پایان نامه طراحی یک واحد ریفرمینگ با بخار در مقیاس صنعتی

پایان نامه مقطع کارشناسی

رشته شیمی

سال 1384

-1- مقدمه

گاز طبیعی غالباً همراه نفت است و نفت را از درون خاک به طرف چاههای استخراج می راند. هنگام بالا رفتن مخلوط نفت و گاز در چاه ها, گاز آزاد شده و مخلوط را به بالای چاه می برد. در نفتهایی که از گاز اشباع نشده اند و فقط تحت  فشار آب قرار دارند, مقدار گاز حل شده کمتر و در نفت های فوق اشباع مقدار گاز بیشتر است.

همچنین رگه هایی وجود دارد که فقط دارای گاز طبیعی است و نفت همراه ندارد.

قسمت اعظم گاز طبیعی از متان تشکیل شده است و غیر از متان, هیدروکربورهای گازی دیگر از C2 تا C4 با مقادیر متفاوت و همچنین هیدروکربورهای بالاتر نیز در آن وجود دارد. گاز طبیعی ممکن است خشک و یا مرطوب باشد.

1-2- گاز طبیعی در جهان

گاز طبیعی سریعترین رشد را در بخش مصرف انرژی خام جهان در مرجع "چشم انداز انرژی بین المللی در سال 2003 یا IEO" دارد. مصرف گاز طبیعی در سطح جهان به نظر می آید که افزیاش متوسط 8/2 درصد سالیانه را از سال 2001 تا 2005 در مقایسه با میزان رشد 8/1 درصدی سالیانه که برای مصرف نفت و رشد 1/5 درصدی که برای زغال سنگ تصور می شود, خواهد داشت. مصرف گاز طبیعی در سال 2005 به نظر می  آید که به 176 تریلیون فوت مکعب می رسد که این مقدار تقریباً دو برابر 90 تریلیون فوت مکعبی که در سال 2001 مصرف شده، است. (شکل 1-1 و 1-2)

بیشترین رشد را در تقاضای گاز طبیعی, در کشورهای پیشرفته جهان انتظار می رود که در این نقاط, تقاضا کل, 9/3% در بین سالهای 2001 و 2025 افزایش می یابد. سطح گاز مورد استفاده در کشورهای پیشرفته در سال 2025 پیش بینی می شود که به 2 و یا 5/1 برابر سطح آن در سال 2001 برسد (شکل 1-4)

شکل (1-4) مصرف گاز طبیعی تا سال 2025 در کشورهای صنعتی

کشورهای صنعتی شده که در آنها بازار مصرف گاز طبیعی در آنها بیشتر جا افتاده, برای افزایش اطمینان به گاز طبیعی در حال برنامه ریزی هستند. در 24 سال آینده, تقاضا برای گاز طبیعی در مناطق صنعتی, افزایش 2/2% سالیانه انتظار می‌رود که داشته باشد، که تقریباً دو برابر سرعت افزایش آن برای نفت خام است. از میان مناطق صنعتی, آمریکای شمالی بیشترین افزایش استفاده از گاز طبیعی به مقدار 19 تریلیون فوت مکعب را بین سالهای 2001 تا 2005 داشته است. (شکل 1-5) تنها ایالات متحده 66% از کل افزایش مصرف گاز آمریکای شمالی را به خود اختصاص داده است. در ایالات متحده درخواست گاز طبیعی به 8/1% سالیانه افزایش می یابد که این مقدار عمدتاًَ برای تولید انرژی الکتریکی است.

ظرفیت تولید جدید که در ایالات متحده مورد انتظار است, در کل 80% مقدار گاز طبیعی برای سیکل ترکیبی یا تکنولوژی توربین احتراق است.

شکل (1-5) مصرف گاز طبیعی بین سالهای 2001 تا 2005

به نظر می آید که در اروپای غربی نیز استفاده از گاز طبیعی با شدت بیشتری از 4/2% سرعت رشد میانگین سالیانه در مدت پیش بینی شده, گسترش خواهد یافت.

بازارهای آزاد گاز طبیعی در اتحادیه اروپا از زمانی که قوانین گاز طبیعی در سال 1998 با موافقت اکثر کشورهای عضو برای ایجاد دسترسی آزاد به گاز طبیعی تا سال 2008 تصویب شد, رو به ترقی گذاشت. کل مصرف گاز طبیعی در اروپای غربی به نظر می‌آید که از 8/14 تریلیون فوت مکعب در سال 2001 به 9/25 تریلیون فوت مکعب در سال 2025 برسد.

