مقدمه
پالایشگاه گاز کوچک (Mini Gas Refinery) به‌عنوان راه‌حلی اقتصادی و کارآمد برای فرآوری گاز طبیعی استخراج‌شده از چاه‌های گاز کوچک طراحی شده‌اند. این پالایشگاه گاز کوچک با ظرفیت تولید پایین (معمولاً کمتر از 20 میلیون فوت مکعب استاندارد در روز یا MMSCFD) به‌منظور تصفیه گاز ترش، جداسازی ناخالصی‌ها و تولید محصولات با ارزش افزوده بالا مانند گاز طبیعی خشک، میعانات گازی تثبیت‌شده، گوگرد مایع و گاز مایع (LPG) مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مقاله به بررسی کامل ساختار، واحدهای فرآیندی و اهمیت پالایشگاه گاز کوچک برای چاه‌های گاز کوچک می‌پردازد.
پالایشگاه گاز کوچک چیست؟
پالایشگاه کوچک گاز مجموعه‌ای از واحدهای فرآیندی است که گاز طبیعی خام (ترش یا حاوی ناخالصی‌ها) را از چاه‌های گاز کوچک دریافت کرده و آن را به محصولاتی قابل استفاده برای مصارف خانگی، صنعتی یا صادراتی تبدیل می‌کند. برخلاف پالایشگاه‌های بزرگ که برای میادین گازی عظیم طراحی شده‌اند، پالایشگاه‌های کوچک به دلیل ظرفیت پایین، هزینه سرمایه‌گذاری کمتر و انعطاف‌پذیری بالا، برای چاه‌های پراکنده و کوچک مناسب هستند. این پالایشگاه‌ها معمولاً در نزدیکی چاه‌های گاز احداث می‌شوند تا هزینه‌های انتقال گاز کاهش یابد.
اهمیت پالایشگاه گاز کوچک
- کاهش هدررفت گاز: در بسیاری از چاه‌های کوچک، گاز به دلیل عدم وجود زیرساخت‌های فرآوری، سوزانده (فلرینگ) یا به هوا آزاد می‌شود. پالایشگاه‌های کوچک از این اتلاف جلوگیری می‌کنند.
- اقتصادی بودن: هزینه احداث این پالایشگاه‌ها به‌مراتب کمتر از پالایشگاه‌های بزرگ است.
- تأمین نیازهای محلی: این پالایشگاه‌ها می‌توانند سوخت مورد نیاز مناطق دورافتاده یا کشورهای همسایه را تأمین کنند.
- انعطاف‌پذیری: طراحی مدولار این پالایشگاه‌ها امکان جابه‌جایی و استفاده در مکان‌های مختلف را فراهم می‌کند.
- کاهش اثرات زیست‌محیطی: با تصفیه گازهای اسیدی و تبدیل گوگرد به محصول قابل فروش، این پالایشگاه‌ها به کاهش آلودگی کمک می‌کنند.
واحدهای فرآیندی معمول در پالایشگاه گاز کوچک
پالایشگاه‌های کوچک گاز شامل مجموعه‌ای از واحدهای فرآیندی و تأسیساتی هستند که برای تصفیه گاز و تولید محصولات با کیفیت طراحی شده‌اند. در ادامه، واحدهای اصلی این پالایشگاه‌ها شرح داده شده‌اند:
1. واحد جداسازی اولیه (Separator Unit)
گاز خام استخراج‌شده از چاه معمولاً حاوی مخلوطی از گاز، میعانات گازی، آب و گلایکول است. در واحد جداسازی اولیه، این جریان سه‌فازی با کاهش فشار تفکیک می‌شود:
- گاز: به واحد شیرین‌سازی ارسال می‌شود.
- میعانات گازی: به واحد تثبیت میعانات فرستاده می‌شود.
- آب و گلایکول: به واحدهای بازیافت یا تصفیه پساب هدایت می‌شود.
