طرح بازیابی گازهای ارسالی به فلر

سوخت‌های فسیلی منابع انرژی‌ هستند که سازگار با محیط‌ زیست نبوده و آن را آلوده می‌کنند. به ‌طور معمول زمانی که نفت خام در مراحل مختلف تبدیل در پالایشگاه فراورش می‌شود، تولید گازهایی را نیز به همراه خود دارد. این گازها با اینکه می‌توانند کاربردهای فراوانی داشته باشند اما بعد از جمع‌آوری و جداسازی به فلر فرستاده و در آنجا سوزانده می‌شوند. سوزاندن این گازها دود، صدا، بوی نامطبوع و مشکلات زیست‌محیطی دیگری ایجاد می‌کند.

بسیاری از این گازها ارزش سوختی بالایی دارند و می‌توان از آنها به ‌عنوان خوراک واحدهای مختلف استفاده کرد. خود صنعت پالایش هم با اینکه انرژی‌زا است اما انرژی زیادی هم مصرف می‌کند. این موضوع باعث قرار گرفتن این صنعت در موقعیتی خاص می‌شود. به دیگر سخن، در حالی ‌که این صنعت، انرژی صنایع دیگر را تأمین می‌کند برای فعالیت‌های مربوط به استخراج، توزیع و احیای خود نیازمند انرژی است که می‌تواند این انرژی را از گازهای همراه نفت تأمین کند. فلرینگ و رهاسازی گازهای همراه نفت باعث انتشار گازهای گلخانه‌ای و آلاینده می‌شود و انرژی زیادی را تلف می‌کند.

صدرنشینی ایران در فلرینگ گازهای همراه نفت

مدت‌ زمان زیادی است که گازهای همراه نفت در میدان‌ها سوزانده یا فلر (Flaring) می‌شوند. فلرینگ گازهای همراه نفت، برای جلوگیری از انفجار، خطرهای احتمالی و ایمنی تجهیزات روی می‌دهد اما همان‌طور که گفتیم، این فرآیند خود باعث تولید گازهای سمی هم چون اکسید‌های گوگرد و انتشار گازهای گلخانه‌ای چون دی‌اکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن می‌شود.

اتفاقی هم که طی عملیات فلرینگ برای محیط‌زیست می‌افتد و باعث دامن زدن به مشکلات محیط‌زیستی چون گرم شدن کره زمین و آلودگی هوا می‌شود، یک مشکل بزرگ است. طبق آمارهای بانک جهانی در سال 2012 روسیه، نیجریه و ایران بیشترین حجم تولید گازهای فلر را در جهان به خود اختصاص دادند.

سوزاندن گازهای همراه نفت باعث تولید گازهای سمی هم چون اکسید‌های گوگرد و انتشار گازهای گلخانه‌ای چون دی‌اکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن می‌شود.

آمارهایی که درباره کشورمان و حجم گازهای فلرشده‌ ایران وجود دارند، چندان امیدبخش نیستند. برای مثال در سال 2012 سهم ایران از کل حجم گازهای سوزانده شده در جهان، 11 درصد بود که معادل روزانه 30 میلیون مترمکعب گاز طبیعی است.

طبق جدیدترین آمارها، ایران با تولید روزانه 4 میلیون بشکه نفت، حدود 37 میلیون مترمکعب گازهای همراه نفت را می‌سوزاند اما کشوری چون عربستان که روزانه 10 میلیون بشکه نفت تولید می‌کند، میزان فلرهای نفتی‌اش، نصف کشور ما است. بی‌شک این حجم از آلاینده، هوای استان‌های تولیدکننده نفت را آلوده کرده و در سطح جهانی نیز معضلاتی پدید می‌آورد.

گنجی که سوزانده می‌شود

در سال‌های اخیر مسئله آلودگی هوای کلان‌شهرها از معضلات بزرگ کشور بوده است. با توجه به اینکه اﺣﺘﺮاق در ﻓﻠﺮ ﺑﺎ ﺑﺎزده ﺑﺴﯿﺎر ﭘﺎﯾﯿﻦ و ﺑﻪ ﺷﮑﻞ ﻧﺎﻗﺺ ﺻﻮرت ﻣﯽ‌ﮔﯿﺮد، ﻣﻘﺎدﯾﺮ ﻗﺎﺑﻞ‌ﺗﻮﺟﻬﯽ مونوکسید کربن، هیدروکربن‌های ﻧﺴﻮﺧﺘﻪ و ﺗﺮﮐﯿﺒﺎت آﻟﯽ ﺑﺴﯿﺎر ﺧﻄﺮﻧﺎﮐﯽ ﭼﻮن ﺑﻨﺰن و توﻟﻮئن و مقادیر کمی از ترکیبات گوگردی مانند سولفید کربن و کربنیل سولفید با فلر گازهای همراه نفت تولید می‌شود. از این روی با توجه به نقشی که فلرینگ گازهای همراه نفت در آلودگی هوا دارند، پرداختن به آن، یکی از مسائل مهم و حیاتی کشورمان به‌حساب می‌آید.

