کلمات کلیدی:Drizo، TEG، نم زدایی، حلال هیدروکربنی، ترکیبات BTEX فهرست مطالب عنوان صفحه فصل اول: مقدمه 1-1- نم‌زدایی از گاز طبیعی.................... 21-1-1- روشهای نم‌زدایی از گاز طبیعی ........ 21-1-1-1- نم‌زدایی توسط مایعات جاذب رطوبت. 41-1-1-2- نم‌زدایی با استفاده از جاذب‌های جامد 61-1-1-3- نم‌زدایی توسط سرمایش گاز........ 61-1-1-4- نم‌زدایی با استفاده از نفوذ گاز در غشاء 61-1-1-5-نم‌زدایی توسط واكنش گرهای جامد... 71-1-2- روش های افزایش بازدهی فرایند احیاء.. 101-1-2-1- استفاده از گاز دفع كننده........ 101-1-2-2- احیاء در خلاء.................... 101-1-2-3- افزایش عمل احیاء با افزودن حلال.. 11 فصل دوم: مروری بر پژوهش های پیشینمروری بر پژوهش های پیشین.................... 13 فصل سوم: افزایش عمل احیای گلایکول با افزودن حلال هیدروکربنی3-1- مشخصات فرآیند........................... 173-2- مزایای دریزو............................ 203-2- 1- از نقطه نظر اقتصادی................ 213-3- اصلاح فرایند نم‌زدایی گاز Drizo .......... 213-3-1- تشریح اصلاح فرایند دریزو............ 223-4- پارامترهای طراحی........................ 22عنوان صفحه 3-4-1- برج Contactor.......................... 233-4-2- دبی گاز ورودی....................... 233-4-3- دما و فشار ورودی.................... 233-4-4- دماو غلظت TEG ورودی................. 233-4-5- سرعت چرخش گلایكول................... 243-4-6- دمای نم‌زدایی........................ 243-4-7- دمای ریبویلر........................ 243-4-8- دمای ستون دفع ...................... 24 فصل چهارم:طراحی پایه و ارائه خدمات مهندسی مقدماتی جهتاجرای طرح Drizo در پالایشگاه گاز فراشبند، واحد دالان 4-1- بر اساس شرایط تابستان و در حالت مجزا بودن واحدها 274-1-1- جدا کننده‌ی سه فازی(V-100)............. 274-1-2- مبدل حرارتی E-100.................... 304-1-3- مبدل حرارتی E-101.................... 414-1-4- چیلر تأمین کننده‌ی آب سرد............ 574-1-5- پمپ P-100............................. 604-1-6- خطوط لوله‌ی انتقال دهنده‌ی جریان در فرایند دریزو654-2- بر اساس شرایط زمستان و در حالت مجزا بودن واحدها 684-2-1- جدا کننده‌ی سه فازی(V-100)............. 684-2-2- مبدل حرارتی E-100.................... 684-2-3- مبدل حرارتی E-101.................... 734-2-4- چیلر تأمین کننده‌ی آب سرد............ 784-2-5- پمپ P-100............................. 804-2-6- خطوط لوله‌ی انتقال دهنده‌ی جریان در فرایند دریزو814-3- بر اساس شرایط تابستان و در صورت تجمیع واحدها 824-3-1- جدا کننده سه فازی(V-100).............. 824-3-2- مبدل حرارتی E-100.................... 824-3-3- مبدل حرارتی E-101.................... 874-3-4- چیلر تأمین کننده‌ی آب سرد............ 92عنوان صفحه 4-3-5- پمپ P-100............................. 