در اروپای شرقی و کشورهای عضو اتحاد جماهیر شوروی سابق (EE / FSU), مصرف گاز طبیعی تصور می شود که افزایش 9/2% سالیانه را بین سالهای 2001 و 2025 خواهد داشت. سریعترین رشد گمان می رود که در کشورهای اروپای شرقی که اقتصاد آنها از زمان سقوط شوروی با پیشرفت در حال بازیابی است, باشد. تقاضا در اروپای شرقی برای گاز طبیعی رشد 6/4% را احتمالاً خواهد داشت. در FSU, تقاضای گاز طبیعی افزایش نسبتاً آرام 6/2 درصدی در سال را به نظر می آید که داشته باشد.

مقدار افزایش رشد گاز طبیعی مبادله شده از طریق مرزهای بین المللی از 19% مصرف جهان در سال 1995 به 25% در سال 2003 رسیده است. خطوط لوله انتقال گاز 39% رشد و مقدار تبادل گاز طبیعی مایع شده (LNG) رشد 55%  را بین سالهای 1995 تا 2001 داشته است. خطوط لوله بین المللی زیادی تاکنون طراحی شده یا قرار است ساخته شود. در حقیقت تعداد زیادی از ذخایر گاز طبیعی در مناطق دور از مرکز تقاضا هستند که این باعث افزایش رقابتی LNG می شود. این موضوع توقع زیادی برای LNG در سطح جهان ایجاد کرده است. شکل (1-6) نقش رشد تجارت گاز بین المللی در تجارت جهانی را نشان می دهد و مقایسه ای بین LNG و خط لوله به عمل می آورد.

شکل (1-6) نقش رشد تجارت گاز بین المللی در رشد تجارت جهانی

اقتصاد حمل و نقل  گاز طبیعی بستگی به تقاضای رایج در مراکز وابسته به قیمت بازار و قیمت گذاری گاز طبیعی دارد, ولی به طور مستقیم مرتبط با قیمت گذاری نفت نیست. شکل 1-7 بازارهای گاز (gasmarket) را نشان می دهد.

شکل (1-7) بازارهای گاز بین المللی

در آسیا و اروپا, از آنجا که بازارهای LNG به شدت تحت تاثیر بازار تولید نفت قرار دارند تا قیمتهای گاز طبیعی, تجارت گاز طبیعی زمانی رشد مورد تصور را خواهد داشت که مکانیسم های قیمت گذاری به تکامل خود ادامه داده و تجارت بین المللی تسهیل شود و راه برای ایجاد یک بازار جهانی گاز طبیعی هموار شود. شکل 1-8 بررسی در مورد فروش گاز در سالهای 2002 تا 2010 را ارائه داده است.

شکل (1-8) تولید گاز و  فروش آن بین سالهای 2002 تا 2010

1-3- ذخایر و منابع

از اواسط 1970 میلادی, ذخایر گاز طبیعی جهان به طور کلی روند صعودی را هر ساله داشته است. (شکل 1-9) مثلاً در ژانویه 2003 ذخایر اثبات شده گاز طبیعی مطابق آنچه که مجله ژورنال نفت و گاز گزارش کرده, 5501 تریلیون فوت مکعب تخمین زده شده که این مقدار 50 تریلیون فوت مکعب بیشتر از آنچه که در سال 2002 تخمین زده شده است، می‌باشد.

شکل (1-9) افزایش ذخایر گاز جهان بعد از سال 1970

ذخایر گاز طبیعی در کشورهای صنعتی 18 تریلیون فوت مکعب در بین سالهای 2002 تا 2003 افزایش داشته است.

ذخایر EE / FSU 4 میلیون فوت مکعب کاهش یافت که این بخاطر تخمین اشتباه ذخایر گاز ترکمنستان بود, که در آنجا ذخایر گاز 30 تریلیون فوت مکعب کاهش یافت.

بیشتر گاز طبیعی جهان در خاورمیانه و EE / FSU جمع شده است.