حتی اگر در خودخواهانه‌ترین حالت، اصلاً به فکر آیندگان نباشیم و زمین پاک برایمان بی‌مفهوم باشد، فلرینگ گاز، مقدار زیادی از انرژی را در صنایع نفت و گاز هدر می‌دهد. این خود، هزینه‌های اقتصادی بالایی را به کشور تحمیل می‌کند؛ اما چرا گرد وغبار این گنج زیر خاکستر تکانده نمی‌شود و از پتانسیل آن برای تولید انرژی و از سوی دیگر کاهش آلودگی محیط‌زیست استفاده نمی‌‌کنیم؟

احتراق ناقص گازهای همراه نفت، باعث تولید مواد سرطان‌زا همچون ﺑﻨﺰن و توﻟﻮئن می‌شود. در کشور ما دلایل زیادی برای این موضوع مطرح شده‌اند. برای مثال برخی می‌گویند مشکلات تعمیراتی در دستگاه‌های تقویت فشار گازهای همراه نفت، باعث می‌شود این گازها سوزانده شوند؛ چراکه به دلیل عدم تأمین ارز کافی یا عدم تهیه به‌موقع قطعات، در برخی مواقع این تجهیزات آماده سرویس رسانی نبوده و به‌اجبار گازهای همراه سوزانده می‌شوند.

مشکلاتی چون عدم آموزش کافی کارکنان در زمینه فنی، مسائل عملیاتی ناشی از جابه‌جایی و بازیابی سیستم‌ها نیز از محدودیت‌هایی هستند که در این زمینه مطرح می‌شوند.

ثمرات فلرینگ: باران‌های اسیدی و گرم‌تر شدن زمین

در ابتدا بهتر است بدانیم، سوزاندن گازهای همراه نفت تبدیل به چه بلای خانمان‌سوزی می‌شود. طبق تحقیقات انجام‌شده، سوزاندن این گازها، بیش از 250 نوع سم را وارد هوا می‌کند. این سموم شامل بنزن، دی‌سولفیدکربن، سولفیدکربونیل و تولوئن و عناصری همچون جیوه، آرسنیک و کروم و همچنین گازهای گلخانه‌ای چون دی‌اکسید کربن و متان هستند.

این آلاینده‌ها باعث اسیدی شدن باران‌ها و افزایش دمای کره زمین می‌شوند و اکوسیستم زمین را از تعادل خارج می‌کنند. زمانی که این گازها وارد اتمسفر می‌شوند، باران‌ها را اسیدی می‌کنند. باران اسیدی باعث از بین رفتن گیاهان و اسیدی شدن آب‌های سطحی می‌شود.

در سال 2012 مطالعه‌ای درباره اثرات گرمایشی که فلرینگ گاز در روستایی در نیجریه انجام شد. در این مطالعه تفاوت دما و فاصله از نقطه فلر نفت برای فصل‌های مرطوب و خشک اندازه‌گیری شد. نتایج این تحقیق نشان داد که آلایندگی گرمایی تا فاصله 15.2 کیلومتر در فصل‌های مرطوب و تا فاصله 60 کیلومتر در فصل‌های خشک اتفاق می‌افتد. این تغییر دما نوعی شرایط فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی ایجاد می‌کند که برای سلامت انسان‌ها، گیاهان و حیوانات خطرناک است.

ثمرات فلرینگ: سونامی سرطان و بیماری

علاوه بر اینکه این گازها مشکلات جدی برای سلامت افراد به وجود می‌آورند، باعث بیماری‌هایی چون سرطان و ضایعات پوستی می‌شوند، خوردن آب آلوده ناشی از این آلاینده‌ها باعث می‌شود PH  معده تغییر کند. این تغییر، مخاط داخلی دستگاه گوارشی را نابود کرده و باعث ایجاد زخم در آن می‌شود. طبق مطالعات انجام‌شده، آلاینده‌های نفتی در آخرین مرحله‌، نشست کرده و به خاک و لایه‌های رسوبی وارد می‌شوند.

