وبلاگ تخصصی مهندسی صنایع

● مقدمه:
منشا سوختهای گازی متفاوت است. برخی به طور طبیعی وجود دارند و برخی دیگر از تغییر شکل سوختهای مایع و یا جامد تهیه می شوند. سازنده ی اصلی مفید آنها هیدروژن ٬ اکسید کربن و متان است و گاهی هیدروکربورهای سنگین تر مانند اتان و پروپان نیز در آنها وجود دارد. در گاز سوختنی همواره مقداری گاز بی اثر مانند ازت و گاز کربنیک نیز موجود است. سوختهای گازی را به دو دسته سوختهای گازی طبیعی و سوختهای گازی ساختگی تقسیم می کنند. سوختهای گازی طبیعی شامل گازهای:
۱) طبیعی که از رگه های نفتی وهمراه آنها به دست می آید.
۲) گریزو که از معادن زغال سنگ متصاعد می شود و بیشتر دارای متان است. گاهی کمی اتان و گازهای بی اثر مانند CO۲ و N۲ نیز در آن وجود دارد.
سوختهای گازی ساختگی شامل انواع زیر است:
الف) گاز تقطیر زغال سنگ:
سازنده ی اصلی این گاز متان و هیدروژن است ولی مقدار کمی آن وجود دارد. قدرت گرمایی آن حدود ۴۲۰۰ تا ۴۵۰۰ کیلوکالری بر متر مکعب است. این گاز را سابقا به نام گاز روشنایی یا گاز شهر می نامیدند ولی امروزه گاز شهر محتوی گاز آب گاز فقیر گاز روغن و یا گاز طبیعی است.
ب) گاز فقیر یا گاز هوا :
این گاز از گاز کردن کک ویا زغال سنگ توسط هوا و یا مخلوط هوا و کمی بخار آب تهیه می شود. اگر فقط هوا بر روی سوخت جامد بدمند گاز حاصل محتوی CO است که به وسیله ی CO۲ و N۲ رقیق شده است و قدرت گرمایی آن نزدیک به ۱۰۰۰ کیلو کالری بر متر مکعب است. غالبا به هوای دمیده شده کمی بخار آب اضافه می کنند که در این صورت گاز حاصل محتوی مقداری هیدروژن نیز بوده و قدرت گرمایی آن به ۱۲۰۰ تا ۱۳۰۰ کیلوکالری بر متر مکعب می رسد. اگر به جای کک زغال سنگ قیر دار که غنی از مواد فرار است به کار برند قدرت گرمایی گاز حاصل به حدود ۱۵۰۰ تا ۱۸۰۰ کیلوکالری بر متر مکعب می رسد. در این صورت گاز دارای متان و بخارات گودرون که قابل فشرده شدن است می باشد.
ج) گاز آب:
از گاز کردن کک ویا زغال سنگ به وسیله ی بخار آب و یا مخلوط بخار آب و اکسیژن گاز آب حاصل می شود. این گاز محتوی CO ٬ H۲ و کمی CO۲ است و به عنوان سوخت و مخلوط با گازهای دیگر و یا به عنوان ماده ی اولیه برخی سنتز ها به کار می رود و به همین جهت آنرا گاز سنتز نیز می نامند. قدرت گرمایی آن حدود ۲۵۰۰ تا ۲۸۰۰ کیلوکالری بر متر مکعب است.
د) گاز آب کربور شده:
این گاز مخلوط گاز آب و گاز روغن است و از تبخیر مقداری از محصولات نفتی در گاز آب حاصل از گازوژن به دست می آید. محصولات نفتی در اثر حرارت تجزیه شده و مواد حاصل به گاز آب اضافه می شود. با تغییر دادن جنس مواد روغنی و شرایط کراکینگ می توان نوع محصول را کنترل کرد.
ه) گاز کوره بلند:
این گاز شبیه گاز فقیر است زیرا از اثر هوا بر کک در کوره ی بلند به وجود می ایدو مقدار هیدروژن آن بسیار کم است. قدرت گرمایی آن ۸۰۰ تا ۹۰۰ کیلوکالری بر متر مکعب است.
و) گاز تصفیه خانه نفت:
در اثر تقطیر و کراکینگ محصولات نفتی نیز گازی شبیه به گاز طبیعی به دست می اید.
