پایان نامه طراحی یک واحد ریفرمینگ با بخار در مقیاس صنعتی

-1- مقدمه

گاز طبيعي غالباً همراه نفت است و نفت را از درون خاك به طرف چاههاي استخراج مي راند. هنگام بالا رفتن مخلوط نفت و گاز در چاه ها, گاز آزاد شده و مخلوط را به بالاي چاه مي برد. در نفتهايي كه از گاز اشباع نشده اند و فقط تحت  فشار آب قرار دارند, مقدار گاز حل شده كمتر و در نفت هاي فوق اشباع مقدار گاز بيشتر است.

همچنين رگه هايي وجود دارد كه فقط داراي گاز طبيعي است و نفت همراه ندارد.

قسمت اعظم گاز طبيعي از متان تشكيل شده است و غير از متان, هيدروكربورهاي گازي ديگر از C2 تا C4 با مقادير متفاوت و همچنين هيدروكربورهاي بالاتر نيز در آن وجود دارد. گاز طبيعي ممكن است خشك و يا مرطوب باشد.

1-2- گاز طبيعي در جهان

گاز طبيعي سريعترين رشد را در بخش مصرف انرژي خام جهان در مرجع "چشم انداز انرژي بين المللي در سال 2003 يا IEO" دارد. مصرف گاز طبيعي در سطح جهان به نظر مي آيد كه افزياش متوسط 8/2 درصد ساليانه را از سال 2001 تا 2005 در مقايسه با ميزان رشد 8/1 درصدي ساليانه كه براي مصرف نفت و رشد 1/5 درصدي كه براي زغال سنگ تصور مي شود, خواهد داشت. مصرف گاز طبيعي در سال 2005 به نظر مي  آيد كه به 176 تريليون فوت مكعب مي رسد كه اين مقدار تقريباً دو برابر 90 تريليون فوت مكعبي كه در سال 2001 مصرف شده، است. (شكل 1-1 و 1-2)

سهم گاز طبيعي از كل مصرف انرژي از 23% در سال 2001 به 28% در سال 2005 افزايش مي يابد. شكل (1-3) مقايسه اي بين ذخاير گاز طبيعي و مصرف آن در سطح جهان ارائه شده است.

شكل (1-3) ذخاير گاز طبيعي در مقايسه با مصرف آن

بيشترين رشد را در تقاضاي گاز طبيعي, در كشورهاي پيشرفته جهان انتظار مي رود كه در اين نقاط, تقاضا كل, 9/3% در بين سالهاي 2001 و 2025 افزايش مي يابد. سطح گاز مورد استفاده در كشورهاي پيشرفته در سال 2025 پيش بيني مي شود كه به 2 و يا 5/1 برابر سطح آن در سال 2001 برسد (شكل 1-4)

شكل (1-4) مصرف گاز طبيعي تا سال 2025 در كشورهاي صنعتي

كشورهاي صنعتي شده كه در آنها بازار مصرف گاز طبيعي در آنها بيشتر جا افتاده, براي افزايش اطمينان به گاز طبيعي در حال برنامه ريزي هستند. در 24 سال آينده, تقاضا براي گاز طبيعي در مناطق صنعتي, افزايش 2/2% ساليانه انتظار مي‌رود كه داشته باشد، كه تقريباً دو برابر سرعت افزايش آن براي نفت خام است. از ميان مناطق صنعتي, آمريكاي شمالي بيشترين افزايش استفاده از گاز طبيعي به مقدار 19 تريليون فوت مكعب را بين سالهاي 2001 تا 2005 داشته است. (شكل 1-5) تنها ايالات متحده 66% از كل افزايش مصرف گاز آمريكاي شمالي را به خود اختصاص داده است. در ايالات متحده درخواست گاز طبيعي به 8/1% ساليانه افزايش مي يابد كه اين مقدار عمدتاًَ براي توليد انرژي الكتريكي است.

ظرفيت توليد جديد كه در ايالات متحده مورد انتظار است, در كل 80% مقدار گاز طبيعي براي سيكل تركيبي يا تكنولوژي توربين احتراق است.

شكل (1-5) مصرف گاز طبيعي بين سالهاي 2001 تا 2005

به نظر مي آيد كه در اروپاي غربي نيز استفاده از گاز طبيعي با شدت بيشتري از 4/2% سرعت رشد ميانگين ساليانه در مدت پيش بيني شده, گسترش خواهد يافت.

بازارهاي آزاد گاز طبيعي در اتحاديه اروپا از زماني كه قوانين گاز طبيعي در سال 1998 با موافقت اكثر كشورهاي عضو براي ايجاد دسترسي آزاد به گاز طبيعي تا سال 2008 تصويب شد, رو به ترقي گذاشت. كل مصرف گاز طبيعي در اروپاي غربي به نظر مي‌آيد كه از 8/14 تريليون فوت مكعب در سال 2001 به 9/25 تريليون فوت مكعب در سال 2025 برسد.

