فایل ویکی ساعت فایل ویکی فایل ویکی فایل ویکی فایل ویکی فایل ویکی

دانلود مقاله روشهای ذخيره سازي گاز

دانلود مقاله روشهای ذخيره سازي گاز

ذخيره سازي گاز در مخازن تخليه شده از گسترده ترين و اغلب ارزانترين روش ذخيره سازي در دنيا مي باشد . عمده اين مخازن ، مخازن گاز خالي شده مي باشند ، اگر چه تعدادي از مخازن نفت نيز براي اين منظور بكار برده شده است . اولين ذخيره سازي گاز بدين روش در كانادا در منطقه Wellanal Ontanio در سال 1915 انجام و اولين تاسيسات ذخيره سازي گاز در يك مخزن خالي شده در سال 1916 ساخته شد كه از اين منبع به عنوان قديمي ترين واحد در دنيا ياد مي شود . امروزه حدود 448 تاسيسات ذخيره سازي در مخازن تخليه شده در سرتاسر جهان وجود دارد . به دليل اينكه اين مخازن ابتدا حاوي نفت يا گاز بوده اند معمولاً شرايط مورد نياز ذخيره سازي مانند تخلخل و نفوذ پذيري لازم در آنها وجود دارد اگر چه قبل از انجام ذخیره سازی در چنین میادینی ضروری است که چک شود آیا با اهداف مورد نظر برای تولید مطابقت دارد يا خير ، مانند خروجي خيلي بالا در يك مدت زمان خيلي كوتاه و نفوذ ناپذيري سقف صخره ( نفوذ ناپذيري در نقطه بالاي محل ذخيره سازي ).

مخازن آب (Aquifers)

مخازن آب براي ذخيره سازي گاز اولين بار در كنتاكي آمريكا استفاده شده اند. امروزه 76 عدد از تاسيسات ذخيره سازي مخازن آب در دنيا وجود دارد كه عمده آن در آمريكا ، سپس روسيه و فرانسه است. اصول ذخيره سازي در اين مخازن بدين شكل است كه بوسيله تزريق گاز در حفرات مخزن آب ، يك ميدان مصنوعي گاز ايجاد مي شود . براي اين منظور شرايط زمين شناسي شامل طاقديسي وسيع، يك منبع متخلخل و يك پوشش سنگ غير قابل نفوذ ضروري است .

غارهاي نمكي (Salt Caverns)

حفره هاي نمكي برای ذخيره سازي LPG سال ها است که استفاده مي شوند اما تكنيك آن براي گاز طبيعي نسبتاً جديد است و براي اولين بار در آمريكا در سال 1991 در ميشيگان معرفي شد . امروزه 54 عدد از اين نوع تاسيسات در دنيا وجود دارد كه 26 عدد از آن در آمريكاست و اين نوع از ذخيره سازي خيلي سريع توسعه يافت . اين مخازن براي ذخيره سازي مقادير نسبتاً كمتر در مقايسه با مخازن آب و يا مخازن نفت و گاز خالي شده استفاده مي شوند . ظرفيت ذخيره سازي براي يك حفره با حجم داده شده از اين نوع متناسب است با ماكزيمم فشار عملياتي كه به عمق بستگي دارد . در مورد غارهاي نمكي، گاز طبيعي سرد شده و بنابراين حجم آن كاهش مي يابد تا اندازه ميدان يا مخزن ذخيره سازي كاهش يابد. معمولاً غارهاي نمكي از گنبدهاي حاصل از رسوب نمك كه داراي اندازه هاي متفاوتي مي باشند بوجود مي آيند .

غارهاي نمكي براي ذخيره سازي گاز طبيعي بسيار مناسب مي باشد زيرا نمك به خودي خود يك ماده آب بندي كننده است و مانع خروج گاز مي شود و گاز را به راحتي درون حفره ها نگاه مي دارد . همچنين نمك داراي خواصي است كه آن را براي ذخيره سازي گاز مناسب مي سازد :

  • سخت و محكم است .
  • در برابر گازها و مايعات هيدروكربني غير قابل نفوذ است .
  • مانند پلاستيك عمل كرده وباعث بسته شدن منافذ مي گردد .

غارهاي نمكي قدرت تحويل دهي بالايي دارند و در زمان كم مي توان گاز را از آن ها خارج نمود . بعلاوه براحتي مي توان گاز را در آن تزريق كرد . در مواقع ضروري ، اپراتور مي تواند از حالت تزريق به حالت استخراج گاز و بالعكس شيفت نمايد و اين کار در طي كمتر از 30 دقيقه قابل انجام است . با اين اوصاف از غارهاي نمكي مي توان در مواقع اوج مصرف به راحتي استفاده نموده و عرضه و تقاضا را تنظيم نمود .