▪ گاز طبیعی :
گاز طبیعی غالبا همراه نفت است و نفت را از درون خاک به طرف چاه های استخراج می راند. هنگام بالا رفتن مخلوط نفت و گاز در چاه ها گاز آن آزاد شده و مخلوط را به بالای چاه می برد. در نفتهای که از گاز اشباع نشده اند و فقط تحت فشار آب قرار دارند مقدار گاز حل شده کمتر و در نفتهای فوق اشباع مقدار گاز بیشتر است. همچنین رگه هایی وجود دارد که فقط دارای گاز طبیعی است و نفت ندارد. قسمت اعظم گاز طبیعی از متان تشکیل شده و غیر از متان هیدروکربورهای گازی دیگر از C۲ تا C۴ با مقادیر متفاوت و همچنین هیدروکربورهای بالاتر نیز در آن وجود دارد. گاز طبیعی ممکن است خشک و یا مرطوب باشد.گازهای خشک مقداری کمتر از ۱۳.۴ سانتی متر مکعب بنزین در هر متر مکعب گاز دارا می باشند. بنزین گازهای مرطوب حدود ۴۰.۲ سانتی متر مکعب بر متر مکعب گاز است.گازهای طبیعی گاهی علاوه بر هیدروکربورها محتوی CO۲ ٬ H۲ S ٬ H۲ O ٬ O۲ ٬ N۲ و He نیز می باشند. بین این ناخالصی ها H۲ O ٬ H۲ S و CO۲ نا مطلوب هستند. مثلا آب با هیروکربورهای گازی تولید هیدراتهای متبلوری می کند که دارای ترکیب پیچیده بوده و در حین انتقال گاز به صورت بلورهایی شبیه برف ویا یخ در لوله ها و شیرها می بندد و راه عبور گاز را مسدود می کند. باید توجه داشت که بوتان نرمال و هیدروکربورهای بالاتر هیدرات جامد تشکیل نمی دهند. به همین دلیل بایستی گاز طبیعی را قبل از انتقال خشک نمایند. اگر گاز طبیعی دارای CO۲ و H۲ S باشد بایستی انها هم حذف شوند زیرا باعث خوردگی می شوند. خشک کردن باید به حدی باشد که نقطه ی شبنم گاز زیر پایین ترین درجه حرارت مسیر گاز باشد. عوامل خشک کننده به صورت مایع یا جامد مصرف می شوند. از بین خشک کننده های جامد اکسید الومینیوم فعال شده و یا بوکسیت فعال شده بیش از همه به کار می رودو نقطه ی شبنم را بیش از ۵۰ درجه سانتی گراد پایین می برد. برای تصفیه ی کردن مقادیر زیاد گاز از روش پیوسته به نام هیپرسورپسیون استفاده می کنند در این روش زغال فعال از وراء یک سری ظرف پایین می رود در ظرف اول و در اولین مرحله زغال سرد می شود سپس زغال وارد منطقه ی جذب سطحی شده و مواد مضر بر روی آن جذب سطحی می شوند. زغال از مناطق دیگری می گذرد که در آنها به تدریج هیدروکربورهای جذب شده را پس می دهد و به این طریق محصولات نسبتا خالص به دست می آید.
▪ تکنولوژی هیدرات:
هیدرات گازی، یک جامد بلوری است که درآن مولکول های آب مولکول های گاز را احاطه کرده اند. گازهای زیادی وجود دارند که ساختار مناسبی برای تشکیل هیدرات دارند که از آن جمله می توان به دی اکسیدکربن، سولفیدهیدروژن و هیدروکربن های با تعداد کربن کم اشاره کرد.هیدرات های گازی که بیشتر در بستر دریاها تشکیل می شوند، بیشتر از نوع هیدرات متان هستند. این ماده که از آن به عنوان «یخ شعله ور» یاد می شود، دارای مقدار بسیار زیادی گازمتان و مکان تشکیل آن معمولاً رسوب کف اقیانوس ها و مناطق قطبی همیشه منجمد است. از خاصیت هیدرات می توان برای انتقال گاز نیز سود جست. شرایط تشکیل هیدرات عبارتند از: فشار و دمای مناسب، وجود مولکول آب و وجود مولکول گاز.
هیدرات گازی به طورطبیعی در دما و فشار محیط رسوبات کف اقیانوس دما و درمناطق با عمق بیش از۵۰۰ متر تشکیل می شود. در این فشار و در دماهایی بالاتر از دمای پایدار یخ، هیدرات گازی کاملاً پایدار است. همچنین درمناطق همیشه منجمد قطبی، این ماده به صورت ترکیب با یخ های محیط، به مقدار زیادی یافت می شود. هیدرات گازی را درسال۱۸۱۱ میلادی «همسفری دیوی»، هنگام تولید حباب های گاز کلر درآب سرد به روش آزمایشگاهی کشف کرد. درسال۱۸۳۲، مایکل فارادی نخستین فرمول شیمیایی را برای هیدرات گازی ارائه کرد که در آن یک مولکول گاز به وسیله ده مولکول آب احاطه شده بود. درسال۱۹۴۳ وقتی اولین خط لوله گاز طراحی شده بهره برداری شد، پدیده گرفتگی لوله به وسیله ذرات جامد هیدرات گاز ازسوی هایمراشمیت درآمریکا مطرح شد.
به دنبال این پدیده، تکنیک جلوگیری از تشکیل این ماده در لوله های نفت وگاز و فرآیندی برای نم گیری از جریان گاز شکل گرفت. درسال۱۹۵۱واندرووالس مبانی ترمودینامیک هیدرات گازی را مطالعه و تبیین کرد. از دهه۹۰ میلادی تاکنون کشورهای آمریکا، ژاپن، هندوستان و کانادا با اختصاص بودجه چشمگیری، برنامه تحقیقاتی طولانی مدتی را در زمینه هیدرات های گازی آغاز کرده اند.
● دلایل اهمیت هیدرات های گازی:
قابلیت زیاد هیدرات گازی در ذخیره سازی گازطبیعی، سبب ایجاد جذابیت درباره استفاده از آن برای مقاصد ذخیره سازی و حمل ونقل گازطبیعی و دیگر گازها به عنوان رقیبی برای روش های مایع سازی و متراکم کردن می شود. از دهه۱۹۶۰ که هیدرات گازی به عنوان عاملی مزاحم درخطوط لوله گاز به وجود آمد، ایده انتقال گازطبیعی به وسیله هیدرات در ذهن بسیاری از دانشمندان شکل گرفت. به دلیل آن که دمای حمل هیدرات بالاتر از دمای حمل گازطبیعی مایع شده(ال.ان.جی) است، هیدرات گازی را به آسانی می توان انتقال داد؛ از این رو فناوری ساخت کشتی های حمل هیدرات، پیچیدگی بسیارکمتری درقیاس با کشتی های حمل ال.ان.جی خواهد داشت و تأسیسات تولید هیدرات بسیار ساده تر از تأسیسات ال.ان.جی می توانند طراحی شوند.
