شده از این برج کاملا شیرین بوده و تنها رطوبت موجود در ان است که می با یست انرا از گاز خارج کرد.



واحدهای احیا سود و مراکس :

سودهای مصرفی در هر طبقه برج توسط مخازنی خاص نگهداری می شوند که برای جلوگیری از نفوذ هوا و بخارات اب قسمت بالای این دو مخزن با گاز تصفیه شده . درفشار معینی نگهداری می شود .
هدف از ایجاد واحد احیای سود تبدیل سودهای اشباع از مرکاپتانها ( caustic ) به سودی که قابل مصرف در برج مراکس است می باشد.
مرکاپتانهای موجود در گاز طبیعی کاملا در محلول سود سوز اور جذب شده و طبق واکنش دو طرفه زیر ترکیب می شوند 

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

پایین بودن دمای محیط واکنش و همچنین بالا بودن غلظت سود مصرفی واکنش را به سمت راست متمایل می نماید .
مرکاپتانهای سدیم حاصل را می توان با اکسیژن هوا به دی سولفایدتبدیل کرد و سود مصرفی را دوباره احیا نمود و طبق فرمول موازنه ای خواهیم داشت

( 2 NASR + ½ O2 + H2O ----- 2 NAOH + RSSR ) .
در فعل و انفعال فوق مرکاپتانها به دای سولفاید تبدیل شده و هیدروژن ازاد شده با اکسیژن هوا تولید اب می نماید
( 2 RSH + ½ O2 ------------ RSSR + H2O) .
اب حاصله غلظت سود سوز اور احیا شده را به تدریج پایین می اورد .و برای اینکه اکسید شدن فوق در مدت زمان کوتاهی انجام شود . از کاتا لیزور مراکس که از ترکیبات گروه اهن تشکیل شده و مخخف عبارت ( oxidationmercaptan )
می باشد استفاده می شود.
عمل جذب مرکاپتانها در برج تماس مراکس ( merox contactor ) که در واحد شیرین سازی گاز قرار دارد انجام می شود .
برج تماس تماس مراکس از سه قسمت مجزا تشکیل شده است . در این مرحله بجز مرکاپتانها – گازهای اسیدی باقی مانده در گاز شیرین طبق فعل و انفعال زیر باسود سوزاور ترکیب می شوند 

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

سولفور سدیم و کربنات سدیم حاصله به تدریج از بخش تحتانی برج همراه با سود سوز اور رقیق شده تخلیه می شود . و سود سوزاور تازه جایگزین ان می شود . 
گاز طبیعی شیرین که اکنون فاقد ( H2S , CO2) است پس از عبور از بخش تحتانی وارد بخش میانی برج گشته و در این قسمت با محلولی که از اختلاط کاتالیزور مراکس و سود سوز اور حاصل شده درتماس مستقیم قرار می گیرد .
گاز حاصل پس از شستشو با اب در بخش فوقانی برج از ان جدا می گردد
( مرکاپتانهای موجود در گاز طبیعی اکثرا مرکاپتانهای سبک می باشند ).
محلول سود سوز اور بخش میانی برج پس از جذب مر کاپتانها از انتهای این بخش خارج گشته و خوراک واحد احیا مراکس را تشکیل می دهد که در مخزن
(caustic surge drum) جمع اوری می گردد .
به محلول سود سوز اور فوق که حاوی کاتالیزور مراکس و مر کاپتید سدیم می باشد .
پس از خروج از مخزن و گرم شدن در گرمکن ( caustic header ) مقدار لازم هوا تزریق می شود . عمل اکسیداسیون مرکاپتید سدیم موجود در برج اکسید کننده
( oxidiser ) انجام می شود .در این برج در حظور کاتالیزور مراکس مرکاپتید سدیم موجود در محلول سود سوزاور اکسید شده و به دای سولفاید تبدیل گشته و
سود سوز اور بصورت محلول در اب طبق فرمول زیر ازاد می شود

( 2 NASR + ½ O2 + H2O ---------- 2 NAOH + RSSR) 
مخلوط دای سولفاید و سود که از بالای برج اکسید کننده خارج می شود پس از عبور از جدا کننده هوا و جدا شدن هوای اضافی وارد جدا کننده های دای سولفاید می شود در این مخزن دای سولفاید و محلول سود سوز اور بعلت اختلاف وزن مخصوص از یکدیگر جدا می شوند که دای سولفاید از بالای مخزن جدا کننده خارج شده و به کوره سوزاندن سیالات زائد ارسال می شود . 