گاز طبيعي مايع شده (LNG)

گاز طبيعي مايع ، مايعي است بي بو ، شفاف و غير سمي با وزن مخصوص حدود 45/0 گرم بر سانتي متر مكعب كه با تبريد و ميعان سازي گاز طبيعي در حدود 160- درجه سانتيگراد ، در حدود فشار يك اتمسفر توليد مي شود . با ميعان سازي گاز طبيعي ، حجم آن 600 برابر كاهش مي يابد وبه همين دليل توجيه كافي براي حمل و نقل گاز طبيعي به صورت مايع وجود دارد . اين نسبت كاهش حجم براي LPG حدود 250 و در مورد CNG حدود 200 مي باشد .

LNG شامل بيش از 95 درصد متان و درصد كمي اتان و پروپان و ساير هيدروكربن هاي سنگين تر است. ساير تركيبات و ناخالصي هاي گاز طبيعي مانند اكسيژن ، آب ، گاز كربنيك و تركيبات گوگردي طي فرآيند سرد كردن از گاز طبيعي جدا شده و گاز طبيعي در حالت مايع بدست مي آيد . البته تا حد 100 درصد متان خالص نيز قابل دست يابي است و نسبت به فلزات و ساير مواد حالت خورندگي ندارد وهنگامي كه با هوا تركيب و يا تبخير شود در دامنه غلظت 5 تا 15 درصد
مي سوزد .

LNG يا بخار آن در محيط يا فضاي باز حالت انفجاري ندارد. كليه آزمايشات انجام شده و خواص LNG ، ايمن بودن اين سوخت را تاييد مي كند زيرا نشت مايع LNG يا ابر بخارات آن به محض تماس با زمين يا در اثر حرارت محيط به سرعت در هوا تبديل به گاز شده و چون در اين حالت از هوا سبك تر است در محيط پراكنده و منتشر مي شود . LNG به لحاظ ارزش حرارتي و دانسيته انرژي ، مشابه سوخت ديزل (گازوئيل) هست. مراحل اصلي زنجيره توليد و انتقال عبارتند از مايع سازي ، حمل با كشتي وتبديل مجدد به گاز .

مايع سازي

در فرايند مايع سازي ابتدا گاز تحت فشار زياد مايع مي شود و سپس به اندازه اي سرد
مي شود كه در فشار اتمسفر هم به حالت مايع باقي بماند . فرايند مايع سازي بسيار گران قيمت است . اما چهار دهه توسعه و پيشرفت در فناوري باعث شده هزينه مايع سازي تا 50 درصد كاهش يابد .

حمل باكشتي

LNG با كشتي هاي خاص كه به اين منظور ساخته شده اند حمل مي شود تا هزينه ها حداقل و ايمني حداكثر باشد. ظرفيت يك كشتي معمولي 145 هزار متر مكعب است كه قيمت تقريبي آن در حدود 170 تا 190 ميليون دلار مي باشد . تعداد كشتي هاي مورد نياز براي يك پروژه صادرات LNG بستگي به فاصله مركز توليد و بازار مصرف دارد . يك نكته قابل تامل در حمل و نقل LNG يكسره بودن آن است به عبارتي در مسير برگشت خالي است، تا سال 2006 حدود 193 كشتي مخصوص حمل LNG در دنيا موجود بوده است .

تبديل مجدد به گاز

اين بخش شامل تخليه كشتي ها ، ذخيره سازي و تبديل مجدد به گاز است كه هزينه هاي آن به طرز قابل توجهي پايين تر از مراحل مايع سازي است .

گاز طبيعي فشرده شده (CNG)

