پایان نامه با کلمات کلیدی زیست محیطی، نفت و گاز، هزینه نگهداری، دی اکسید کربن

دانلود پایان نامه

گیرد. اهداف تحقیق حاضر را می توان به صورت زیر تقسیم بندی نمود:
بررسی روش ها و فناوری های موجود در زمینه کاهش و یا بازیافت گازهای اتلافی از طریق فلرها
بررسی روش های موجود و ارائه بهترین گزینه جهت اندازه گیری ترکیب و شدت جریان بسیار متغییر گازهای ارسالی به فلر
بررسی فنی واقتصادی روش های کاهش و یا بازیافت فلرینگ گازهای اسیدی و به واسطه محدودیت های فرآیندی
بررسی امکان بازیابی گازهای ارسالی به فلر در مواقع راه اندازی
بررسی فنی و اقتصادی استفاده از روش های مختلف تصفیه گازهای ارسالی به فلر و یا بازیابی ترکیبات با ارزش به منظور برگشت دادن به سیستم فرآورش و یا تزریق به خطوط لوله
تحلیل اقتصادی، بهینه سازی و مقایسه روش های پیشنهادی
لازم به ذکر است که دستاورد اصلی و برجسته تحقیق حاضر، ارائه یک سیکل بازیابی گاز فلر مبتنی بر سیستم تراکمی اجکتوری، جهت توجیه پذیری اقتصادی و کاربردی در صنایع نفت و گاز علی الخصوص ایران و کاهش میزان پیچیدگی سیستمهای موجود می باشد.
مزیت های عمده سیستم های بازیابی گازهای فلر مبتنی بر تراکم اجکتوری عبارتند از:(1) کاربردی و ساده ترین روش جهت پیاده سازی در واحدهای فرآیندی به منظور بازیابی گازهای فلر (2)هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی بسیار پائین تر نسبت به سیستمهای متداول(3)نداشتن تجهیزات دوار که سبب کارکرد طولانی تر و دارای تعمیر و نگهداری کمتری می گردد.

1-7- رئوس مطالب تحقیق
همان طور که اشاره گردید، در این تحقیق به بسط و توسعه سیستمهای بازیابی گازهای ارسالی به فلر پرداخته شده است . در فصل اول، مقدمه ای مختصر راجع به اهمیت مسئله فلرینگ گاز در ایران و جهان و همچنین سیستمهای بازیابی گازهای فلر و روش طراحی آنها ارائه می شود. در این فصل ضمن بررسی پژوهش های پیشین انجام شده بر روی سیستمهای فلر و بازیافت گاز فلر، پیش نیازهای لازم جهت پیگیری مطالب تحقیق، تامین می شوند.
در فصل دوم، به معرفی سیستم فلر و بررسی عملکرد این سیستم در صنایع نفت و گاز، روش های مختلف کاهش و بازیابی فلرینگ گاز و شرح متدلوژی انجام کار پرداخته شده است.
فصل سوم، به بررسی و شرح مراحل طراحی سیستمهای بازیابی گاز فلر می پردازد. در این فصل، ملاحضات مختلف ایمنی و طراحی واحد بازیافت گاز فلر FGRU ، محاسبات مورد نیاز و نتایج حاصل از نصب این سیستمها در یک واحد فرآیندی به صورت کمی ارائه گردیده است.
فصل چهارم، ضمن ارائه نحوه مدلسازی تحلیلی سیستم تراکم اجکتوری، یک روش سیستماتیک و الگوریتم جامع جهت طراحی و بهینه سازی آرایش سیستم متراکم سازی اجکتور گاز و پارامترهای عملیاتی آن ارائه می نماید.
در فصل پنجم با استفاده از داده های اندازه گیری و جمع آوری شده ، پالایشگاه تهران، سیستم بازیابی توسعه داده شده بر مبنای تراکم اجکتوری مدلسازی و طراحی شده است. در این فصل همچنین چندین سناریوی دیگر از ترکیب راهکارهای موجود جهت بازیافت گازهای فلر در پالایشگاه تهران مورد بررسی و مقایسه با سیستم توسعه داده شده قرار گرفته است.
فصل ششم، آنالیز اقتصادی سیستم ارائه شده را تحت دو سناریوی مختلف، با و بدون لحاظ نمودن مالیات های زیست محیطی بر انتشارات گازهای گلخانه ای معادل دی اکسید کربن ارائه می دهد.
فصل هفتم، به بررسی نتایج حاصل از بسط سیستم های بازیابی گاز فلر در صنایع فرآیندی پرداخته و ضمن ارائه یک تصویر جامع از تاثیرگذاری این نوع سیستمها در کاهش انرژی مصرفی و هزینه های سرمایه گذاری اولیه فرآیند، تحقیقات آتی را هدفگذاری می نماید.