2. واحد شیرین‌سازی گاز (Gas Sweetening Unit)
گاز ترش (Sour Gas) حاوی گازهای اسیدی مانند سولفید هیدروژن (H2S) و دی‌اکسید کربن (CO2) است که باید حذف شوند. این واحد با استفاده از حلال‌های جاذب (مانند متیل دی‌اتانول‌آمین یا MDEA) گازهای اسیدی را جدا می‌کند. آمین مصرف‌شده سپس در یک سیستم احیا بازیافت می‌شود. گاز شیرین‌شده برای مصارف بعدی آماده است.
3. واحد تثبیت میعانات گازی (Condensate Stabilization Unit)
میعانات گازی (هیدروکربن‌های مایع) جدا شده از گاز خام، حاوی ترکیبات فرار هستند که باید تثبیت شوند. در این واحد، میعانات در یک برج تثبیت گرم شده و ترکیبات سبک (مانند متان و اتان) جدا می‌شوند. محصول نهایی میعانات تثبیت‌شده است که به‌عنوان خوراک پالایشگاه‌های نفت یا برای صادرات استفاده می‌شود.
4. واحد تنظیم نقطه شبنم (Dew Pointing Unit)
برای جلوگیری از تشکیل مایعات در خطوط لوله انتقال گاز، نقطه شبنم گاز باید تنظیم شود. این واحد با کاهش دما (معمولاً با استفاده از سیستم‌های تبرید پروپانی) آب و هیدروکربن‌های سنگین را از گاز جدا می‌کند. گاز خشک‌شده برای انتقال به خطوط لوله آماده است.
5. واحد بازیابی گوگرد (Sulphur Recovery Unit – SRU)
گازهای اسیدی جدا شده در واحد شیرین‌سازی (عمدتاً H2S) به واحد بازیابی گوگرد ارسال می‌شوند. در این واحد، با استفاده از فرآیند کلاوس (Claus Process)، سولفید هیدروژن به گوگرد مایع تبدیل می‌شود. گوگرد تولیدی با خلوص حدود 95% به‌عنوان محصول جانبی قابل فروش است.
6. واحد جامدسازی گوگرد (Sulphur Solidification Unit – SSU)
گوگرد مایع تولیدی در واحد بازیابی گوگرد به واحد جامدسازی منتقل شده و به‌صورت پودر یا گرانول تبدیل می‌شود. این محصول برای حمل‌ونقل و فروش ایمن‌تر است.
7. واحد تصفیه پساب اسیدی (Sour Water Stripper – SWS)
پساب‌های اسیدی تولیدشده در واحدهای مختلف (حاوی H2S و آمونیاک) در این واحد تصفیه می‌شوند. گازهای اسیدی جدا شده به واحد بازیابی گوگرد ارسال شده و آب تصفیه‌شده برای استفاده مجدد یا دفع آماده می‌شود.
8. واحد تولید گاز مایع (LPG Recovery Unit)
این واحد هیدروکربن‌های سنگین‌تر (پروپان و بوتان) را از گاز طبیعی جدا کرده و گاز مایع (LPG) تولید می‌کند. LPG تولیدی برای مصارف خانگی یا صنعتی استفاده می‌شود. واحدهای اتان‌زدایی، پروپان‌زدایی و بوتان‌زدایی در این بخش قرار دارند.
9. واحد فشرده‌سازی گاز (Gas Compression Unit)
گاز تصفیه‌شده در این واحد فشرده شده و به فشار مناسب برای انتقال به خطوط لوله سراسری می‌رسد. کمپرسورهای این واحد معمولاً با توربین‌های گازی یا موتورهای الکتریکی کار می‌کنند.
10. واحد تبرید (Refrigeration Unit)
این واحد سرمای مورد نیاز برای فرآیندهای جداسازی (مانند تنظیم نقطه شبنم یا جداسازی مرکاپتان) را تأمین می‌کند. معمولاً از گاز پروپان در یک مدار بسته برای ایجاد دماهای پایین (تا -35 درجه سانتی‌گراد) استفاده می‌شود.