عناصر اصلي تشكيل دهنده ، متان و تا حدي اتان مي باشد . CNG گاز سبكي است كه نقطه اشتعال بالايي دارد و از اين لحاظ مثل بنزين خطرناك نمي باشد . عدد اكتان CNG حدود 130 مي باشد در حالي كه عدد اكتان بهترين بنزين سوپر حدود 96 است بعلاوه مسايل زيست محيطي بنزين هاي بدون سرب را ندارند . تكنولوژي CNG براي انتقال گاز طبيعي در مسافت هاي طولاني ، قابليت مهمي به شمار مي رود . CNG را مي توان در كشتي هاي مخصوص ذخيره و سپس به مقاصد مورد نظر حمل نموده ذخيره سازي در كشتي هاي CNG به صورت نگهداري گاز در لوله هايي با تحمل فشار   Psi 3000-1500 و به قطر 18 تا 36 اينچ مي باشد. اين لوله ها كه به صورت افقي و عمودي در كشتي تعبيه شده اند ، توانايي ذخيره سازي مقادير زيادي از گاز را در خود دارند . براي كاهش خطرات احتمالي ، دماي اين لوله ها در 20- درجه سانتي گراد حفظ مي شود . به دليل فشار بالاي CNG در مخازن لوله اي شكل ، بالا بودن احتمال خطر انفجار از مشكلات اساسي عمل نشدن كاربرد وسيع تكنولوژي CNG در جهان مي باشد . امروزه استفاده از تكنيك هاي جديد در ساخت كشتي هاي CNG يعني به كارگيري لوله هايي به قطر 6 اينچ كه به صورت قرقره هاي بزرگ در درون كشتي تعبيه مي شوند ، پيشنهاد شده است . اين كشتي ها توانايي ذخيره سازي گاز بيشتري را در خود دارند .تكنولوژي CNG براي انتقال گاز مخازن آب هاي عميق كه عملاً انتقال گاز آنها با خط لوله به ساحل با دشواري و هزينه بالا روبرو است ، می تواند كاربرد يابد . با توجه به شرايط موجود تكنولوژي CNG ، استفاده از آن تنها براي انتقال گاز تا فواصل 2500 مايل مطمئن به نظر مي رسد . تحقيقات در زمينه استفاده از اين تكنولوژي براي انتقال گاز طبيعي در كشورهاي آمريكا و استراليا همچنان ادامه دارد . در صورت كاهش دادن خطر انفجار در هنگام انتقال ، مي تواند رقيبي براي LNG در فواصل كوتاه تر (2500 مايل ) باشد . براي مصرف گاز طبيعي در خودردها با توجه به دانسيته انرژي كم آن بايد تا فشار 200bar متراكم و در مخازن فلزي يا كامپوزيت كه براي اين فشار عملياتي طراحي شده اند نگهداري شود .اگر چه يك كشتي CNG نمي تواند گاز را به مقادير بارگيري شده در كشتي هاي CNG انتقال دهد ولي روش مايع سازي و همچنين تبديل مجدد به گاز در تكنولوژي CNG سهل تر و بسيار كم هزينه تر است . سادگي فرآيند توليد و تكنولوژي ساده تر ساخت كشتي هاي حمل CNG نسبت به LNG ، طرح هاي CNG را به عنوان گزينه بالقوه براي انتقال گاز مطرح نموده است .

هيدرات گازي (NGH)

هيدرات گازي ماده اي يخ مانند است كه از تماس آب يا يخ با گاز در فشار بالا و دماي پايين بوجود مي آيد . پيوند هيدروژني مولكول هاي آب باعث بوجود آمدن حفره هايي مي شود كه مولكول هاي كوچك گاز مي توانند وارد اين حفره ها شوند و باعث پايداري آنها گردند . اين حفره ها در غياب مولكول گاز ميهمان ناپايدارند اما وجود مولكول هاي گاز و پيوند فيزيكي آن با مولكول هاي آب باعث پايداري حفره ها مي گردد . بنابراين نيروي نگهدارنده حفره ها ، نيروي واندروالسي است .هنگامي كه به اندازه كافي حفره ها توسط گاز پر شدند و حفره به اندازه بحراني خود براي رشد رسيد ، رشد كريستال ها شروع مي شود . بعد از يك زمان القايي كه بستگي به شرايط سيستم دارد ، رشد كريستال ها در سطح تماس آب / گاز شروع مي شود و فيلمي از هيدرات را بوجود مي آورد . سرعت رشد كريستال ها در آب ساكت ( بدون همزن ) پايين است و سرعت رشد توسط نفوذ كنترل مي شود . با استفاده از سيستم مجهز به همزن سطح تماس افزايش مي يابد و با افزايش نفوذ سرعت رشد بيشتر مي شود . گرچه با استفاده از همزن مي توان سرعت تشكيل را بالا برد اما در مقياس صنعتي سيستم داراي  همزن داراي مشكلاتي است كه آن را غير ممكن مي كند .

ايده استفاده از هيدرات گازي جهت انتقال گاز طبيعي از اويل دهه 90 ميلادي شروع شد . گودمونسون و همكاران از دانشگاه نروژ كارهاي آزمايشگاهي در اين زمينه را در سال 1990 آغاز نمودند و نتايج آن را در سال 1995 منتشر كردند . اين تحقيق نشان داد كه اگر هيدرات گازي بين دماي 15- تا 5- درجه سانتي گراد در فشار اتمسفر ذخيره شود، تجزيه نمي شود . دانشگاه نروژ با همكاري شركت توسعه مهندسي آكر (Aker) در سال 1992 يك بررسي اقتصادي براي سيكل NGH انجام دادند . در اين بررسي هزينه فرايند NGH و LNG براي انتقال 400 ميليون فوت مكعب گاز براي فاصله 3500 مايل مقايسه شد كه فرايند NGH ، 25 درصد ارزانتر بود .