واحد تنظیم نقطه شبنم :

در عملیاتی که تا کنون انجام شده قسمت عمده مایعات و نا خالصی همراه گاز از ان جدا شده است. 
ولی گاز هنوز شرایط لازم برای انتقال به لوله سراسری که باید صد ها کیلو متر طی کرده و به دست مصرف کننده برسد را ندارد.
زیرا اندک مایع درگاز در طول راه ممکن است بهم پیوسته ویخ بزند ومانع از حرکت گاز بشود .
بنابراین باز هم باید عملیاتی روی گاز که در این مرحله( 76 bar ) فشار دارد انجام داد..
در این مرحله باید بدون پایین اوردن فشار باقی مانده بخار مایعات از گاز جدا شوند که متداولترین طریقه امروزی سرد کردن گاز است .
گاز دز اثر مبادله حرارت با گاز پروپان مایع تا –35 سرد می شود در این عملیات باقی مانده بخار مایعات در گاز مایع شده ودر ظروف تفکیک از ان جدا می گردند . گاز در این مرحله که اصطلاحا گاز خشک نامیده می شود پس از مبادله حرارت با گاز گرم ورودی به طرف کمپرسورهای فشار افزا در لوله های سراسری جریان پیدا می کند .که این عملیات به تنظیم نقطه شبنم معروف است .
گاز شیرین پس از خروج از برج مراکس با فشار ( 76 bar ) و دمای (50 c ) وارد مبدلهای حرارتی ( مبدلهای گاز ورودی با گاز سرد خروجی ) می گردد .
که در ابتدای ورود مبدلها مایع گلایکول برای جذب رطوبت و جلوگیری از یخ زدگی به گاز تزریق می شود که گاز پس از خروج از مبدلها با دمای ( 16 c ) وارد مخزن جدا سازی میانی شده و مقداری از اب و گلایکول از ان جدا می شوند .
گاز سپس وارد دو دستگاه سرد کننده ( cheller ) می شود که طی تماس با گاز پروپان سرمای لازم را در ان بوجود می اورند . که در ابتدای ورود به سرد کننده ها دوباره مایع گلایکول تزریق می شود تا از یخ زدگی ذرات اب ان جلوگیری شود . 
گاز سپس وارد مخزن (low temperature seperator) شده و بقیه ذرات اب و گلایکول ان خارج می شود و پس از عبور از یک صافی نهایی تمام اب باقیمانده را نیز از دست می دهد و پس از عبور مجدد از مبدلهای حرارتی یاد شده توسط کمپرسورهای فشار افزا وارد خط لوله سراسری می شود .

واحد های تبرید پروپان :