944-3-6- خطوط لوله‌ی انتقال دهنده‌ی جریان در فرایند دریزو954-4- بر اساس شرایط زمستان و در صورت تجمیع واحدها 964-4-1- جدا کننده سه فازی(V-100).............. 964-4-2- مبدل حرارتی E-100.................... 964-4-3- مبدل حرارتی E-101.................... 1014-4-4- چیلر تأمین کننده‌ی آب سرد............ 1064-4-5- پمپ P-100............................ 1084-4-6- خطوط لوله‌ی انتقال دهنده‌ی جریان در فرایند دریزو1094-5- جدا کننده‌ی آب از حلال((coalesce............... 110 فصل پنجم: نتیجه‌گیری5-1- مقایسه‌ی میزان هرز رفت TEG.............. 1125-2- مقایسه‌ی میزان انتشار ترکیبات BTEX...... 1135-3- مقایسه‌ی درصد خلوص TEG احیا شده در برج دفع1145-4- مقایسه‌ی نقطه‌ی شبنم آبی گاز خشک خروجی از برج جذب 1155-5- مقایسه هزینه‌ی کل سرمایه‌گذاری (TCI) و درآمد سالیانه ناشی ازپیاده سازی فرایند دریزو در دو حالت مجزا بودن و تجمیع واحدها116 فهرست منابع و مآخذ............................ 119 فهرست جدولهاجدول1-1- ناخالصی‌های موجود در گاز طبیعی......... 3جدول1-2- خصوصیات گلایكولهای مورد استفاده در فرآیند نم‌زدایی گاز7جدول1-3- تأثیر سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن بر محتوای آبگاز طبیعی اشباع............................... 9جدول 3-1- مهمترین دماهای عملیاتی گلایکول در قسمت‌های مختلف 9جدول 4-1- اندازه های بدست آمده از نرم‌افزار HYSYS برای جداکنندهیسه فازی استفاده شده در فرایند Drizo............ 23جدول 4-2- نتایج بدست آمده از طراحی و ارزیابی مبدل حرارتی E-10038جدول 4-3- نتایج بدست آمده از طراحی و ارزیابی مبدل حرارتی E-10143جدول 4-4- مدل و مشخصات چیلر جذبی شعله مستقیم انتخاب شده 59جدول 4-5- مشخصات خطوط لوله‌ی انتقال دهنده‌ی جریان و حالتفیزیکی جریان‌ها............................... 67جدول 4-6- اندازه‌های بدست آمده از نرم‌افزار HYSYS برای جداکنندهیسه فازی استفاده شده در فرایند Drizo............. 68جدول 4-7- نتایج بدست آمده از طراحی و ارزیابی مبدل حرارتی E-10070جدول 4-8- نتایج بدست آمده از طراحی و ارزیابی مبدل حرارتی E-10175جدول 4-9- مدل و مشخصات چیلر جذبی شعله مستقیم انتخاب شده 79جدول 4-10- مشخصات خطوط لوله‌ی انتقال دهنده‌ی جریان وحالت فیزیکی جریان‌ها.......................... 81جدول 4-11- اندازه های بدست آمده از نرم‌افزار HYSYS برای جداکنندهیسه فازی استفاده شده در فرایند Drizo............. 82جدول 4-12- نتایج بدست آمده از طراحی و ارزیابی مبدل حرارتی E-100............................................... 84 جدول 4-13- نتایج بدست آمده از طراحی و ارزیابی مبدل حرارتی E-101.............................................. 89جدول 4-14- مدل و مشخصات چیلر جذبی شعله مستقیم انتخاب شده93جدول4-15- مشخصات خطوط لوله‌ی انتقال دهنده‌ی جریان وحالت فیزیکی جریان‌ها........................... 95جدول4-16- اندازه های بدست آمده از نرم‌افزار HYSYS برای جداکنندهیسه فازی استفاده شده در فرایند Drizo............. 