فصل دوم: کاهش و بازیابی گازهای ارسالی به مشعل

اگر چه هر فرآیند شیمیایی نظیر فرآیندهای پالایشگاهی و پتروشیمیایی بدلیل توقفات ناخواسته در فرآیندهایشان و در نتیجه رعایت ایمنی شاغلین و تجهیزات ملزم به استفاده از سیستم فلر می باشند اما می توان راهکارهایی را ارائه نمود تا میزان جریان ارسالی به فلر به حداقل برسد. هم اکنون در سطح دنیا مبحث جدیدی تحت عنوان حذف فلرینگ مطرح گردیده که هدف نهایی آن به حداقل رسانیدن حجم گازهای ارسالی به فلر است. اما مطرح کنندگان موضوع خود نیز اذعان دارند که حذف یا خاموش نمودن فلر امکان پذیر نبوده و صرفا به عنوان واژه ای برای هدف گذاری حرکت به سمت کاهش فلرینگ به کار می رود. در این فصل تلاش گردیده کلیه روش های کاهش و همچنین روش های بازیابی گازهای ارسالی به فلر ارائه و مورد تحلیل قرار گیرند. برخی از این روش ها در مرحله کاربردی بوده و هم اکنون بکار گرفته شده اند. سایر موارد نیز مراحل تحقیقاتی را جهت اجرایی شدن طی می نمایند [1].

2-1- مقدمه ای بر سیستم های فلر
سیستم فلر از قسمت های ضروری در پالایشگاه ها و سایر واحدهای فرآیندی است که در داشتن فرآیند قابل اطمینان نقش اساسی دارد. زیرا فلرها میتوانند از بروز خطرات، آتش سوزیها، انفجار و صدمه دیدن کارکنان جلوگیری نمایند. فلرها به منظور کنترل ایمن و مطمئن مواد تخلیه شده به محیط زیست نظیر مواد قابل احتراق مازاد حاصل از فرایندها و همچنین گازهای بوجود آمده در شرایط اضطراری، استفاده میشوند. در واقع فلر مواد قابل اشتعال، سمی و بخارات خورنده را به ترکیبات کم ضرر تبدیل مینماید.

2-1-1- انواع فلر
اساساً دو نوع فلر در پالایشگاهها بکار گرفته میشود، یکی فلر مرتفع و دیگری فلر
زمینی. فلرهای زمینی هنگامی بکار گرفته میشوند که نیاز به مخفی نمودن شعله فلر )به دلایل مختلف( وجود دارد. اما فلرهای مرتفع بدلیل قابلیت جابجایی حجم قابل توجهی از گازها با توجیه فنی و اقتصادی کافی استفاده میشوند. در برخی موارد پالایشگاه ممکن است هر دو نوع فلر را دارا باشد. در چنین مواقعی فلر زمینی برای سوزاندن حجم کم اما پیوسته از گازهای تخلیه کاربرد دارد. فلر مرتفع قسمتی ضروری از اجزای پالایشگاه است که به دلایل ایمنی نصب و مورد استفاده قرار میگیرد. زیرا می تواند پس از سوزاندن آسان بخارات سمی حاصل از فرآیندها آنها را به نقاط دوردست منتقل نماید. در جدول 2 این دو نوع فلر با یکدیگر مقایسه شده اند.