برای ایجاد سرما در وسائل خانگی و تجاری مانند یخچال و کولر و سرد کننده ها از گاز فریون و امونیاک استفاده می شود ابتدا فشار گاز را توسط کمپر سور بالا می برند و سپس این گاز در تماس با هوا یا اب خنک می کنند که بصورت مایع دراید . اگر این مایع را منبسط کنند یعنی فشار انرا پایین اورند این مایع مجددا بصورت گاز در می ایند و تولید سرما می کند و می تواند در سیکل بسته مجددا مورد استفاده قرار گیرد .
در صنعت بدلیل حجم زیاد گاز از سیکل های تبرید عظیم استفاده می شود ولی اساس کار این دستگاه ها نیز تقریبا مانند شرح بالاست . کمپرسوری که باید گاز را در
سیکل بسته بحرکت در اورد توسط موتورهای برق با توربین های گازی که گاهی تا چندین هزار اسب بخار قدرت دارند گردانده می شوند .
در پالایشگاه ولی عصر از توربین های گازی رولز ویس مدل ایو 
( AVON ROOLS ROYCE ) بقدرت تقریبی هر کدام 1500اسب بخار که کمپرسورهای پروپان را بحرکت می اورد استفاده شده است . مجموعا شش دستگاه کمپرسور برای این منظور نصب شده سه دستگاه در فاز نار و سه دستگاه دیگر در فاز کنگان میباشد.
گاز پروپان که از تصفیه مایعات گازی در پالایشگاه تهیه شده بصورت مایع تحت فشار در ظروفی انبار می شود . گاز مایع پرو پان به سرد کننده ها در طرف پوسته فرستاده
می شود در حالیکه در لوله های این سرد کننده ها گاز طبیعی جریان دارد . در این حالت در اثر تبخیر گاز پروپان درجه حرارت تا 35- درجه سانتیگراد پایین اورده می شود و بدین ترتیب گاز طبیعی سرمای مطلوب 30- درجه سانتیگراد را بدست
می اورد .
پس از ان فشار گاز پروپان توسط کمپرسور تا بحدود 23 بار مطلق افزایش می یابد و سپس این گاز در مبدلهای هوایی خنک شده و پروپان مایع با 58 درجه سانتیگراد بدست می اید . از ان پس پروپان مایع با مایعات حاصل از گاز طبیعی تبادل حرارت می کند و درجه حرارت ان تا 38 درجه سانتیگراد پایین اورده می شود و سپس با تبخیر در فشار حدود 6 بار حرارت ان به حدود 6 درجه سانتیگراد و در اخرین مرحله به 35- درجه قبل از ورود به سرد کننده ها پایین اورده می شود . در این حالت که فشار گاز پروپان تقریبا به یک بار تقلیل پیدا کرده به کمپرسور هدایت می شود . کمپرسور در دو مرحله فشار گاز را بالا می برد مرحله اول به حدود 5 بار و مرحله نهایی به حدود 23 بار و سیکل گردش پروپان بدین ترتیب کامل می شود .


واحد های باز یافت گلایکول :

ماده شیمیایی که دراین پالایشگاه بزای جذب اب و جلوگیری از تشکیل هیدرات مصرف می شود دی اتیلن گلایکول است .
تشکیل هیدرات باعث انسداد مسیر هیدرو کربنها و اختلال در عملیات می شود .
مصرف عمده و دائمی گلایکول در واحد های تنظیم نقطه شبنم است که روزانه حدود 2800 متر مکعب به مبدلهای حرارتی این واحد ها تزریق می شود .
مصرف کننده دیگر گلایکول مراکز تفکیک است که در صورت نیاز روزانه تا حداکثر
( 1100 m3 ) به خطوط گاز و مایعات گازی تزریق می شوند .
مایعات جمع اوری شده به همراه گلایکول وارد گرم کننده ای می شوند ( heater ) که با بخار اب تا (30 c ) گرم شده که سپس وارد دو مخزن جدا کننده می شود در انجا گلایکول و مواد نفتی دو فاز تشکیل داده – گلایکول که سنگینتر است از پایین مخزن و مایعات نفتی از پایین مخزن جدا می گردند فشار این مخزن ( 22 bar ) است که مایعات نفتی توسط خطوط ( 10 in ) بطرف واحد تثبیت کننده می شود.
و گلایکول ان پس از خروج از این مخزن وارد مخزن دیگری بنام ( flash drum ) 
می شود .
بخارات گاز همراه با گلایکول در این مخزن جدا شده و در نهایت گلایکول وارد مخزن گلایکول پر اب شده و ذخیره می گردد.
گلایکول پر اب از اینجا توسط تلمبه به واحد احیا گلایکول پمپ می شود .


واحد احیا گلایکول :

گلایکول از مخزن گلایکول پر اب با فشار ( 6 bar) و دمای ( 30 c ) و خط لوله( 8 in) منتقل می شود که پس از انتقال به واحد گلایکول ابتدا از واحد های ***** المنتی گذشته و ذرات ریز و معلق ان گه ممکن است باعث ایجاد کف ( foaming ) در جوشاننده ها شود گرفته می شود و 
سپس وارد یک مبدل حرارتی شده و تا حدودی گرم می شود و توسط لوله های(4 in ) تقسیم شده و وارد ان می شوند که در انجا تا دمای ( 180 c ) با بخار اب گرم شده و اب اضافی گلایکول بصورت بخار از ان خارج می گردد و به هوای ازاد می رود.
برای اینکه گلایکول همراه با بخار اب خارج نگردد روی جوشاننده برجکی نصب شده که دارای 8 سینی است و بالای برج را کنترل و سرد می کند و مایعات سرد شده روی سینی ها ریخته و عمل ( reflux ) را انجام می دهد .​​
گلایکول غلیظ شده از پایین جوشاننده پس از تبادل حرارت با گلایکول پر اب و سرد شدن تا ( 40 c ) از یک سری ***** برای جدا نمودن ذرات جامد معلق ان گذشته و توسط خط لوله وارد مخزن گلایکول کم اب می شود ( برای جلوگیری از ایجاد کف در جوشاننده ها ماده ضد کف ( anti foam ) به واحد بازیافت تزریق می شود.