96جدول4-17- نتایج بدست آمده از طراحی و ارزیابی مبدل حرارتی E-10098جدول4-18- نتایج بدست آمده از طراحی و ارزیابی مبدل حرارتی E-101103جدول4-19- مدل و مشخصات چیلر جذبی شعله مستقیم انتخاب شده 107جدول4-20 مشخصات خطوط لوله‌ی انتقال دهنده‌ی جریان وحالت فیزیکی جریان‌ها.......................... 109 فهرست شکل‌ها عنوان صفحه شكل 1-1- نمایی از پیكربندی یك پالایشگاه گاز..... 3شكل 1-2- دو شبكة بلوری مربوط به هیدرات......... 4شكل 1-3- نمایی ساده از فرآیند نم‌زدایی گاز طبیعی توسط تری اتیلن گلایکول......................................... 8شکل 1-4- محتوای آب گاز حاوی دی اکسید کربن در100 9شكل1-٥- فرایند نم‌زدایی باگلایكول به روش احیاء در خلاء11شكل3-1- فرایند دریزو جهت نم‌زدایی گاز طبیعی..... 18شكل3-2- احیای گلایکول با استفاده از فرآیند دریزو استاندارد 19شكل3-3- احیای گلایکول با استفاده از فرآیند دریزو پیشرفته 19شكل3-4- مقایسه میزان در صد خلوص گلایکول و نقطه شبنم آبیدر فرآیندهای مختلف احیا گلایکول................ 20شکل 4-1- اجزای مختلف جدا کننده سه‌فازی......... 27شکل 4-2- نحوه عملکرد جدا کننده سه‌فازی......... 28شکل 4-3- آرایش موازی در مبدل‌های حرارتی........ 31شکل 4-4- چگونگي تغيير دماي دو سيال را در طول لوله 31شکل 4-5- جريان مخالف در مبدل‌های حرارتی....... 32شکل 4-6- چگونگي تغيير دماي دو سيال را در طول لوله در آرایش مخالف.............................................. 32شکل 4-7- چگالنده‌ی نوع پوسته-لوله‌ی افقی........ 34شکل 4-8- نمونه ای از مبدل های حرارتی U شکل.... 36شکل 4-9- شرایط جریانهای سرد و گرم استفاده شده برای مبدل حرارتی E-100............................................ 37شکل 4-10- ترکیب ورودی به بخش گرم مبدل حرارتی E-100 37شکل 4-11- TEMA Sheetمربوط به مبدل E-100........... 39شکل 4-12- طرح کلی مبدل E-100.................... 40 عنوان صفحه شکل 4-13 استقرار لوله‌ها در مبدل E-100........... 40شکل 4-14- شرایط جریانهای سرد و گرم استفاده شده برای مبدل حرارتی E-101............................................ 41شکل 4-15- ترکیب جریان ورودی به بخش گرم مبدل حرارتی E-101 42شکل 4-16- ترکیب جریان ورودی به بخش سرد مبدل حرارتی E-101 42شکل 4-17- TEMA Sheet مربوط به مبدل E-101.......... 43شکل 4-18- طرح کلی مبدل E-101.................... 44شکل 4-19- استقرار لوله‌ها در مبدل E-101.......... 44شکل 4-20- شماتیک اجزای چیلر تراکمی............ 45شکل 4-21- شماتیک اجزای چیلرجذبی............... 47شکل 4-22- اجزای چیلر جذبی و نحوه‌ی قرارگیری آنها48شکل 4-23- چیلر جذبی لیتیوم برماید تک مرحله‌ای خنک‌شونده با آب 53شکل 4-24- چیلر جذبی لیتیوم برماید تک مرحله‌ای سرد شونده با هوا53شکل 4-25- چیلر جذبی لیتیوم برماید دو مرحله‌ای خنک‌شونده با آب 54شکل 4-26- چیلر جذبی لیتیوم برماید دو مرحله‌ای خنک‌شونده با هوا54شکل 4-27- محدوده‌ی انتخاب پمپها با توجه به سرعت ویژه‌ی بدست آمده.............................................. 64شکل 4-28- محیط کاری نرم‌افزار ESI............... 66شکل 4-29- شرایط جریانهای سرد و گرم استفاده شده برایمبدل حرارتی E-100............................... 