در اروپاي شرقي و كشورهاي عضو اتحاد جماهير شوروي سابق (EE / FSU), مصرف گاز طبيعي تصور مي شود كه افزايش 9/2% ساليانه را بين سالهاي 2001 و 2025 خواهد داشت. سريعترين رشد گمان مي رود كه در كشورهاي اروپاي شرقي كه اقتصاد آنها از زمان سقوط شوروي با پيشرفت در حال بازيابي است, باشد. تقاضا در اروپاي شرقي براي گاز طبيعي رشد 6/4% را احتمالاً خواهد داشت. در FSU, تقاضاي گاز طبيعي افزايش نسبتاً آرام 6/2 درصدي در سال را به نظر مي آيد كه داشته باشد.

مقدار افزايش رشد گاز طبيعي مبادله شده از طريق مرزهاي بين المللي از 19% مصرف جهان در سال 1995 به 25% در سال 2003 رسيده است. خطوط لوله انتقال گاز 39% رشد و مقدار تبادل گاز طبيعي مايع شده (LNG) رشد 55%  را بين سالهاي 1995 تا 2001 داشته است. خطوط لوله بين المللي زيادي تاكنون طراحي شده يا قرار است ساخته شود. در حقيقت تعداد زيادي از ذخاير گاز طبيعي در مناطق دور از مركز تقاضا هستند كه اين باعث افزايش رقابتي LNG مي شود. اين موضوع توقع زيادي براي LNG در سطح جهان ايجاد كرده است. شكل (1-6) نقش رشد تجارت گاز بين المللي در تجارت جهاني را نشان مي دهد و مقايسه اي بين LNG و خط لوله به عمل مي آورد.

شكل (1-6) نقش رشد تجارت گاز بين المللي در رشد تجارت جهاني

اقتصاد حمل و نقل  گاز طبيعي بستگي به تقاضاي رايج در مراكز وابسته به قيمت بازار و قيمت گذاري گاز طبيعي دارد, ولي به طور مستقيم مرتبط با قيمت گذاري نفت نيست. شكل 1-7 بازارهاي گاز (gasmarket) را نشان مي دهد.

شكل (1-7) بازارهاي گاز بين المللي

در آسيا و اروپا, از آنجا كه بازارهاي LNG به شدت تحت تاثير بازار توليد نفت قرار دارند تا قيمتهاي گاز طبيعي, تجارت گاز طبيعي زماني رشد مورد تصور را خواهد داشت كه مكانيسم هاي قيمت گذاري به تكامل خود ادامه داده و تجارت بين المللي تسهيل شود و راه براي ايجاد يك بازار جهاني گاز طبيعي هموار شود. شكل 1-8 بررسي در مورد فروش گاز در سالهاي 2002 تا 2010 را ارائه داده است.

شكل (1-8) توليد گاز و  فروش آن بين سالهاي 2002 تا 2010

1-3- ذخاير و منابع

از اواسط 1970 ميلادي, ذخاير گاز طبيعي جهان به طور كلي روند صعودي را هر ساله داشته است. (شكل 1-9) مثلاً در ژانويه 2003 ذخاير اثبات شده گاز طبيعي مطابق آنچه كه مجله ژورنال نفت و گاز گزارش كرده, 5501 تريليون فوت مكعب تخمين زده شده كه اين مقدار 50 تريليون فوت مكعب بيشتر از آنچه كه در سال 2002 تخمين زده شده است، مي‌باشد.

شكل (1-9) افزايش ذخاير گاز جهان بعد از سال 1970

ذخاير گاز طبيعي در كشورهاي صنعتي 18 تريليون فوت مكعب در بين سالهاي 2002 تا 2003 افزايش داشته است.

ذخاير EE / FSU 4 ميليون فوت مكعب كاهش يافت كه اين بخاطر تخمين اشتباه ذخاير گاز تركمنستان بود, كه در آنجا ذخاير گاز 30 تريليون فوت مكعب كاهش يافت.

بيشتر گاز طبيعي جهان در خاورميانه و EE / FSU جمع شده است.

شكل (1-10) ذخاير گاز طبيعي در نقاط مختلف جهان

مصرف گاز طبيعي, مخصوصاً در دهه گذشته, نسبت ذخاير به مصرف در حد بالايي باقي مانده است. در سطح جهاني نسبت ذخاير به مصرف 9/61 سال تخمين زده مي‌شود.

در كشورهاي در حال توسعه آسيا يك افزايش 11 تريليون فوت مكعبي در ذخاير در سال 2003 ديده شد. شكل 1-11 تحول و تكامل ذخاير اثبات شده گاز طبيعي را از سال 2005 در 7 منطقه از جهان را مقايسه كرده است.

