گازطبیعی(CNG)
خاستگاه نفت وگازطبیعی
مقدارکربنی که درترکیب بافت های پلانکتون ها وجود داردوپس ازمرگ آن هارسوب می کند ازسوی گیاه شناسان وبیوشیمی دان هابه سالیانه ده ها هزار میلیون تن برآورد شده است .توده ی مواد آلی در نخستین مرحله ی تحول خود به وسیله ی خرد زیستوان(میکروارگانیسم ها)تجزیه وتبدیل به یک ماده ی قیری می شود واین نهشته نخستین ،مبدل به سنگ های قیری می گردد.درمرحله ی دوم که درپیوند با فرونشست این نهشته هااست براثر فشارودمای زیاد وبنابراین درنتیجه فعالیت شدید باکتری های ناهوازی (آنائروبیک Anaerobic) وارگانیسم ها ی تخمیرکننده ،درماده ی بیتومین ایجاد تفریق شده واین ماده به صورت هیدروکربن های جامد ومایع وگازی درمی آید.نکته ی حائز اهمیت دراین فرآینداین است که مواد رادیو اکتیوبه شکل طبیعی تجزیه می گردند که به پلی مری شدن متان وتشکیل نفت می انجامد.درمرحله ی سوم ،نفت وگاز ازناحیه ای که سری سازند نفت درآن جای داردبه سنگ هایی باساخت وشرایط لیتولوژی سازگار مهاجرت کرده و مخازن نفت وگاز راپدید می آورند.
مهاجرت نفت وگاز
بیش ترزمین شناسان براین باورند که ذخایر امروزی نفت و گاز از مهاجرت آن هابه صورت مایع یا گازی از جایی به جای دیگر دریک زمان زمین شناسی پدید آمده اند .مهاجرت نیزبه دو صورت رخ می دهد:
الف )مهاجرت ناحیه ای بیرون مخزن که ازمیان سنگ های باضخامت های متفاوت وازراه لوله های موئین ،منافذ،شکاف ها ودرزها صورت می گیرد
ب)مهاجرت موضعی درون مخزن که درخود چینه ی تراوش پذیر نگه دارنده ی آن ها روی می دهد.مهاجرت ممکن است درراستای قائم یاافقی یاترکیبی ازآن دو انجام گیرد .این پدیده به علت فشارهای استاتیک یا جنبشی (دینامیک)سنگ ها که نفت وگاز رابه سوئی می راندویا به علت انتشار آزاد آن ها ازناحیه ای با فشار زیاد به ناحیه ای با فشار کم روی می دهد .
ساخت زمین شناسی مخازن نفت وگاز
مخازن گازونفت ازدیدگاه ساخت به دوگروه تقسیم می شوند:
درمخازن چینه شناسی نفت وگاز محدود به چینه ها یا سنگ های مخزن معینی هستند.این گونه مخازن نیز دارای گروه های فرعی به نام های تاقنمایی (Vaulted) تکتونیکی و لیتولوژیکی می باشند.مخازن تود ه ای نفت وگاز محدود به چینه های معین نیستند .انواع فرعی این نوع مخازن عبارتند از :ساختاری ،پشته ای ،نمکی ،فرسایشی ولیتولوژی.
مخازن گازونفت که درفرمان یک ساخت زمین شناسی قراردارند درشرایط پهنه های چین خورده وسکوئی متفاوتند .درپهنه های چین خورده دوگروه ساخت قابل تفکیک می باشند:
دربخش های سکوئی چهار گروه ساخت دیده می شوند:
گاز از خام تا فرآورده
ذخائر زیر زمینی نفت و گاز
سوخت های فسیلی شامل نفت و گاز در عمق سه تا چهار کیلومتری اعماق زمین و در خلل و فرج لایه های آن و با فشار چند صد اتمسفر به صورت ذخیره می باشند. گازهای طبیعی زیرزمینی یا به تنهایی و یا به همراه نفت تشکیل کانسار (معدن) میدهند. که در هر دو صورت از نظر اقتصادی بسیار گران بها میباشد. درصورت همراه بودن با نفت، گازها در داخل نفت حل میشوند، و عمدتا نیز به همین صورت یافت می گردد و در این رابطه مولفه های فیزیکی مواد – حرارت و فشار مخزن تاثیرات مستقیم دارند و نهایتا درصورت رسیدن به درجه اشباع تجزیه شده و به لحاظ وزن مخصوص کم تر در قسمتهای فوقانی کانسار و بر روی نفت یا آب به شکل گنبدهای گازی (GAS DOME) قرار می گیرند.گاها درمخازن، گازهای محلول در آب نیز مشاهده شده است .