69شکل 4-30- ترکیب ورودی به بخش گرم مبدل حرارتی E-100 69شکل 4-31- TEMA Sheetمربوط به مبدل E-100........... 714-32- طرح کلی مبدل E-100........................ 724-33- استقرار لوله‌ها در مبدل E-100.............. 724-34- شرایط جریانهای سرد و گرم استفاده شده برای مبدل حرارتی E-101.............................................. 73شکل 4-35- ترکیب جریان ورودی به بخش گرم مبدل حرارتی E-101 74شکل 4-36- ترکیب ورودی به بخش سرد مبدل حرارتی E-101 4شکل 4-37- TEMA Sheet مربوط به مبدل E-101.......... 76شکل 4-38- طرح کلی مبدل E-101.................... 77شکل 4-39- استقرار لوله‌ها در مبدل E-101.......... 77شکل 4-40- محدوده‌ی انتخاب پمپها با توجه به سرعت ویژه‌ی بدست آمده.............................................. 80 عنوان صفحه شکل 4-41- شرایط جریانهای سرد و گرم استفاده شده برایمبدل حرارتی E-100............................... 83شکل 4-42- ترکیب جریان ورودی به بخش گرم مبدل حرارتی E-100 83شکل 4-43- TEMA Sheetمربوط به مبدل E-100........... 85شکل 4-44- طرح کلی مبدل E-100.................... 86شکل 4-45- استقرار لوله ها در مبدل E-100......... 86شکل 4-46- شرایط جریانهای سرد و گرم استفاده شده برایمبدل حرارتی E-100............................... 87شکل 4-47- ترکیب جریان ورودی به بخش گرم مبدل حرارتی E-101 88شکل 4-48- ترکیب ورودی به بخش سرد مبدل حرارتی E-101 88شکل 4-49- TEMA Sheet مربوط به مبدل E-101.......... 90شکل 4-50- طرح کلی مبدل E-101.................... 91شکل4-51- استقرار لوله ها در مبدل E-101.......... 91شکل 4-52- محدوده‌ی انتخاب پمپها با توجه به سرعت ویژه‌ی بدست آمده.............................................. 94شکل 4-53- شرایط جریانهای سرد و گرم استفاده شده برای مبدل حرارتی E-100............................................ 97شکل 4-54- ترکیب جریان ورودی به بخش گرم مبدل حرارتی E-100 97شکل 4-55- TEMA Sheetمربوط به مبدل E-100........... 99شکل 4-56- طرح کلی مبدل E-100................... 100شکل 4-57- استقرار لوله ها در مبدل E-100........ 100شکل 4-58- شرایط جریانهای سرد و گرم استفاده شده برایمبدل حرارتی E-101............................. 101شکل 4-59- ترکیب جریان ورودی به بخش گرم مبدل حرارتی E-101102شکل 4-60- ترکیب جریان ورودی به بخش سرد مبدل حرارتی E-101 102شکل 4-61- TEMA Sheet مربوط به مبدل E-101.......... 104شکل 4-62- طرح کلی مبدل E-101................... 105شکل 4-63- استقرار لوله ها در مبدل E-101........ 