گاز طبیعی و شیرین کردن آن

گاز طبیعی مخلوطی از گازهای قابل اشتعال می باشد که به طور طبیعی در زیر زمین وجود دارند. گاز طبیعی عمدتا مخلوطی است از گازهای:

• متان
• اتان
• و اندکی گازهای سنگین تر از جمله:
  • پروپان
  • بوتان

گاز طبیعی معمولا ناخالصی هایی مانند سولفید هیدروژن (H₂S)، دی اکسیدکربن (CO₂) و ترکیبات گوگرد نیز به همراه دارد. لازم به ذکر است میزان ترکیبات یاد شده می تواند در زمین های مختلف متفاوت باشد. به همین دلیل میزان متان موجود در گاز طبیعی با توجه به میدان گازی بین ۸۴ تا ۹۷ درصد متغیر است. گازهای خروجی پس از استخراج از چاه به سمت پالایشگاه گاز هدایت می شوند.

گاز طبیعی ترش است!

گاز ترش نوعی از گاز طبیعی است که مقدار اندکی هیدروژن سولفید (H₂S) و گاهی اوقات دی اکسید کربن (CO₂)دارد. وجود این دو ناخالصی در خطوط لوله انتقال گاز، موجب خوردگی و فرسایش شدید تجهیزات می شود. به منظور زدودن این مواد از گاز طبیعی از فرآیندی به نام شیرین‌سازی گاز استفاده می‌شود. گاز ترش به دلیل خورندگی بالا، سمی بودن، و پائین بودن کیفیت مورد فرآیند شیرین سازی قرار می گیرد.
به دلیل وجود شن ریزه، گل رس، هیدروکربن های مایع و سایر ناخالصی های موجود، گاز طبیعی در پالایشگاه تصفیه می گردد. بدین طریق از ورود ناخالصی ها به سیستم انتقال جلوگیری به عمل می آید. ورود این مواد در خطوط لوله و ایستگاه های پایین آوردن فشار، باعث بروز مشکلاتی می گردد که از آن جمله می توان به گرفتگی خطوط لوله، تخریب رگلاتورها و کنتورهای توربینی، خرابی زودهنگام سیستم های فیلتراسیون و فیلترها، ایجاد خوردگی، و بروز خاصیت سمی در گاز اشاره کرد.

پالایش گاز

جهت انجام عملیات تصفیه بر روی گاز استخراج شده، موارد ذیل انجام می شود:

• عبور گاز از اسکرابر جهت حذف ذرات جامد.
• شیرین سازی به منظور جداسازی مواد سمی و خورنده مانند CO₂ و H₂S و هدایت H₂S به سمت واحد بازیافت.
• عبور گاز از واحد نمزدایی به منظور گرفتن رطوبت موجود در آن

جهت انجام عملیات تصفیه روش های مختلفی وجود دارد:

• جذب در فاز جامد
  • جذب فیزیکی (غربال مولکولی)
  • جذب شیمیایی (اکسید آهن)
• جذب در فاز مایع
  • جذب فیزیکی (fluor,Purisol, sulfinol)
  • جذب شیمیایی (آمین ها، فرآیندهای کربنات)

عوامل موثر در انتخاب فرآیند شیرین سازی:

• نوع ناخالصی های موجود در گاز
• غلظت ناخالصی ها
• جذب انتخابی گازهای اسیدی
• میزان گاز ترش
• شرایط دما و فشار گاز

خط انتقال، شیر قطع کن و ایستگاه تقویت فشار

گاز پالایش شده توسط خطوط لوله جهت مصرف در شهرها، صنایع، نیروگاه ها، و صادرات به تمام نقاط کشور انتقال می یابد. برحسب نیاز و طراحی، قطر خطوط انتقال متغیر می باشد. در فواصل معین از خطوط انتقال ایستگاه های شیر قطع کننده وجود دارد. وظیفه شیر قطع کننده خط (VBL) بستن خط در زمان احساس افت فشار ناگهانی در یکی از دو سمت شیر می باشد. به لحاظ مسائل ایمنی و امنیتی، وجود این شیرها در فواصل معین باعث می شود در زمان بروز انفجار یا شکستگی لوله، هر دو شیر موجود در دو سمت محل حادثه بسته شوند و بدین ترتیب فقط گاز بین دو ایستگاه می سوزد یا تخلیه می شود. با توجه به این که پس از طی مسافت های طولانی، به دلیل وجود اصطحکاک، فشار گاز درون لوله افت پیدا می کند، لذا جهت افزایش فشار گاز به فشار مطلوب، در مسیر خطوط انتقال از ایستگاه های تقویت فشار استفاده می شود. این ایستگاه ها شامل توربین ها و کمپرسورها می باشند که فشار گاز ورودی را بالا می برند.