گاز متان در حرارت و فشار موجود درکانسارها متراکم نمی گردد بنابراین همیشه به صورت گاز باقی مانده ولی در مخازنی که تحت فشار بالا هستند به شکل محلول در نفت در می اید . سایر اجزای گاز طبیعی در مخازن نسبت به شرایط موجود در کانسار در فاز مایع یا فاز بخار یافت می شوند. گازهای محلول در نفت به مثابه انرژی و پتانسیل تولیدمخزن بوده و حتی المقدور سعی می گردد به روش هایی از خروج آن ها جلوگیری گردد ولی در هر حال بسیاری از گاز محلول در نفت در زمان استخراج همراه با نفت خارج می گردد .در سال های پیش از انقلاب در صد بالایی از آن از طریق مشعل سوزانده می شدو به هدر می رفت ولی در سالهای بعد تا به حال به تدریج و با اجرای طرح هایی من جمله طرح آماک از آن ها به عنوان تولیدات فرعی استحصالی از میادین نفت کشور به منظور تزریق به مخازن نفتی - تولید مواد خام شیمیایی و سوختی با ارزش استفاده میکنند.
استخراج گاز
در ایران گاز طبيعی خام را از دو نوع چاه استخراج می نمایند .
1 – چاه های مستقل گازی - از قبیل میادین گاز پارس جنوبی – نار و کنگان – خانگیران - تابناک- حوضه های شانون، هما، وراوي و ميدان گازى پازنان و غیره .
2 – چاه های نفت - از قبیل میادین اهواز – آغاجاری – مارون - گچساران – بی بی حکیمه -رامشير و غیره .
ترکیبات گاز طبیعی خام
1 - گاز طبيعی خام که از چاه های مستقل گازی استخراج می گردد و هنوز فرایندهای سرچاهی و پالایشی را طی نکرده است عمدتا از هيدروكربور متان به علاوه گاز اتان و همراه با هيدروكربورهای دیگر( سنگین و مایع) مانند پروپان – بوتان - و هيدروكربورهای سنگین تر يا چكيده نفتي (CONDENSATE) به علاوه بنزين طبيعي ( NATURAL GASOLINE) و همچنین مقداری از ناخالصی های غیر هیدروکربوری شامل بخار آب (H2O), كربن دي اكسيد(CO2) , كربن منواكسيد (CO), نيتروژن (N), هيدروژن سولفيد (H2S), هلیوم (He) كه درصد هر كدام بستگي به نوع مخازن دارد تشكيل شده است .
این چاه ها اصولا قادر به تولید در اندازه های تجاری بوده و محصول آنها با نام گاز غير همراه ( NON -ASSOCIATED GAS) نیز شناخته می گردند گازهای استخراجی از چاه های مستقل گازی یا نفت همراه ندارند و یا مقدارنفت همراه آن بسیار ناچیز می باشد.
گاز طبيعی خام استخراجی از چاه های مستقل گازی با خود مقداری شن - ماسه و آب شور به همراه دارد که قبل از ارسال به تاسیسات پالایشی در مجموعه تاسیسات سر چاهی و توسط ساینده ها از گاز جدا می گردند.
دستگاه های گرمکن موجود در نقاط مشخصی درطول خط لوله تا مرکز جمع آوری نیز مانع از انجماد بخار آّب موجود در گاز می گردند زیرا در صورت نبود این تجهیزات ترکیبات جامد و نیمه جامد هیدرات های گاز طبیعی احتمالی(کریستالهای یخ) در روند کار سیستم گردآوری ایجاد مشکلات عدیده می نمایند.
2 - گاز طبیعی خام از چاه های نفت نیز به دو صورت استخراج می گردد.
الف - در صورتی که گاز، محلول در نفت خام باشد گاز محلول (SOLUTION GAS ) نام دارد.
ب - در تماس مستقيم ولی جدا از نفت باشد گاز همراه (ASSOCIATED GAS) ناميده مي شود .
مشخصات و مزیت های گاز طبیعی
گاز طبیعی(متان – CH4) حاصل از عملیات فرآورش نهایی، دارای مشخصات بدون رنگ – بدون بو و سبک تر ازهوا می باشد. ارزش حرارتي يك گاز، مقدار حرارتي است كه در اثر سوختـن يك مترمكعب آن گاز ايـجاد مي شود که بدین ترتیب ارزش حرارتی هر متر مکعب متان تقریبا معادل ارزش حرارتی یک لیتر نفت سفید می باشد و به عبارت دیگر چنان چه یک فوت مکعب از آن سوزانده شود معادل با 252 کیلو کالری انرژی حرارتی آزاد می نماید که از این لحاظ در مقایسه با دیگر سوخت ها بسیار قابل توجه می باشد . هیدروکربن ها با فرمول عمومی CnH2n+2 اجزاء اصلی گاز طبیعی بوده و منابع عمده انرژی می باشند . افزایش اتم های کربن مولکول هيدروكربن را سنگین تر و ارزش حرارتی آن افزون تر می سازد. ارزش حرارتي هیدروکربن های متان و اتان از 8400 تا 10200 كيلو كالري به ازای هر مترمكعب آن ها مي باشد .