این مواد، خاک را آلوده می‌کنند. فلرینگ گاز طبیعی به شکل معکوسی بر حاصلخیزی خاک و چرخه‌های مغذی بیوشیمیایی خاک تاثیر دارد و تاثیر منفی این تغییر مشخصات فیزیکی و شیمیایی خاک، در برخی محصولات ظاهر می‌شوند.

اگر سوزانده نشود چه؟

شاید برایتان در اینجا سؤال پیش‌آمده باشد که این گازها در صورت سوزانده نشدن، چه کاربرد و یا کاربردهایی خواهند داشت؟ آیا صرف هزینه برای جمع‌آوری آنها در مقابل استفاده‌شان در مصارف دیگر معنادار است؟ باید در ابتدا بررسی کرد که این گازها در چه زمینه‌هایی قابل‌استفاده هستند.

یکی از کاربردهای گازهای همراه نفت، استفاده از آن‌ها در تولید LNG و CNG برای مصرف خودروها و یا مصارف شهری است. این سوخت‌ها آلودگی کمتری دارند و از گزینه‌های خوب برای مصرف گازهای همراه نفت هستند. یکی دیگر از کاربردهای این گازها، تبدیل آنها به برق است. البته برای این کار باید امکان‌سنجی شود؛ اما به‌طورکلی از گزینه‌های پیش رو برای استفاده از گازهای فلر، تولید برق با آن است.

با گازهای همراه نفت می‌تواند سوخت LNG و CNG برای مصرف خودروها را تولید کرد. تولید مشتقات شیمیایی و پتروشیمی و استفاده به‌عنوان خوراک برای تولید محصولات، از دیگر کاربردهای این گازها است. همچنین می‌توان این گازها را مجدداً به مخزن نفتی تزریق کرد و فشار را در آن افزایش داد. با این کار سطح نفت بالاتر می‌آید و هزینه‌های برداشت و استخراج کمتر می‌شود.

این کار برای احیای مخازنی که خشک‌شده‌اند و یا به خشک شدن نزدیک هستند، بسیار کاربردی است. اینکه کدام‌یک از کاربردها بر دیگری ارجحیت دارد را ما نمی‌دانیم. برای بهره بردن از هر یک از این روش‌ها، محاسبات اقتصادسنجی و آماری نیاز است.

FGR  چیست؟

از نظر فنی در حال حاضر راه‌های زیادی برای کاهش سوزاندن گازهای همراه نفت و بازیابی این گازها وجود دارد. مهم‌ترین نکته‌ای که در طراحی و اجرای سیستم‌های بازیابی باید اعمال شود، این است که سیستم بازیابی نباید خدشه‌ای به عملکرد سیستم فلرینگ در مواقع اضطراری وارد کند. به دیگر سخن، باید تمام جوانب ایمنی در مواقع اضطراری در نظر گرفته شوند. برای اینکه سیستم بازیابی عملکرد ایمنی داشته باشد، لازم است یک برآورد کلی از تمامی واحدهای تولیدکننده گازهای فلر و خود سیستم فلرینگ در اختیار داشته باشیم.

با ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ آﻧﮑﻪ ﺧﻮاص ﻋﻤﻮﻣﯽ گاز ﺧﻂ ﻟﻮﻟﻪ اﺻﻠﯽ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﻓﻠﺮﯾﻨﮓ، ازجمله شدت‌جریان، دﻣﺎ، ﻓﺸﺎر و ﺗﺮﮐﯿﺐ گاز ورودی، به‌شدت ﻣﺘﻐﯿﺮ اﺳﺖ، لازم داریم یک سیستم ﺑﺎزﯾﺎﺑﯽ در کنار سیستم اصلی با توجه به این تغییرات طراحی و عملیاتی کنیم. یکی از سیستم‌های که برای کاهش سوزاندن گازهای همراه استفاده می‌شود، سیستم‌ FGR(Flare Gas Recovery System) است.

سیستم‌ FGR برای بازیابی گازهای همراه نفت و جلوگیری از سوزاندن آن‌ها ساخته شده است.

در این سیستم، جداکننده‌های دوفازی برای جلوگیری از ورود مایعات به جریان گازهایی که برای سوزاندن به فلر می‌روند، پیش از سیستم فلرینگ گاز در نظر گرفته‌ می‌شود. ﻣﺨﺎزن ﻧﮕﻬﺪاري اﯾﻦ ﻣﺎﯾﻌﺎت ﻧﯿﺰ به‌منظور ﺣﻔﻆ ﻓﺸﺎر ﻣﺜﺒﺖ ﺳﯿﺴﺘﻢ و ﺟﻠﻮﮔﯿﺮي از ﺑﺎزﮔﺸﺖ ﺷﻌﻠﻪ ﺑﻪ درون ﺧﻄﻮط ﻟﻮﻟﻪ طراحی‌شده‌اند. ازنظر فنی، سیستم بازیابی گازهای ارسالی به فلر می‌تواند پیش از سیستم فلرینگ گاز و بعد از جداکننده دوفازی قرار بگیرد.