ایستگاه تقلیل فشار، خطوط تغذیه، و شبکه شهری

خطوط انتقال نهایتا به ایستگاه تقلیل فشار واقع در دروازه شهر به نام CGS می رسند. در ایستگاه های CGS فشار ورودی از 1000 به 250 psi کاهش پیدا می کند. لازم به ذکر است فشار ورودی به ایستگاه های تقلیل فشار در شرایط عادی عموما بین 700 تا psi 1000 متغیر است. این کاهش فشار توسط رگولاتورها انجام می شود. گاز خروجی از ایستگاه های CGS با فشاری معادل 250 psi وارد خطوط تغذیه می شود. فشارگاز موجود در خطوط تغذیه جهت ورود به شبکه شهر می بایست در یک مرحله دیگر کاهش داده شود؛ برای این منظور گاز به سمت ایستگاه هایی به نام TBS هدایت می شود. فشار گاز ورودی به TBS  برابر 250 psi و فشارگاز خروجی از آن برابر60 psi است. گاز داخل شبکه شهری با فشار 60 psi در کل سطح شهر بین مشترکین توزیع می شود. جهت انشعاب منازل از وسیله ای به نام T.Service استفاده می شود. قبل از ورود به محل مصرف، فشار گاز شبکه شهری مجددا توسط رگولاتور تا psi 0.25 نسبی شکسته می شود و گاز با این فشار وارد وسایل گازسوز می شود.

ایمنی و حریم خط انتقال

سیستم کنترل ایستگاه ها به گونه ای است که در صورت بروز حادثه، شیرهای ورودی و خروجی اتوماتیک بسته می شوند. همچنین در فواصل مشخص روی خطوط، شیر اتوماتیک حساس به اختلاف فشار و اخیرا به زلزله نیز نصب شده است. هر خط لوله گاز متناسب با فشارگاز، شرایط محیط و شرایط جمعیتی دارای ضخامت و حریم می باشد.

انتقال گاز به روش CNG

تبدیل گاز به حالت مایع در روش CNG یکی از روش های ساده و مقرون به صرفه می باشد. از این روش برای انتقال گاز به خودروهای دو گانه سوز نیز استفاده می شود که در ایستگاه های عرضه گاز CNG انجام می گردد. فناوری CNG برای انتقال گاز طبیعی در مسافت های طولانی نیز قابلیت مهمی به شمار می رود. CNG را می توان در کشتی های مخصوصی ذخیره نمود و سپس به مقاصد مورد نظر حمل کرد. ذخیره سازی گاز در کشتی های CNG به صورت نگهداری گاز در لوله های با تحمل فشار 1500- 3000 psi و به قطر ۱۸ تا ۳۶ اینچ است. این لوله ها که به صورت افقی و عمودی در کشتی تعبیه شده اند، توانایی ذخیره سازی مقادیر زیادی گاز را در خود دارند. برای کاهش خطرهای احتمالی، دمای این لوله ها در دمای 20- درجه سانتیگراد حفظ می شود. از مشکلات اساسی جابجایی گاز به روش CNG، فشار بالای آن در مخازن لوله ای شکل، خطر بالابودن احتمال انفجار می باشد. امروزه استفاده از تکنیک های جدید در ساخت کشتی های CNG یعنی به کارگیری لوله هایی به قطر ۶ اینچ که به صورت قرقره های بزرگ درون کشتی تعبیه می شوند، پیشنهاد شده است. این کشتی ها توانایی ذخیره سازی بیشتری از گاز را در خود دارند. فناوری CNG برای انتقال گاز مخازن آب های عمیق که انتقال گاز آن ها با استفاده از خط لوله به ساحل با دشواری و هزینه بالا روبه رو است، می تواند کاربرد یابد. با توجه به شرایط موجود، استفاده از فناوری CNG تنها برای انتقال گاز تا فواصل 4000 کیلومتر مطمئن به نظر می رسد. تحقیقات در زمینه استفاده از فناوری CNG برای انتقال گاز طبیعی همچنان ادامه دارد.