سازمان زمين شناسي آمريكا (USGS) در فواصل معين پتانسيل توليد منابع نفتي سطح جهان را ارزيابي مي كند. (نفت, گاز طبيعي و ميعانات گاز طبيعي)

مطابق آخرين براوردهاي اين سازمان, حجمي عظيم از ذخاير گاز كشف نشده هنوز باقي است, كه تقريباً در سطح جهان 4839 تريليون فوت مكعب است.

1-4- چرا از گاز طبيعي استفاده مي كنيم؟

ما به چهار علت استفاده از گاز طبيعي را ترجيح مي دهيم كه اينها عبارتند از:

1- گاز طبيعي گاز تميز است, زيرا كمترين ميزان كربن در آن وجود دارد.

2- گاز طبيعي گاز موثري است, زيرا هيچ نيازي به تقويت وكمك تكنولوژي هاي جديد براي ساختن ندارد و از لحاظ زيست محيطي در بخش نيرو قابل قبول ا ست.

3- مقرون به صرفه است.

4- فراوان است.

1-5- تكنولوژي هاي استاندارد گاز طبيعي

  تبديل به مايع شدن                      تكنولوژي‌هاي توليد→حمل و نقل  → تبخير مجدد LNG

 تراكم                                       →حمل و نقل →  خالي كردنCNG 

 توليد                                       → حمل و نقل → تجديد گاز NGH

هيدراته                                     

                    سنتز هيدروكربن                                                           → به روز كردن → سوختهاي مايع → اتيلن → GTL

                    توليد گاز سنتز

 متانول                                                                 → (MTO)  متانول به اولفين ها → پروپلين → GTO

شكل (1-11) تكنولوژي‌هاي گاز طبيعي

1-6- سيماي صنعت گاز ايران

ذخاير نفت و گاز ايران در سال 81 معادل 270 ميليارد بشكه معادل نفت خام براورد گرديده است كه 37 درصد آن به نفت خام و 63 درصد آن به گاز طبيعي اختصاص يافته است. 48% آن در مناطق خشكي مي باشند. ذخاير و منابع گاز طبيعي در مناطق جنوبي و در نزديكي آبهاي خليج فارس قرار گرفته اند.

توليد گاز طبيعي در جهت پاسخگويي به تقاضاي داخلي و يا صادراتي عمدتاً از منابع گازي مستقل انجام مي گيرد و گازهاي همراه توليدي از منابع مشترك نفت و گاز عمدتا جهت تزريق به ميادين نفتي مورد استفاده قرار مي گيرند. بهره گيري از مزيت نسبي گاز طبيعي در جهت تامين انرژي داخل كشور و نيز  گسترش برنامه هاي مبادلات بين المللي گاز طبيعي در راستاي ارتقاي نسبي گاز طبيعي در بازارهاي بين المللي از اهداف مهم و استراتژيك صنعت گساز در آينده بشمار مي رود.

جايگاه ايران در بازارهاي بين المللي از اهداف مهم و استراتژيك صنعت گاز كشور در آينده بشمار مي رود.

با توجه به روند مصرف گاز طبيعي در كشور سهم گاز طبيعي در سبد انرژي مصرفي كشور از 26 درصد در سال 1370 به 46 درصد در سال 80 افزايش يافته است. (و در مقابل سهم فراوردهاي نفتي در اين دوره از 64 درصد به 47 درصد كاهش يافت) رشد مصرف گاز طبيعي در ايران در طي سالي 1370 تا 1380 از متوسط رشد سالانه اي به ميزان 14 درصد برخوردار نبودن است و اين امر در حالي است كه مصرف گاز در اين دوره تنها داراي رشد سالانه اي به ميزان 8/1 درصد مي باشد.

در راستاي تحقق سياست جاي گزيني گاز با ساير حاملهاي انرژي تلاشهاي گسترده‌اي جهت توسعه هر چه بيشتر سيستم گاز رساني در كشور انجام گرفته است. شركت ملي گاز ايران از طريق ايجاد سيستم گاز رساني در بسياري از مناطق مختلف كشور متأثر از ويژگي‌هاي خاص جغرافيايي ميادين نفتي و گاز است و لذا با توجه به اين امر در حال حاضر ايران از سيستم به هم پيوسته گسترده گاز  رساني برخوردار مي‌باشد. توسعه اين سيستم در جهت تحقق و هدف جاي گزيني گاز با سبد حاملهاي انرژي و در راستاي تأمين امنيت عرضه انرژي است.

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[ دكتر دبيري اصفهاني، پتروشيمي، جهاد دانشگاهي امير كبير، (1376)،
420-412.P.P.