اما مشکل اساسی، حجم کمتر گازمنتقل شده است. براساس مطالعات انجام شده در این زمینه، هریک مترمکعب هیدرات، ۱۷۵ مترمکعب گاز را درخود جای می دهد. درصورتی که درفناوری ال.ان.جی کاهش حجم به یک ششصدم می رسد و این موضوع در اقتصادی بودن طرح های انتقال گاز به خصوص فواصل دوردست بسیار با اهمیت است. با وجود این، هنوز امیدهای زیادی وجود دارد تا هیدرات به عنوان یک راه حل کاملاً اقتصادی برای انتقال گاز به کار رود. در این زمینه شرکت بریتیش پترولیوم با همکاری مراکز علمی دیگر مانند دانشگاه گواسن درحال ساخت یک واحد صنعتی کوچک است که توان تولید۱۰۰ کیلوگرم هیدرات در روز را دارد.
هیدرات گازی را در فرآیندهای جداسازی نیز می توان به کاربرد. هیدرات های گازی تنها با تعداد محدودی از مواد تشکیل یافته است. اگربخواهیم ماده ای را از مخلوطی، شامل مواد غیرقابل تشکیل هیدرات جدا کنیم، استفاده از ویژگی تشکیل هیدرات به عنوان یک فرصت تلقی می شود. برای مثال می توان به غلیظ کردن جریان های غنی از آب، تهیه آب آشامیدنی از آب دریا و یا جداسازی جریان های گاز اشاره کرد.
کشف مقدار زیادی هیدرات گاز در دامنه شمالی آلاسکا و پایین خلیج جنوب شرقی ایالات متحده امریکا،این ایده را قوت می بخشد که هیدراتهای گاز،منبع بسیار مهم انرژی در آیندهمحسوب میشوند.گرچه،ابتدا مسائل بسیار مهم تکنیکی و فنی باید حل شود تا بتوان هیدرات
های گاز را به عنوان یک منبع انرژی مهم در جهان،معرفی کرد.هیدرات های گاز به طور طبیعی به شکل مواد کریستالی که از آب و گاز تشکیل شده،هستند.در هیدرات ها، یک شبکه جامد آب،ملکول های گاز را در یک ساختار قفس مانند در خود جای می دهند.هیدرات های گاز بیشتر در نواحی یخ زده و قطبی و زیر دریا در لایه های رسوبی وجود دارند. در حالی که،متان،پروپان و دیگر گازها می توانند در ساختار قفس مانند محبوس شوند،اما احتمال تشکیل هیدرات متان بسیار بیشتر است.میزان متان محبوس شده در هیدرات های گاز بسیار زیاد است و تخمین میزان آن بیشتر حدسی و فرضی است و محدوده آن از ۰۰۰/۱۰۰ تا ۰۰۰/۰۰۰/۲۷۰ تریلیون فوت مکعب است.به نظر می رسد که میزان گاز در ذخایر هیدرات جهان بسیار بیشتر از حجم منابع دیگر انرژی است.گرچه تا به حال در مورد دسترسی و تولید این هیدرات های گاز تحقیق و پژوهش بسیاری صورت نگرفته است.هدف اولیه پژوهش های مربوط به هیدرات های گاز، بررسی پارامترهای زمین شناختی است که ایجاد هیدرات های گاز را در کنترل دارد.هدف دیگر، ارزیابی حجم گاز طبیعی ذخیره شده، درون انباشته های جهانی هیدراتهای گاز است.این مقاله نتایج آخرین ارزیابی ها در مورد منابع هیدرات گاز طبیعی را مطرح می کند و سعی دارد توانایی تولید ذخایر هیدرات های گاز را ارزیابی کند و فناوری لازم برای تولید اقتصادی و به صرفه هیدرات های گاز در ۲۰ تا ۵۰ سال آینده را پایان مروری بر برنامه های تولید گاز از منابع هیدرات در ژاپن و هندوستان خواهیم داشت.
● مروری بر هیدرات های گاز:
تحت شرایط مناسب دمایی و فشاری،هیدرات های گاز معمولاً یک ساختار کریستالی اولیه تحت عنوان ساختار ۱ و ساختار ۲ را تشکیل می دهند.هر واحد سلولی ساختار ۱ هیدرات گاز شامل ۴۶ ملکول آب است که دو فضای تهی کوچک و ۶ فضای بزرگ تشکیل می شود.ساختارهای ۱ هیدرات های گاز فقط می توانند ملکول های کوچک گاز مثل متان و اتان،با قطر ملکولی کمتر از ۲/۵ آنگستروم را در خود جای دهند.واحد سلولی ساختار ۲ هیدرات های گاز شامل ۱۶ dodecahedral (دودی کاهدرال) کوچک و ۸ فضای خالی بزرگ هگزاکایی دوکاهدرال است که توسط ۱۳۶ مولکول آب شکل می گیرد.ساختار ۲ هیدرات های گاز ممکن است دارای گازهایی با ابعاد ملکولی در محدوده ۹/۵ تا ۹/۶ آنگستروم مثل پروپان و ایزوبوتان باشد.در شرایط دما و فشار استاندارد (STP)،یک حجم از هیدرات اشباع شده متان (ساختار ۱) دارای بیش از ۱۶۴ حجم از گاز متان است. به علت این ظرفیت عظیم ذخیره سازی گاز،این هیدرات ها، منابع مهمی از گاز طبیعی محسوب می شوند. در سطح ماکروسکوپی،بسیاری از خواص مکانیکی هیدرات گاز مثل یخ است. چون هیدراتها دارای حداقل ۸۵ درصد آب بر یک پایه ملکولی هستند.از همه جالب تر،خواص مرحله ی تعادل هیدرات های گاز است که بیشتر توسط تناسب ملکول های میهمان گاز، درون قفس های هیدرات آب کنترل می شود. برای مثال اضافه کردن پروپان به یک هیدرات خالص متان،ساختار هیدرات را(از ساختار ۱ به ساختار ۲ تغییر میدهد.