105شکل 4-64- محدوده‌ی انتخاب پمپها با توجه به سرعت ویژه‌ی بدست آمده.............................................. 108شکل(4-65):مقایسه‌ی میزان هرز رفت TEG.......... 112شکل(4-66): مقایسه‌ی میزان انتشار ترکیبات BTEX.. 113 عنوان صفحه شکل (4-67): مقایسه‌ی درصد خلوص TEG احیاء شده در برج دفع 114شکل (4-68):مقایسه‌ی نقطه‌ی شبنم آبی گاز خشک خروجی از برج جذب 115شکل (4-69): مقایسه هزینه‌ی کل سرمایه‌گذاری (TCI) ناشی ازپیاده سازی فرایند دریزو...................... 116شکل (4-70): درآمد سالیانه ناشی از پیاده سازی فرایند دریزو 117 فصل اول مقدمه 1-1- نم‌زدایی از گاز طبیعی گاز خام[1] كه از مخازن هیدروكربنی استخراج می‌شود، با گازی كه جهت مصرف به خطوط لوله فرستاده می‌شود متفاوت است. گاز طبیعی استخراج شده از مخازن هیدروكربنی علاوه بر متان حاوی ناخالصی‌های مختلف است كه این ناخالصی‌ها در حین فرآیند پالایش گاز طبیعی جداسازی می‌شوند. جدول (1-1)ناخالصی‌های موجود در گاز طبیعی را نشان می‌دهد[1]. یكی از این ناخالصی‌ها، بخار آب موجود در گاز طبیعی است. شكل (1-1) نمایی از پیكربندی یك پالایشگاه گازرا نشان می‌دهد[2].موقعیت واحد نم‌زدایی در یک پالایشگاه گاز در این شکل مشخص است.وجود آب در گاز طبیعی، در صورتی كه فشار تاحد مشخصی افزایش یابد و یا دما كاهش یابد باعث تشكیل هیدراتهای گازی می‌شود. جمع شدن هیدراتهای گازی در اتصالات مربوط به خطوط لوله‌ی انتقال یا فرآیندی و یا تجهیزات، باعث مسدود شدن خطوط لوله و افزایش خوردگی می‌شود. هیدراتهای گازی شبیه برف سبك و متخلخل هستند و ساختمان بلوری دارند و شبیه ذرات بلور تكثیر می‌شوند[3]. نسبت مولكول‌های آب به مولكول‌های گاز برای متان 5:75 و اتان 7:67 است[4]. شكل (1-2) دو شبكة بلوری مربوط به هیدرات را نشان می‌دهد. 1-1-1- روشهای نم‌زدایی از گاز طبیعی روشهای مختلفی برای نم‌زدایی از گاز طبیعی وجود دارد كه در اینجا مهمترین آنهاعبارتند از:[5].1- نم‌زدایی توسط مایعات جاذب رطوبت[2] مثل گلایكول‌ها[3].2- نم‌زدایی با استفاده از جاذب‌های جامد[4] مثل آلومیناژل[5]، سیلیكاژل[6] و بوكسیت[7] .3- نم‌زدایی توسط سرمایش گاز[8].4- نم‌زدایی با استفاده از نفوذ گاز در غشاء.5- نم‌زدایی توسط واكنش‌گرهای جامد مثل كلرید‌‌كلسیم جامد. جدول(1-1): ناخالصی‌های موجود در گاز طبیعی[1]Principal Gas Phase Impurities شكل(1-1): نمایی از پیكربندی یك پالایشگاه گاز[1]شكل(1-2): دو شبكة بلوری مربوط به هیدرات[3] 1-1-1-1- نم‌زدایی توسط مایعات جاذب رطوبتمتداولترین روش برای نم‌زدایی از گاز طبیعی، نم‌زدایی با استفاده از مایعات جاذب رطوبت است. شكل (1-3) نمایی ساده از فرایند نم‌زدایی گاز طبیعی را نشان می‌دهد. در جدول (1-2) خصوصیات گلایكولهای مورد استفاده در فرآیند نم‌زدایی گاز آورده شده است[1]. از بین چهار نوع گلایكول آورده شده در این جدول، تری‌اتیلن‌گلایكول (TEG)مناسب‌ترین است. مزایای TEG نسبت به دیگر گلایكول‌ها عبارتند از:1- فشار بخار پایین‌تر نسبت به گلایكولهای سبكتر و در نتیجه هدرروی كمتر در حین احیاء.2- مقاومت بالاتر در مقابل تجزیه شدن در مقابل حرارت[9] در مقایسه با گلایكولهای سبكتر و در نتیجه خلوص بالاتر گلایكول احیاء شده.