جدول 2 – مقایسه دو نوع فلر زمینی و مرتفع[1]
مشخصات
فلر مرتفع
فلر زمینی
دود
معمولاً بدون دود به جز در شرایط اضطراری یا آشفتگی
نسبتاً بدون دود
صدا
اگر بخار مصرفی آن بالا باشد پر سر و صدا است
نسبتاً آرام
تشعشع
بالا ولی با مصرف بخار قابل کم شدن است
ناچیز
پراکنده نمودن
گازهای احتراق در هوا
به شرط رعایت ارتفاع، عالی است
پراکندگی کم
مشکلات اصلی
هزینه بالای سرمایه گذاری، آلودگی مربوط به صوت،نور و تشعشع
هزینه بالای سرمایه گذاری، هزینه نگهداری بالا، بوی
نامطبوع و خطر آتش گیری در صورت پرتاب شعله
کاربردها
در تمامی مکان ها بخصوص هنگام وجود گازهای سمی
برای سوزاندن گازهای پاک، مکان هایی که صدا و نور آزار دهنده است. غیر قابل استفاده در مناطق مسکونی با هوای آرام

2-1-2- اجزای سیستم فلر
در حالت کلی سیستم فلر به دو قسمت تقسیم میشود، یکی سیستم جمع آوری فلر شامل یک مخزن ضربه گیر و دیگری دودکش فلر؛ در پالایشگاه های بزرگ از ظروف جمع آوری مجزایی در هر یک از واحدها استفاده شده است تا امکان تعمیرات اساسی واحدهای مختلف تسهیل گردد . عموماً سیستم فلر مرکب از اجزای ذیل می باشد )شکل 5 این اجزا را نشان می دهد: (
سیستم جمع آوری و انتقال گازهای آزاد شده از واحدهای فرآیندی
ظرف جمع آوری به منظور میعان و خارج سازی مایعات همراه گاز
آب بند مایع به منظور جلوگیری از برگشت شعله
دودکش با یک یا چند مشعل
پایلوت، سیستم گاز رسانی )سوخت کمکی( به مشعل و سیستم جرقه زنی
سیستم تزریق بخار یا هوا برای ایجاد شعله کم دود )سیستم کنترل شعله(
تجهیزات کنترل و نظارتی برای بهینه نمودن سیستم فلر

شکل 5 – اجزاء تشکیل دهنده یک نمونه سیستم فلر مرتفع با عامل اختلاط کننده بخار[39]

در این قسمت، با توجه به فراوانی فلرهای مرتفع با عامل اختلاط کننده بخار در صنایع پالایشگاهی اجزای تشکیل دهنده این نوع فلر تشریح می گردند:

1)سیستم جمع آوری و انتقال گازهای آزاد شده
مواد آزاد شده از قسمت های مختلف؛ شیرهای اطمینان، شیرهای آزاد کنده فشار، تخلیه دستگاه ها و غیره از طریق یک لوله اصلی به طرف فلر هدایت می شوند. لوله ها از جنس کربن استیل می باشند. طراحی لوله ها به گونه ای است که افت فشار جریان حداقل باشد. باید از ایجاد نقاط کور و مرده در طول مسیر جلوگیری نمود. علاوه بر مسیر اصلی، یک مسیر جهت گاز تخلیه تعبیه می شود تا شعله نتواند به مسیر فلر برگردد.
2)ظروف مایع گیر)مخزن ضربه گیر(
وجود مایعات به تنهایی یا همراه با گاز موجب خاموش شدن فلر و یا سوختن نامنظم و دود کردن شعله می شوند. همچنین وجود مایعات می تواند سبب تولید بارانی از قطرات آتش شده که هنگام رسیدن به سطح زمین تولید خطر کنند. بدین منظور جهت جداسازی مایعاتی که از دستگاه ها خارج می شوند و یا مایعاتی که در طول مسیر انتقال به فلر از میعان گازها ایجاد می شوند، ظروف مایع گیر استفاده می شود. ظروف مایع گیر به شکل افقی و یا عمودی هستند که معمولاً چندین عدد آنها در طول مسیر و آخرین آنها در پائین دودکش نصب می شوند. طراحی ظروف مایع گیر بر مبنای بدترین شرایط عملیاتی و حداکثر جریان فلردهی می باشد بدین جهت این ظروف بزرگ هستند. شکل 6 نمونه افقی این ظروف را نشان می دهد.