● هیدرات های گاز نواحی یخ زده و قطبی:
به نظر می رسد که هیدرات های گاز ،در حوزه غرب سیبری وجود دارند و تصور می شود که در دیگر نواحی قطبی شمال روسیه،مثل ایالت تیمان-پچورا،کراتن شرق سیبری و شمال شرقی سیبری و نواحی کامچاتکا نیز وجود داشته باشند.هیدرات های گازدر نواحی قطبی شمال آلاسکا و ایالت های شمالی آمریکا نیز وجود دارند. از شواهد غیر مستقیمی که نتیجه حفاری چاه در این نواحی بود به وجود هیدرات های گاز در دامنه شمالی آلاسکا پی برده شد و احتمال حضور لایه های متعدد هیدرات های گاز در ناحیه خلیج پرودهو (Prudhoo) و حوزه های نفتی رودخانه کوپاروک را تأ ئید می کند.در یک پنجم از چاه های حفاری شده در ناحیه ی دلتای مکنذی وجود هیدرات های گاز تأیید شده است و بررسی چاه های جزایر قطبی نشان می دهد که در نواحی قطبی، هیداراتهای گاز در اعماق ۱۳۰ تا ۲۰۰۰ متر وجود دارند.
● هیدراتهای گاز دریایی:
وجود هیدراتهای گاز در نواحی دریایی، عمدتاً نتیجه بازتاب غیرعادی لرزهای است که از محدوده منطقه ویژه مرزی هیدراتهای گاز میآید.این بازتابها عمدتاً به نام بازتاب تحریکی انتهایی یاBSR خوانده میشوند.BSR ها در اعماق ۱۰۰ تا ۱۱۰۰ متری از سطح دریا، نقشهبرداری شدهاند.هیدراتهای گاز در لایههای رسوبی خلیج مکزیک،بخش دریایی حوزه رودخانه Eel در کالیفرنیا،دریای سیاه،دریای خزر و دریای Okhotsk پیدا شدهاند.همچنین،هیدراتهای گاز در اعماق بیشتر زیر سطحی در خلیج جنوب شرقی امریکا، Black Kidge در خلیج مکزیک،حوزه کاسکادیا نزدیک اوریگان،کانال امریکای مرکزی،دریای پروودرنواحی شرقی و غربی ژاپن نیز کشف شده اند.
● ارزیابی منابع هیدرات گاز:
از آنجا که هیدراتهای گاز در نواحی قطبی و در لایههای رسوبی دریایی وجود دارند،میتوانند یک منبع انرژی بالقوه محسوب شوند.پیشبینیهای جهانی برای میزان گاز طبیعی موجود در لایههای هیدرات گاز از ۱۰۲۰/۵ تا ۱۰۶۲/۱ تریلیون فوت مکعب برای نواحی قطبی و از ۱۰۵۱/۱ تا ۱۰۸۷/۲ تریلیون فوت مکعب برای لایههای رسوبی اقیانوسی است.پیشبینیهای انتشار یافته در مورد منابع هیدراتهای گاز نشاندهنده نوسانات قابل ملاحظهای است. آخرین پیشبینیها از میزان متان در انباشتههای جهانی هیدراتهای گاز حدود ۱۰۵۷ تریلیون فوت مکعب است اما به نظر میرسد که لایههای رسوبی اقیانوسی دارای منابع بیشتر و بزرگتری از گاز طبیعی هستند تا لایههای رسوبی قارهای.هدف اصلی کار ارزشیابی و تخمین در مؤسسه پژوهشی زمین شناختی امریکا،تخمین زدن منابع هیدرات گاز در امریکا هم در نواحی ساحلی و هم در نواحی دریایی است.ارزیابی هیدراتهای گاز براساس یک برنامه تجزیه و تحلیلی، ایالت به ایالت انجام میشود.ما تمامی هیدراتهای گاز را بدون توجه به مسائل فنی آنها،تعریف،توصیف و ارزیابی میکنیم.بنابراین،این ارزیابی،تنها با حجم منابع هیدراتهای گاز موجود مربوط است،یعنی میزان گازی که درون هیدراتهای گاز بدون در نظر گرفتن بازیافت آن وجود دارد.در یک روش تجزیه و تحلیلی،انباشتههای بالقوه هیدروکربن، براساس خصوصیات زمین شناختیشان گروهبندی میشوند سپس شرایط زمینشناختی بروز هیدروکربنها الگوبرداری میشود. در این روش ارزشیابی،زمین شناسان، در مورد عوامل زمین شناختی لازم برای تشکیل انباشتههای هیدروکربن و عوامل زمین شناختی تعیین کننده اندازه آنها،بحث میکنند.در یک ارزیابی،۱۱ حوزه هیدرات گاز،در ۴ ایالت نفتی دریایی و ساحلی کشف و برای هر حوزه میزان هیدراتهای گاز تخمینزده شد.پیشبینیهای انجام شده برای هر کدام از این ۱۱ حوزه جمعآوری شدند تا کل منابع هیدرات گاز در ایالات متحده آمریکا تخمین زده شود.منابع موجود گاز درون هیدراتها در ایالات متحده امریکا بین ۷۶۵/۱۱۲ تا ۱۱۰/۶۷۶ تریلیون فوت مکعب گاز البته با سطح احتمال ۰۵/۰ تا ۹۵/۰ است. گرچه این آمار،همراه با درصد بالایی از شک و تردید است،اما نشان دهنده میزان بسیار زیادی گاز ذخیره شد در هیدراتهای گاز هستند.ارزش کلی هیدراتهای گاز محاسبه شد ه در امریکا حدود ۲۲۲ تا ۳۲۰ تریلیون فوت مکعب گاز است.لازم به ذکر است که حفاریهای پژوهشی دریایی که اخیراً درون منطقه ویژه اقتصادی امریکا در امتداد ناحیه شرقی این کشور انجام شده است،وجود مقادیر قابل توجهی از متان ذخیره شده را به عنوان هیدرات گاز جامد و گاز آزاد حبس شده زیر هیدراتهای گاز،تأیید
میکند.