شکل (1-10) ذخایر گاز طبیعی در نقاط مختلف جهان

مصرف گاز طبیعی, مخصوصاً در دهه گذشته, نسبت ذخایر به مصرف در حد بالایی باقی مانده است. در سطح جهانی نسبت ذخایر به مصرف 9/61 سال تخمین زده می‌شود.

در کشورهای در حال توسعه آسیا یک افزایش 11 تریلیون فوت مکعبی در ذخایر در سال 2003 دیده شد. شکل 1-11 تحول و تکامل ذخایر اثبات شده گاز طبیعی را از سال 2005 در 7 منطقه از جهان را مقایسه کرده است.

سازمان زمین شناسی آمریکا (USGS) در فواصل معین پتانسیل تولید منابع نفتی سطح جهان را ارزیابی می کند. (نفت, گاز طبیعی و میعانات گاز طبیعی)

مطابق آخرین براوردهای این سازمان, حجمی عظیم از ذخایر گاز کشف نشده هنوز باقی است, که تقریباً در سطح جهان 4839 تریلیون فوت مکعب است.

1-4- چرا از گاز طبیعی استفاده می کنیم؟

ما به چهار علت استفاده از گاز طبیعی را ترجیح می دهیم که اینها عبارتند از:

1- گاز طبیعی گاز تمیز است, زیرا کمترین میزان کربن در آن وجود دارد.

2- گاز طبیعی گاز موثری است, زیرا هیچ نیازی به تقویت وکمک تکنولوژی های جدید برای ساختن ندارد و از لحاظ زیست محیطی در بخش نیرو قابل قبول ا ست.

3- مقرون به صرفه است.

4- فراوان است.

1-5- تکنولوژی های استاندارد گاز طبیعی

  تبدیل به مایع شدن                      تکنولوژی‌های تولید→حمل و نقل  → تبخیر مجدد LNG

 تراکم                                       →حمل و نقل →  خالی کردنCNG 

 تولید                                       → حمل و نقل → تجدید گاز NGH

هیدراته                                     

                    سنتز هیدروکربن                                                           → به روز کردن → سوختهای مایع → اتیلن → GTL

                    تولید گاز سنتز

 متانول                                                                 → (MTO)  متانول به اولفین ها → پروپلین → GTO

شکل (1-11) تکنولوژی‌های گاز طبیعی

1-6- سیمای صنعت گاز ایران

ذخایر نفت و گاز ایران در سال 81 معادل 270 میلیارد بشکه معادل نفت خام براورد گردیده است که 37 درصد آن به نفت خام و 63 درصد آن به گاز طبیعی اختصاص یافته است. 48% آن در مناطق خشکی می باشند. ذخایر و منابع گاز طبیعی در مناطق جنوبی و در نزدیکی آبهای خلیج فارس قرار گرفته اند.

تولید گاز طبیعی در جهت پاسخگویی به تقاضای داخلی و یا صادراتی عمدتاً از منابع گازی مستقل انجام می گیرد و گازهای همراه تولیدی از منابع مشترک نفت و گاز عمدتا جهت تزریق به میادین نفتی مورد استفاده قرار می گیرند. بهره گیری از مزیت نسبی گاز طبیعی در جهت تامین انرژی داخل کشور و نیز  گسترش برنامه های مبادلات بین المللی گاز طبیعی در راستای ارتقای نسبی گاز طبیعی در بازارهای بین المللی از اهداف مهم و استراتژیک صنعت گساز در آینده بشمار می رود.

جایگاه ایران در بازارهای بین المللی از اهداف مهم و استراتژیک صنعت گاز کشور در آینده بشمار می رود.

با توجه به روند مصرف گاز طبیعی در کشور سهم گاز طبیعی در سبد انرژی مصرفی کشور از 26 درصد در سال 1370 به 46 درصد در سال 80 افزایش یافته است. (و در مقابل سهم فراوردهای نفتی در این دوره از 64 درصد به 47 درصد کاهش یافت) رشد مصرف گاز طبیعی در ایران در طی سالی 1370 تا 1380 از متوسط رشد سالانه ای به میزان 14 درصد برخوردار نبودن است و این امر در حالی است که مصرف گاز در این دوره تنها دارای رشد سالانه ای به میزان 8/1 درصد می باشد.