در نهایت فرآیند به این شکل خواهد بود که در ابتدا گازهای ارسال‌شده برای فلر به جداکننده می‌رسند، مایعات آنها جدا شده و وارد مخزن می‌شود و بعدازآن جریان گاز خروجی از جداکننده به دو بخش می‌رسد. بخش عمده‌ای از گاز با توجه به میزان ظرفیت و نوع سیستم برای بازیابی به سیستم بازیابی گاز فلر می‌روند.

FGR  چه می‌کند؟

همان‌طور که تا اینجا گفتیم، سوزانده شدن گازهای همراه با نفت علاوه بر اینکه موجب اتلاف انرژی می‌شود، به محیط‌زیست نیز آسیب‌های جدی وارد می‌کند. آلاینده‌های گازی تولیدشده در شبکه‌ فلر، برای بدن ما و اکوسیستم بسیار مضر هستند و باعث بارش باران‌های اسیدی و گرم شدن کره زمین می‌شوند. سامانه‌ FGR امکان بازیابی گازهای ارسالی به شبکه فلر را ایجاد می‌کند و فواید زیادی دارد. برخی از این فواید به شرح زیر هستند:

- کاهش چشم‌گیر مضرات زیست‌محیطی سوزاندن گازهای همراه نفت، با کاستن آلاینده‌های NOx، SOx و گازهای گلخانه‌ای مانند مونواکسید کربن و دی‌اکسید کربن.

- استفاده بهینه و اقتصادی از گازهای باارزشی که پیش‌تر سوزانده می‌شدند (در این فرآیند از این گازها به‌عنوان خوراک یا سوخت سایر واحدهای عملیاتی استفاده می‌شود).

- جلوگیری از افزایش دمای زمین و بارش باران‌های اسیدی.

- کاهش ریسک انفجار گازهایی که به شبکه فلر فرستاده می‌شوند.

- کاهش میزان دود حاصل از سوختن گازها در آتشخان فلر.

- کاهش نور، صوت و تشعشع حرارتی حاصل از فلرینگ.

ما در شرکت پالایش نفت آبادان برای کاهش فلرینگ چه کرده‌ایم؟

پالایشگاه آبادان در سال گذشته در قالب پروژه بازیافت گازهای ارسالی به مشعل های دو و سه در منطقه دوم پالایشی خود اقدام به راه اندازی این سیستم جدید کرده است. در حال حاضر سه کمپرسور و سه مکنده با مشخصات زیر گازهای ارسالی به فلرها را بازیافت می کنند و از سوختن پنج و نیم تن در ساعت گاز جلوگیری و از آن به عنوان گاز مصرفی در پالایشگاه  استفاده می شود:

- سه دستگاه کمپرسور حلقه مایع .

- ظرفیت هر دستگاه 1400 تا 1750 کیلوگرم در ساعت.

- سه دستگاه مکنده.

- ظرفیت هر دستگاه 400 تا 500 کیلوگرم در ساعت.

- فشار گاز ورودی بین 0/1تا 3 پوند بر اینچ مربع.

- وزن مولکولی گاز فلر بین 16/72 و 21/08.

- افزایش فشار گاز ورودی تا 56 پوند بر اینچ مربع.

برای نخستین بار در کشور این پروژه با شکل استفاده از مکنده ها و بهره گیری از اختلاف پتانسیل فشار گاز طبیعی ورودی به پالایشگاه وگازطبیعی مصرفی صورت گرفته است که مزیت این پروژه نسبت به سایر طرح های مشابه در کشور استفاده از گاز طبیعی به عنوان نیروی محرکه این طرح و کاهش گازهای فلر در حد سیستم ایمن پالایشگاه است.

کاهش تولید و انتشار گازهای گلخانه‌ای

 در سه ماهه اول سال جاری به طور میانگین 2000 کیلوگرم در ساعت از گازهای ارسالی به مشعل های دو و سه پالایشگاه بازیابی شده است. افزون بر صرفه اقتصادی از انتشار 7560 تن معادل دی اکسید کربن گازهای گلخانه ای از این دو فلر جلوگیری شده است که برابر با اثر 9870 جریب جنگل در کاهش گازهای گلخانه ای است.