11. واحدهای یوتیلیتی (Utility Units)
این واحدها برای پشتیبانی از عملیات پالایشگاه ضروری هستند و شامل موارد زیر می‌شوند:
- واحد تولید برق: با استفاده از توربین‌های گازی یا موتورهای دیزلی (مانند 4 توربین گازی 30 مگاواتی و یک توربین بخار 19 مگاواتی).
- واحد تولید نیتروژن: برای عملیات روزانه و ابزار دقیق.
- واحد تولید آب شیرین: از طریق نمک‌زدایی آب دریا.
- واحد تأمین سوخت دیزل: برای راه‌اندازی موتورهای دیزلی و پمپ‌های آتش‌نشانی.
- واحد خنک‌کننده آب: برای خنک‌سازی تجهیزات.
- واحد هوای فشرده: برای ابزار دقیق و سرویس‌های عمومی.
12. واحد ذخیره‌سازی و مخازن (Tankage Area)
مخازن این ناحیه برای ذخیره‌سازی گاز خام، میعانات گازی، محصولات نهایی (مانند LPG و گوگرد) و مواد اولیه مورد نیاز پالایشگاه استفاده می‌شوند. این مخازن ممکن است با سقف ثابت، شناور یا تحت فشار باشند.
13. واحد ایمنی و اطفای حریق (Fire Fighting Unit)
این واحد شامل پمپ‌های آتش‌نشانی، مخازن آب و سیستم‌های اطفای حریق است که برای ایمنی پالایشگاه ضروری هستند.
مزایا و چالش‌های پالایشگاه‌های کوچک گاز
مزایا:
- هزینه پایین: سرمایه‌گذاری کمتر نسبت به پالایشگاه‌های بزرگ.
- سرعت در احداث: زمان ساخت کوتاه‌تر به دلیل طراحی مدولار.
- انعطاف‌پذیری جغرافیایی: امکان احداث در مناطق دورافتاده.
- کاهش قاچاق سوخت: تأمین سوخت استاندارد برای مناطق محلی.
چالش‌ها:
- اقتصادی بودن: نیاز به مطالعات دقیق فنی-اقتصادی برای توجیه‌پذیری.
- استانداردهای زیست‌محیطی: ضرورت رعایت قوانین سخت‌گیرانه برای کاهش آلودگی.
- رقابت با پالایشگاه‌های بزرگ: پروژه‌هایی مانند پالایشگاه سیراف (8 پالایشگاه 60,000 بشکه‌ای) ممکن است جذابیت این واحدها را کاهش دهند.
- مدیریت پساب و گازهای اسیدی: نیاز به فناوری‌های پیشرفته برای تصفیه.
نتیجه‌گیری
پالایشگاه گاز کوچک راه‌حلی مؤثر برای بهره‌برداری از چاه‌های گاز کوچک و پراکنده هستند. این پالایشگاه‌ها با واحدهای فرآیندی متنوع، گاز ترش را به محصولات با ارزشی مانند گاز طبیعی خشک، LPG، میعانات تثبیت‌شده و گوگرد تبدیل می‌کنند. با وجود چالش‌هایی مانند توجیه اقتصادی و رعایت استانداردهای زیست‌محیطی، این پالایشگاه‌ها می‌توانند نقش مهمی در تأمین انرژی مناطق دورافتاده، کاهش هدررفت گاز و توسعه اقتصادی ایفا کنند. طراحی مدولار و هزینه پایین این واحدها، آن‌ها را به گزینه‌ای جذاب برای سرمایه‌گذاران و سیاست‌گذاران صنعت انرژی تبدیل کرده است.
منابع
- مرکز مطالعات زنجیره ارزش نفت و گاز
- طرح توجیهی مینی ریفاینری
- چگونگی عملکرد پالایشگاه‌های گاز
- پالایشگاه گاز طبیعی، ویکی‌پدیا
- فرایند کامل پالایشگاه، مسیر مهندسی
جمع آوری و ویرایش: میثم عزیزی کوچکسرائی