در راستای تحقق سیاست جای گزینی گاز با سایر حاملهای انرژی تلاشهای گسترده‌ای جهت توسعه هر چه بیشتر سیستم گاز رسانی در کشور انجام گرفته است. شرکت ملی گاز ایران از طریق ایجاد سیستم گاز رسانی در بسیاری از مناطق مختلف کشور متأثر از ویژگی‌های خاص جغرافیایی میادین نفتی و گاز است و لذا با توجه به این امر در حال حاضر ایران از سیستم به هم پیوسته گسترده گاز  رسانی برخوردار می‌باشد. توسعه این سیستم در جهت تحقق و هدف جای گزینی گاز با سبد حاملهای انرژی و در راستای تأمین امنیت عرضه انرژی است.

1- 7- پالایش گاز طبیعی در ایران:

ظرفیت پالایش و نم زدایی گاز طبیعی ایران با برخورداری از متوسط رشد سالانه 9 درصدی در دهه اخیر در سال 1380 به 211 میلیون متر مکعب در روز رسیده است. با توجه به تمرکز قابل ملاحظه میادین گاز کشور در مناطق جنوبی امکانات پالایشی و نم زدایی کشور نیز عمدتاً در این ناحیه مستقر  می باشند. براساس پیش بینی های انجام شده در برنامه پنچ ساله توسعه ظرفیت پالایش و نم زدایی در سال 1383 با متوسط رشد سالانه به میزان 18 درصد به 345 میلیون متر مکعب در روز خواهد رسید. برخی از طرح های پالایشی عمده که طی برنامه پنج ساله توسعه به اجراء در خواهد آمد به شرح زیر است:

- احداث پالایشگاه عسلویه به ظرفیت 75 میلیون متر مکعب در روز جهت بهره برداری از فازهای 1 و 2 و 3 پارس جنوبی که در حال حاضر در دست اقدام است و بهره برداری از فازهای 2 و 3 انجام گرفته است.

- احداث پالایشگاه دیگری در عسلویه با ظرفیت 50 میلیون متر مکعب در روز جهت بهره گیری از فازهای 4 و 5 پارس جنوبی

- احداث پالایشگاه دوم بید بلند با ظرفیت 56 میلیون متر مکعب در روز

- احدث پالایشگاه پارسیان فاز اول و بخش اول از فاز دوم و بخش دوم از فاز دوم به ظرفیت های به ترتیب 55, 21 و 20 میلیون متر مکعب در روز.

1- 8- سیستم انتقال گاز طبیعی:

سیستم انتقال گاز طبیعی کشور شامل انتقال فشار قوی است و ایستگاه های تقویت فشار گاز نیز طی دهه های اخیر از افزایش قابل ملاحظه ای برخوردار بوده است. بطوریکه خطوط انتقال گاز کشور طی دهه اخیر با متوسط رشد سالانه به میزان 8/2 درصد در پایان سال 80 به 3/15 هزار کیلومتر رسیده است. ایران در حال حاضر دارای سه خط لوله اصلی فشار قوی سراسری (TGAT I & II & III) می باشد و احداث خطوط چهارم و پنجم سراسری نیز در مرحله اجراست.

منابع و مآخذ:

[1] D.J.Wilhelm , D.R.Simbeck , A.D.Karp , R.L.D.Dickenson : technologies , issues pacific , Inc , 71 , (2001) , pp. 139-148

[2] Sebustain C.Reyes , John H.Sinfelt , and Jennifer S.Feely , Evolution of Processes For Systhesis Gas Production : Recent Developments in an old Technology Ind . Eng . Chem . Res , vol 42 , No8 ,  (2003) , P.P. 1588-1592.

[3] Energy Information Administration : International Energy Outook , (2003) , PP. 1-4.

[4] M-F.Chabreline , Gedingaz , France , Natural Gas The Fuel of Ghoice For Deeades To Come , Hydrocarbon Reserves , OAPEC-IFP Seminar , June 2003 , P.P. 28-30.

[5] John Dilworth , Refforming indicated type theories , British Journal of Aesthetics , vol 45 , No.1 , (January  2005) , P.P. 11-31.

[6] www.WTRG.com

[7] www.elsevier.com/Locate

[8] www.vwdev.com

[9] www.Lurgi.com

]10[ دکتر دبیری اصفهانی، پتروشیمی، جهاد دانشگاهی امیر کبیر، (1376)،
420-412.P.P.