● تولید گاز از هیدراتهای گاز:
روشهای پیشنهاد شده بازیافت گاز از هیدراتها معمولاً شامل تفکیک کردن یا ذوب کردن هیدراتهای گاز به روشهای زیر است:
۱) گرم کردن مخزن برای دمای تشکیل هیدرات
۲) کاهش فشار مخزن زیر موازنه هیدارت
۳) تزریق یک مهارکننده مثل متانول یا گلیکول درون مخزن برای کاهش شرایط تثبیت هیدرات.
البته در حال حاضر، بازیافت گاز از هیدراتها به تعویق انداخته میشود چون هیدراتها معمولاً در نواحی خشن قطبی و نواحی عمیق دریایی گسترده شدهاند.اخیراً از یک سری مدلهای تحریک گرمایی ساده هم برای ارزیابی تولید هیدرات گاز از آب گرم و جریانهای بخاری استفاده شده است که نشان میدهد،گاز را میتوان از هیدراتها به میزان کافی تولید کرد به صورتی که هیدراتهای گاز به یک منبع قابل بازیافت تکنیکی تبدیل شوند،گرچه هزینه زیاد این تکنیکهای بازیافت پیشرفته گاز،جلوی بازیافت را میگیرد. استفاده از مهارکنندههای هیدرات گاز برای تولید گاز از هیدراتها از لحاظ فیزیکی امکان پذیر است،گرچه،استفاده از حجمهای زیاد مواد شیمیایی مثل متانول هزینه اقتصادی و زیست محیطی بالایی دارد.از میان تکنیکهای مختلف تولید گاز طبیعی از هیدراتها،اقتصادیترین و به صرفهترین روش،طرح فشار زدایی است.حوزه گازی Messoyakha در بخش شمالی حوزه غرب سیبری اغلب به عنوان یک مثال از تولید گاز از انباشتههای هیدروکربن مورد استفاده قرار میگیرد. از تمامی اطلاعات زمین شناختی برای تأیید حضور هیدراتهای گاز در قسمت بالایی این حوزه استفاده شده است.پیشینه تولید گاز از هیدراتهای این حوزه نشان میدهد که هیدراتهای گاز یک منبع تولیدی فوری از گاز طبیعی هستند و تولید را میتوان با روشهای همیشگی شروع و حفظ کرد. تولید طولانی مدت از بخش هیدراتگاز حوزه Messoyakha با برنامه ساده فشارزدایی قابل دسترسی است.تولید از بخش پایینی گاز آزاد این حوزه در سال ۱۹۶۹ آغاز شد.گرچه در سال ۱۹۷۱،فشار مخزن از میزان مورد انتظار انحراف پیدا کرد.این انحراف به آزادسازی گاز آزاد از هیدراتهای تفکیک یافته گاز نسبت داده میشود.از این حوزه تا به حال حدود ۳۶ درصد (حدود ۱۸۳ میلیارد فوت مکعب) گاز برداشت شده است.گرچه برخی محققان معتقدند که گاز تولید شده از هیدراتها نبوده است.
● فعالیتهای پژوهشی بین المللی :
در دو سال گذشته،مؤسسات دولتی در ژاپن،هند و کره جنوبی شروع به توسعه برنامههای پژوهش برای بازیافت گاز از هیدراتهای اقیانوسی کردهاند.یکی از مهمترین پروژههای هیدرات گاز که در ژاپن در حال انجام است،یک پروژه ۵ ساله برای ارزیابی منابع داخلی هیدراتهای بالقوه گاز طبیعی است.در مقالاتی که منتشر شده است: مؤسسه مجری طرح، اعلام کرده است که هیدراتهای متان میتواند نسل آینده منبع انرژی قابل تولید داخلی باشد.در سال ۱۹۹۶ این برنامه تحقیقاتی زمین شناختی و لرزهشناسی بر روی نواحی قارهای شمالی و جنوب شرقی ژاپن انجام شده است.براساس تحقیقات صورت گرفته،کاشف به عمل آمده است که حدود ۱۸۰۰ تریلیون فوت مکعب گاز درون هیدراتهای گاز ناحیه نانکای ذخیره شده است.هندوستان نیز مانند ژاپن به علت پرداخت هزینهای بالا برای واردات LNG ،مطالعات پژوهشی چندی را مبنی بر حضور و امکان بازیافت گاز از هیدراتهای گاز در این کشور آغاز کرده است.پژوهشها نشان میدهند که بین هند و میانمار،در دریای آندامان منبع عظیمی از هیدراتهای گاز وجود دارد که حدس زده میشود،دارای ۲۱۱ تریلیون فوت مکعب گازباشد.دولت هندوستان اعلام کرده است که این مسئله برای تأمین نیازهای فزاینده انرژی این کشور از اهمیت بسیاری برخوردار است.با اینکه اطلاعات ما در مورد هیدراتهای نهفته گاز بسیار اندک است،اما میتوان انتظار داشت با توسعه فناوریهای جدید بتوان به هیدراتها به عنوان نسل آینده منبع انرژی نگاه کرد.