شکل 6 – ظرف مایع گیر سیستم فلر[4]
3)آب بند مایع
جریان گازها در مسیر فلر قبل از ورود به دودکش از یک ستون آب عبور می کند. این ستون آب، موجب ایجاد فشار مثبتی در بالا دست خود شده و همچنین مانعی برای برگشت شعله به داخل مسیر فلر می شود. یکی دیگر از وظایف این آب بند، عملکرد آن به صورت یک دمپر مکانیکی در مقابله با شوک های موجی در دودکش است. در پیوست الف – 1 نمونه ای از آب بند مایع فلر نشان داده شده است.

4)دودکش
بنا به ملاحظات ایمنی، با استفاده از یک دودکش، شعله را در ارتفاع بالایی از سطح زمین قرار می دهند تا به پرسنل و تجهیزات مجاور آسیبی نرسد. فلرهای مرتفع به سه صورت در جای خود نگه داشته می شوند: خود اتکا، نگهداری با طناب و با پایه دکلی . حالت خوداتکا برای ارتفاع های کوتاه ) 100-30 فوتی( تا ارتفاع 250 فوتی استفاده می شوند. حالت نگهداری با طناب برای ارتفاع های بیش از 300فوت و نوع دکل دار برای ارتفاع بیش از 200 فوت بکار می روند. در این سه نوع، حالت دکل دار از همه گرانتر و حال نگهداری با طناب از همه ساده تر هستند. حالت نگهداری با طناب نیاز به محوطه وسیعی دارد زیرا سیمهای نگهدارنده دودکش باید از هم فاصله داشته باشند. به عنوان یک قاعده، محوطه لازم برای اتصال سیمها به زمین، دایرهایی با شعاعی برای ارتفاع دودکش است.

5) آب بند گازی
به واسطه جریان های باد و یا انقباضهای گا
زهای درون دودکش، هوا تمایل پیدا میکند تا به سمت داخل دودکش حرکت کند. حرکت هوا به داخل دودکش میتواند موجب انفجار درون دودکش شود. جهت جلوگیری از ورود هوا، یک آب بند گازی در درون دودکش و معمولاً زیر آتشخان نصب میشود. آب بند مولکولی و آب بند پره ای نمونه هائی از این نوع آببند می باشند. از دیگر فواید نصب آب بند گازی، کاهش مقدار نیاز به گاز تخلیه می باشد، بطوریکه مقدار گاز لازم تا بیش از 90 درصد کاهش می یابد.

6) نوک آتشخان
نوک آتشخان باید به گونه ای طراحی شود که در دامنه عملیاتی فلر، احتراق قابل قبول در آن صورت گیرد. در طراحی نوک آتشخان باید به مواردی چون پایداری شعله، کاهش سر و صدا و ایجاد جرقه توجه گردد. حداقل و حداکثر ظرفیت یک فلر برای سوزاندن گازهای ارسالی با شعله پایدار و بدون دود، تابعی از طراحی نوک آتشخان است. در طراحی های مدرن، نوک آتشخان می تواند به ازای سرعت های مختلف خروجی گاز از ft/sec 1 تا ft/sec 600 یک شعله پایدار ایجاد کند. شکل 7 نمائی از نوک آتشخان یک فلر مجهز به عامل اختلاط بخار را نشان می دهد.

7) پایلوت آتشخان
مقررات زیست محیطی ایجاب می کند که بطور

دیدگاهتان را بنویسید