خاصيت خود نگهداري هيدرات به آن اجازه مي دهد كه در فشار پايين تر از فشار تشكيل آن پايدار بماند . بعد از تشكيل هيدرات در فشار بالا آن را تا زير صفر درجه سانتي گراد سرد مي كنند و فشار را به فشار اتمسفر كاهش مي دهند . در اين صورت اگر به آن گرما نرسد ( شرايط آدياباتيك ) هيدرات تجزيه نمي شود . در واقع جزئي از سطح هيدرات تجزيه مي گردد و آب بوجود امده يخ مي زند و مانند لايه محافظتي اطراف آن را مي پوشاند و مانع تجزيه بيشتر آن مي گردد .

سيكل NGH شامل سه مرحله است : توليد هيدرات ، انتقال و تبديل دوباره به گاز . از كل هزينه سيكل ، 61 درصد مربوط به توليد ، 31 درصد مربوط به انتقال و 8 درصد مربوط به تبديل دوباره به گاز و مصرف مي باشد . براي توليد هيدرات گازي از دو روش دوغابي و خشك مي توان استفاده نمود . ايواساكي و همكاران از شركت ميتسويي نتايج آزمايشگاهي خود را براي توليد و انتقال هيدرات بصورت گلوله هاي كروي منتشر كردند كه مشخص شد تبديل پودر هيدرات به ذرات كروي تحت فشار باعث پايداري بيشتر آن و افزايش چگالي مي گردد . همچنين نتيجه گرفتند كه رابطه مستقيمي بين ميزان فشرده كردن پودر و مقاومت آن وجود دارد در اين شرايط ميزان تجزيه هيدرات در فشار اتمسفر و دماي 20 درجه زير صفر 25% گزارش شده است بسيار كمتر از پودر هيدرات است . نتايج بررسي و آزمايشات ساير افراد و گروههاي پژوهشي به قرار زير مي باشد : سرعت تشكيل هيدرات وابسته به زمان القايي نيست و ذرات كوچكتر يخ براي تشكيل هيدرات مناسبتر است .

سرعت تشكيل هيدرات در راكتور پيوسته همزن دار مي تواند تا سه برابر بيشتر از راكتور ناپيوسته در همان شرايط باشد .

بنابراين هيدرات داراي خاصيت خود نگهداري ، فشاري كمتر از CNG و دمايي به مراتب بالاتر از LNG و ظرفيت ذخيره سازي كمتر از LNG و CNG يعني حدود 160 حجم گاز در هر حجم از هيدرات مي باشد .

تكنولوژي GTL (سوخت مايع)

تبديل گاز به سوخت مايع يا فرآورده هاي با ارزش ، از جمله متانول ، دي متيل اتر و ساير فرآورده هاي ميان تقطير نفتي (مانند بنزين ، گازوئيل و نفت سفيد) يا به عبارتي Gas To liquids ، در واقع يك فرايند سه مرحله اي است كه مرحله نخست آن تبديل گاز طبيعي متان به گاز سنتز ، به وسيله افزودن مقدار لازم اكسيژن است .

در مرحله دوم ، گاز سنتز به درون يك راكتور فيشر- تروپش ، تزريق مي شود و در مجاورت كاتاليست مناسبي كه نوع آن بستگي به تكنولوژي مورد استفاده دارد ، به هيدروكربن هاي مايع تبديل مي شود .

در مرحله سوم ، هيدروكربن هاي حاصله از طريق هيدروكراكينگ و هيدروايزومرينگ به سوخت مايع تبديل مي شوند . در راكتور فيشر- تروپش (FT) ، كاتاليستي به مصرف مي رسد كه تركيبي از كبالت ، آلومينيوم ، سيليس ، منيزيم ، زيركدنيم يا تيتانيوم و اندكي نيكل است . تركيب دقيق اين عناصر در همه فرايندها يكسان نبوده و هر شركتي از تركيب خاص خود استفاده مي كند كه اين تركيبات محرمانه هستند . حجم گاز طبيعي مورد نياز براي توليد يك بشكه GTL در حدود 1 هزار فوت مكعب است . توليد اين فرآورده از گازهاي طبيعي ميادين بزرگ گازي داراي صرفه

شامل 60 صفحه فایل word قابل ویرایش


اشتراک بگذارید:


پرداخت اینترنتی - دانلود سریع - اطمینان از خرید

پرداخت و دانلود

مبلغ قابل پرداخت 3,900 تومان
عملیات پرداخت با همکاری بانک انجام می شود

درصورتیکه برای خرید اینترنتی نیاز به راهنمایی دارید اینجا کلیک کنید


فایل هایی که پس از پرداخت می توانید دانلود کنید

نام فایلحجم فایل
maghaleh_631010_3330.zip7.2 MB





آخرین محصولات فروشگاه