● حوادث خطوط اصلی انتقال:
این خطوط که گاز شیرین خروجی از پالایشگاه ها را به مصرف کننده های عمده در شهرها و کارخانه های صنعتی انتقال می دهد به رغم همه ی تمهیدات پیش بینی شده در طراحی و اجرای آن و همچنین نظارت های مستمری مانند نشت یابی، اندازه گیری ولتاژ به طور دوره ای و...که در طول بهره برداری آن ها اعمال می گردد، به علت گستردگی و پراکندگی زیادی که دارد نمی توان احتمال وقوع نشتی را در آن ها نادیده گرفت. در واقع به دلیل فشار بالای عملیاتی خطوط لوله هرگونه نشتی جزیی می تواند خیلی سریع محیط اطراف خود را فرا گرفته و انفجار و آتش سوز ی در پی داشته باشد. یکی از علل اصلی ایجاد نشت در خطوط لوله، خوردگی سطوح خارجی لوله ها است. اگرچه تمام خطوط انتقال گاز، تحت پوشش حفاظت «کاتدی» قرار دارند ولی دیده شده که بیشتر به دلایل مختلفی مانند؛ نامناسب بودن کیفیت پوشش خارجی لوله، نقص در اجرای پوشش و یا سیستم حفاظت کاتدی و ترک خوردگی، لوله به طور موضعی دچار نشت می شود. این نوع خوردگی ها در صورتی که با نظارت های مستمر و به موقع شناسایی و رفع نقص نگردد، می تواند زمینه ساز بروز نشتی و حوادث ناشی از آن شود.تاثیر عوامل مکانیکی مانند زلزله، لغزش زمین و یا صدمه های مکانیکی وارد شده به لوله را نیز نمی توان در احتمال بروز نشتی لوله ها نادیده گرفت. یکی از تمهیدات ایمنی که در طراحی خطوط انتقال گاز پیش بینی می شود، نصب شیرهای بین راهی مجهز به سیستم قطع کننده ی اتوماتیک روی خطوط لوله است. این شیرها در فواصل معین بسته به مشخصات طراحی هر خط لوله یعنی کلاس، قطر لوله و غیره در ایستگاه های شیر تعبیه می شوند. نحوه ی عملکرد این نوع شیرها این گونه است که در اثر فشار ناگهانی به طور خودکار بسته می شوند. بنابراین در صورت بروز نشتی که سبب افت فشار غیرمتعارف در قسمتی از خط لوله می شود، شیرهای«ال.بی» از دو طرف بسته شده و به این ترتیب تنها گاز در محدوده ی بین دو شیر، تخلیه می شود و از خروج کامل گاز درون خط لوله که می تواند صدمه های زیادی به بار آورد ممانعت خواهد شد.
● حوادث ایستگاه های تقویت فشار:
این ایستگاه ها مشتمل بر تعدای توربوکمپرسور است. خطوط اصلی انتقال گاز که در مسیر حرکت خود به تدریج دچار افت فشار می شود، جهت افزایش فشار به این تاسیسات وارد می گردد . این واحدها همانند سایر تاسیسات گازی در معرض حوادث ناشی از نشت گاز و آتش سوزی قرار دارند و به همین منظور در محوطه ی استقرار توربوکمپرسورها که بیش از سایر محوطه ها مستعد خطر نشت گاز هستند، تمهیدات ایمنی ویژه ای در نظر گرفته شده است.علاوه بر سنسورهای گاز یاب و یا شعله یاب مستقر در سقف سالن کمپرسورها، سیستم های اعلام خودکار جداگانه ای از قبیل شعله یاب، گاز یاب، و حرارت یاب نیز در محفظه ی توربین هر توربوکمپرسور تعبیه شده است. اکثر این سیستم ها با اتاق کنترل ایستگاه، مرتبط بوده و در صورت بروز آتش سوزی در محفظه ی توربین کمپرسورها اعلام ساعت و فرمان توقف کامل ایستگاه به طور خودکار در اتاق کنترل دریافت می شود، ضمن آن که همزمان نیز سیستم اطفای حریق خودکار با پاشیدن مواد خاموش کننده به داخل توربین عمل می کند.