واحد تثبیت کننده مایعات گازی :

هدف از ایجاد این واحد خارج کردن هیدروکربورهای سیک که در شرایط عادی بصورت گازی هستند . ( بوتان –پروپان-و گازهای سبکتر از انها ) از مواد نفتی بدست امده از عملیات پالایشگاه وامکان ذخیره سازی وحمل این مواد در شرایط ایمن می باشد.
مایعات نفتی که در جدا کننده های واحد گلایکول جمع اوری گردیده و به مخزن ذخیره واحد تفکیک هدایت می گردد.
فشار این مخزن ( 19 bar) ودر دمای (29 c ) است . این مایعات سپس وارد برج تثبیت ( stabilaser ) شده که دارای 19 سینی است . مایعات نفتی از ته برج توسط تلمبه به یک کوره گاز سوز هدایت می شود و هیدروکربورهای سبک در اثر حرارت بطرف بالای برج رانده شده که پس از سرد شدن توسط چند سرد کننده هوایی در مخزن ( reflux) جمع می گردد .که مقداری از این مایعات دوباره به مخزن برگشت داده می شود و مقداری نیز که تا سطح بوتان می باشد توسط خط لوله ( 2 in ) برای عملیات جدا سازی اتان خوراک برج اتان گیری مشود .
از پایین برج تثبیت مایعات نفتی که مواد سبک انها جدا شده پس از گذشتن ازمبدلهای حرارتی کمی سردتر شده و به طرف مخازن ذخیره مواد نفتی هدایت وانبار می گردد.

برج اتان گیری :
خوراک این برج از قسمت بالای برج وارد و از 26 سینی گذشته و در پایین برج توسط یک جوشاننده که با بخار اب کار می کند تا 140 درجه سانتیگراد گرم می شود . چون فشار این برج 25 بار است در این فشار تنها گازهای اتان از بالا خارج می گردد و بقیه مواد نفتی که اتان از دست داده از پایین برج خارج و به برج پروپان گیری وارد می شود . در اینجا خوراک برج که از بالا وارد می گردد عمل برگشتی (REFLUX ) را در برج اتان گیری انجام میدهد . 


برج پروپان گیری :

این برج که دارای 35 سینی با فشار 6/22 با ر و دمای 155 درجه سانتیگراد کمی کند . حرارت لازم توسط یک جوشاننده (REBOILER ) که در پایین برج قرار دارد تامین می شود .

از قسمت بالا پروپان جدا شده از یک کولر هوایی عبور کرده و تبدیل به مایع می شود ودر مخزن برگشتی (REFLUX ) جمع می گردد
ومقداری از ان بعنوان کنترل گرمای بالای برج به برج برگردانده می شود و مقداری نیز که پروپان خالص و مایع است پس از عبور دادن از یک دستگاه خشک کننده رطوبت انرا گرفته ودر مخازن ذخیره پروپان انبار و نگهداری می شود که از ان در واحد سرمایش و تنظیم نقطه شبنم در واحد های شیرین سازی استفاده گردد . مازاد پروپان تولید شده و افزون بر مصرف به سایر واحد های صنعتی مثل پالایشگاه گاز سرخون بندرعباس و.. فرستاده می شود .
از قسمت پایین برج پروپان گیری مواد نفتی که پروپان ان گرفته شده و حاوی بوتان و مواد سنگینتر از ان می باشد به خوراک برج تثبیت کننده بر گردانیده می شود .
 
۲۳ تیر ۱۳۹۵ ۱۶:۲۵