● حوادث شبکه های گازرسانی :
شبکه های گازرسانی به مجموعه ای از ایستگاه های تقلیل فشار شهری و شبکه گسترده ای از لوله های زیرزمینی که در سطح هر شهر گسترش یافته اند اطلاق می گردد. این شبکه ها وظیفه گازرسانی به منازل و واحدهای تجاری و صنعتی را در داخل شهرها را به عهده دارند. هر چند فشار گاز درون این شبکه ها در مقایسه با خطوط اصلی انتقال گاز به مراتب پایین تر است و انتظار می رود لوله های مذکور و تاسیسات مربوط به آن کمترین حوداث را داشته باشند ولی به دلیل وسعت و گستردگی زیاد این شبکه ها و قرار گرفتن آن ها در زیر معابر و خیابان ها، گاهی شاهد حوادث ناشی از نشت گاز هستیم.بر اساس اطلاعات موجود بیشتر حوادث منجر به نشتی های عمده در شبکه گازرسانی در اثر حفاری سایر سازمان ها در خیابان ها و معابر اتفاق افتاده است. عدم هماهنگی سازمان هایی نظیر آب و فاضلاب، برق و مخابرات با شرکت گاز در موقع حفر کانال باعث برخورد بیل مکانیکی به لوله های گاز و بروز نشتی در آن ها بوده است.در این جا می توان به انواع دیگری از نشتی در شبکه های گازرسانی اشاره نمود که در اثر جدایی اتصالات شیرهای پیاده رو و یا از محل سرویس های نصب شده در محل انشعابات اتفاق می افتد. نصب اتصال های مذکور به طور غیراصولی توسط پیمانکاران در زمان اجرا و یا وارد آمدن فشارهای غیرمتعارف به اتصالات شیرهای پیاده رو پس از اجرا، از عوامل مؤثر در جدا شدن قطعات این گونه اتصالات بوده و باعث بروز نشتی می شود. در این موارد چون نشتی گاز قابل تشخیص نبوده، در نتیجه به موقع برای رفع آن اقدام نمی شود و در مواردی گاز نشت یافته از راه زمین به داخل منازل مجاور راه یافته و در آن جا انفجار و آتش سوزی به همراه داشته است و در اغلب موارد نیز این گونه حوادث منجر به تلفات جانی شده است. یکی از راه های مؤثر در تشخیص نشتی شبکه های گاز رسانی، استفاده از دستگاه های نشت یاب دستی و ماشینی است که در اختیار شرکت های گازرسانی بوده و به طور دوره ای اقدام به عملیات نشت یابی می گردد.
● نشت یابی و کنترل آن :
۱)نشت گاز :
نشت گاز طبق تعریف عبارت است از خروج ناخواسته گاز که به علل گوناگون و به طور ناگهانی روی می دهد. همواره امکان بروز پدیده نشت گاز در تاسیسات، خطوط لوله، شبکه های گاز رسانی و منازل اعم از تو کار و یا رو کار وجود دارد و اگر در مکان های سربسته و محصور اتفاق بیفتد، می تواند به حوادث ناگوار و خسارات غیرقابل جبران منجر گردد.
ضرورت و لزوم نظارت بر نشت گاز بر دو اصل زیر مبتنی است:
الف) به رغم تمام پیشگیری ها و پیش بینی هایی که برای جلوگیری از بروز نشت در سیستم مشخص شده و اعمال می گردد، باز هم امکان وقوع آن غیرممکن نیست و به عبارت دیگر همواره احتمال وقوع نشت وجود دارد.
ب) با توجه به آن که هم به لحاظ ایمنی و هم به دلایل اقتصادی نشت گاز پدیده ی مطلوبی نیست لذا برای حصول اطمینان از نبود نشتی و یا رفع نشتی های ایجاد شده لازم است به طور جدی و مرتب سیستم های گازی تحت نظارت قرار گیرند.
۲) علل نشت:
نشت گاز به علل مختلف در لوله های گاز و تاسیسات گازی روی می دهد که مهمترین آن ها
عبارت است از:
الف) خوردگی:
در اثر نقص در عایق کاری و یا اجرا نکردن حفاظت کاتدی صحیح سطوح خارجی لوله ها، امکان بروز خوردگی وجود دارد. گرچه خوردگی ها به طور عمده در سطوح خارجی لوله ها اتفاق می افتد ولی امکان بروز خوردگی داخلی چه در لوله ها و چه در ظروف عملیاتی به علت وجود ترکیبات خورنده ای مانند ئیدروژن سولفوره و آب نیز وجود دارد.
ب) سایش داخلی:
در اثر وجود ناخالصی های همراه با گاز پدیده ی سایش اتفاق می افتد. به طور معمول در محل خم لوله ها و یا در شیرهای کاهش دهنده ی فشار به علت افزایش سرعت گاز، میزان سایش بیشتر است
پ) عوامل خارجی:
مانند ضربه های مکانیکی، تماس با کابل برق و یا جریانات القایی
ت) نقص در ساختار متالوژیکی لوله، اتصالات، شیرها و سایر متعلقات
ث) نقص در اجرا و نصب شیرها و سایر اتصالات فلنجی و همچنین رزوه ای
ج) نقص در جوش لوله ها و اتصالات جوشی
۳) روش های نشت یابی:
الف) نشت یابی در لوله ها و اتصالات روکار: برای پیشگیری از وقوع نشت های احتمالی در لوله و اتصالات روکار اقدامات زیر باید به طور مرتب انجام شود.
ب) نشت یابی در لوله های مدفون:
۱) بازدید مسیر لوله کشی: مسیر لوله های گاز باید به طور متناوب بازرسی شود و به محض احساس بوی گاز یا علایم نشان دهنده ی نشت گاز نسبت به بررسی دقیق تر آن اقدام کرده و در صورت اطمینان از وجود نشتی رفع شود.
۲) نشت یابی دوره ای: در این گونه نشت یابی که در خطوط لوله کوتاه مانند لوله های زیرزمینی گاز مربوط به کارخانه ها و مصرف کننده های تجاری توصیه می گردد، هر دو سال یک بار تمام شیرهای مصرف کننده بسته و فاشر محبوس داخل شبکه به دقت اندازه گیری و برای مدت چند ساعت امتحان شود و در صورت وجود افت فشار برای تعیین محل نشتی
اقدام شود.
۳) نشت یابی خطوط انتقال گاز: خطوط لوله ی سراسری انتقال گاز و شبکه های گازرسانی به وسیله دستگاه ها نشت یاب «اف.آی.دی» نشت یابی می شوند.
ج) دستگاه های نشت یاب"اف.آی.دی" :
این دستگاه ها وسایل بسیار حساسی هستند که برای تشخیص نشت گاز در لوله های تو کار استفاده می شود و انواع مختلفی از آنها وجود دارند. «اف.آی.دی» نوعی نشت یاب مورد استفاده در شرکت ملی گاز است که بر اساس یونیزاسیون شعله ی ئیدروژن کار می کند؛ به این صورت که در داخل دستگاه یک محفظه احتراق با سوخت ئیدروژن وجود دارد که هوای لازم را از محیط اطراف جذب می کند و به محض ورود کمترین مقادیر ئیدروکربن های گازی به داخل محفظه، یونیزاسیون محیط اطراف شعله تغییر می کند و نتیجه به صورت علائم بصری و صوتی دیده می شود.
● نشت لوله های انتقال دهنده:
برای انتقال مواد و سرویس های مختلف عملیاتی بین تاسیسات و واحدهای موجود در پالایشگاه از تعداد زیادی لوله با ابعاد مختلف استفاده شده است.لوله ها بسته به نوع سیال و یا گاز داخل آن ها می تواند حوداث متفاوتی را ایجاد کند. حادثه زمانی به وقوع می پیوندد که در اثر بروز نشتی قسمتی از محتویات داخلی لوله ها به بیرون سرایت کرده و محیط اطراف خود را آلوده سازد.نشت در لوله های انتقال دهنده بیشتر از ناحیه اتصالات و فلنج ها و یا در اثر سوراخ شدن بدنه ی لوله ها در اثر خوردگی داخلی، سایش و غیره، به وجود می آید.لذا در پالایشگاه ها برای پیشگیری از این پدیده بازرسی های منظم دوره ای و همچنین تنظیم و اندازه گیری میزان خوردگی و سایش داخلی لوله ها با نصب کوپن های شاخص خوردگی در لوله ها انجام می شود. علاوه بر این در مواردی خاص نظیر لوله های انتقال دهنده ی گاز ترش به منظور کاهش میزان خوردگی از مواد بازدارنده ی خوردگی استفاده می شود.
● گازیاب ها :
گازیاب ها وسایلی است که وجود گاز را در غلظت های کمتر از حد پایین انفجار تشخیص داده و هشدار می دهد. این دستگاه ها در داخل خود دارای فیلامنت کاتالیستی از جنس پلاتین هستند که در غلظت های زیر حد انفجار می تواند امکان ترکیب گاز و اکسیژن را فراهم سازد و نسبت به میزان غلظت گاز، دمای فیلامنت تغییر کرده و نتیجه به صورت تغییر مقاومت در یک مدار الکتریکی و پس از آن تغییر جریان حاصله به صورت علائم بصری ـ آنالوگ یا دیجیتال ـ بر روی صفحه ی نشانگر و علائم صوتی مشخص می شود. این دستگاه ها از نظر کاربردی به دو گروه زیر تقسیم می شوند:
۱) گازیاب های دستی و قابل حمل:
این نوع گازیاب ها قابل حمل بوده و توسط افراد در مسیر لوله گاز و یا محل های مورد نظر حرکت داده می شوند که در صورت برخورد با هرگونه نشتی با توجه به حساسیت دستگاه، به وسیله ی علائم هشدار دهنده ی وجود گاز و میزان آن را اعلام می کند. کاربرد این گونه گازسنج ها موارد زیر است:
الف) نظارت بر لوله های روکار از لحاظ وجود نشت های احتمالی.
ب) اندازه گیری و حصول اطمینان از نبود گاز قبل از اقدام به جوشکاری بر روی خطوط لوله و یا ظروف عملیاتی و یا هرگونه عملیات گرم دیگری که در داخل تاسیسات گازی
صورت می گیرد.
ج) برای اطمینان از نبود گاز در مکان های محصور مانند حوضچه ها، مخازن، موتورخانه
۲) گازیاب های ثابت:
این نوع گازیاب ها که برای تشخیص گاز به طور دائمی به کار می روند بیشتر در محیط های صنعتی، سالن ها یا کارگاه ها نصب می شوند و به دو دسته تقسیم
می شوند:
الف) گازیاب های منفرد: این نوع گازیاب ها به صورت مستقل عمل نموده و بیشترین جنبه کاربرد آن ها غیرصنعتی است و در واحدهای مسکونی، موتورخانه ها، ساختمان ها، آبدارخانه ها و... استفاده می شود.گازیاب های ثابت برای گاز طبیعی و ارتفاع بالا و برای گاز مایع در سطوح پایین نصب می گردد.
ب) گازیاب های شبکه ای: این سیستم از یک مرکز کنترل اصلی و دستگاه های تشخیص دهنده و حساس به گاز تشکیل شده که در نقاط مختلف تاسیسات نصب می گردد. کاربرد عمده ی آن ها در سالن های تاسیسات، انبارها و یا محفظه های توربین ها است. تابلوی اصلی این سیستم که به تمام دستگاه های حس کننده ی گاز مرتبط است در اتاق کنترل و یا مرکز آتش نشانی قرار می گیرد و سنسور ها یا حس کننده ها در نقاطی از تاسیسات یا انبار نصب می شود که احتمال نشت گاز در آن محل ها وجود دارد. هر یک از سنسورها به محض تشخیص گاز با ارسال علامت به اتاق کنترل، کاربر را از محل و میزان نشتی با خبر می سازد.