ارزش حرارتي هیدروکربن پروپان برابر با 22200 كيلو كالري به ازای هر مترمكعب آن مي باشد . ارزش حرارتي هیدروکربن بوتان برابر با 28500 كيلو كالري بازای هر مترمكعب آن مي باشد . گاز طبيعي شامل 85 درصد گاز متان و 12 درصد گاز اتان و 3 درصد گاز پروپان، بوتان، ازت و غيـره مي باشد
گاز طبیعی حاصل از میادین گازی سرخس حاوی متان بادرجه خلوص 98 درصد می باشد. ارجحیت دیگر گاز گاز طبیعی(متان – CH4) به سایر سوخت ها آن است که گاز طبيعي تميز ترين سوخت فسيلي است زیرا نه تنها با سوختن آن گاز سمي و خطرناك منواكسيد كربن توليد نمي گردد بلکه جالب است بدانیم که ماحصل سوخت این گاز غالبا آب به همراه حداقل میزان دیاكسیدكربن در مقایسه با تمام سوخت های فسیلی می باشد .
تفکیک گاز و نفت
گاز همراه با نفت
گازی که همراه نفت است الزاما باید از آن جدا شود تا نفت خالص و پایدار بدست آید. در صورتی که نفت و گاز استخراجی از چاه مستقیما به مخازن ذخیره نفت هدایت گردند.به علت سبک و فرار بودن گاز مقداری از آن از منافذ فوقانی مخزن ذخیره خارج شده و در ضمن مقداری از اجزای سبک و گران بهای نفت را هم با خود خارج میکند. از این رو نفت را پس از خروج از چاه و پیش از آنکه به مخزن روانه گردد به درون دستگاه تفکیک نفت و گاز هدایت میکنیم.
عملیات تفکیک گاز همراه از نفت خام اصولا با ابزار موجود در سر چاه و طی فرایندهای سرچاهی ، انجام مي شود .این عمل توسط دستگاهی بنام جداکننده سنتی که هیدرو کربورهای سنگین و مایع را از هیدروکربورهای سبک تر و گازی تفکیک می نماید صورت می گیرد. سپس اين دو هيدروكربن براي فرآورش بيشتر به مسیرهای مجزايي هدایت شده تا عملیات تصفیه ای لازم برروی آنها صورت گیرد.
این دستگاه به شکل یک استوانه قائم دربسته بوده که در آن با استفاده از نیروی گرانش ذرات گاز از هم باز و به اصطلاح منبسط میگردد، و در این ضمن از سرعت آن نیز کاسته میشود. وقتی فشار و سرعت گاز به مقدار زیادی کاهش یافت بخش انبوهی از گاز ، از نفت جدا میگردد. آنگاه گاز حاصل را توسط لوله به مخزن دیگری هدایت میکنند گازی که از دستگاه جدا کننده خارج میگردد، غالبا از نوع گاز تر بوده و حاوی مقدار زیادی بنزین سبک(طبیعی) نیز می باشد. بنزین سبک (طبیعی) به لحاظ آنکه دارا ی ارزش فراوانی می باشد الزاما باید در مراحل بعدی از گاز طبیعی جدا گردد .
عملیات تفکیک گاز همراه از نفت خام اصولا با ابزار موجود در سر چاه و طی فرایندهای سرچاهی ، انجام مي شود .این عمل توسط دستگاهی بنام جداکننده سنتی که هیدرو کربورهای سنگین و مایع را از هیدروکربورهای سبک تر و گازی تفکیک می نماید صورت می گیرد. سپس اين دو هيدروكربن براي فرآورش بيشتر به مسیرهای مجزايي هدایت شده تا عملیات تصفیه ای لازم برروی آنها صورت گیرد.
این دستگاه به شکل یک استوانه قائم دربسته بوده که در آن با استفاده از نیروی گرانش ذرات گاز از هم باز و به اصطلاح منبسط میگردد، و در این ضمن از سرعت آن نیز کاسته میشود. وقتی فشار و سرعت گاز به مقدار زیادی کاهش یافت بخش انبوهی از گاز ، از نفت جدا میگردد. آنگاه گاز حاصل را توسط لوله به مخزن دیگری هدایت میکنند گازی که از دستگاه جدا کننده خارج میگردد، غالبا از نوع گاز تر بوده و حاوی مقدار زیادی بنزین سبک(طبیعی) نیز می باشد. بنزین سبک (طبیعی) به لحاظ آنکه دارا ی ارزش فراوانی می باشد الزاما باید در مراحل بعدی از گاز طبیعی جدا گردد .
گاز محلول در نفت خام
در مواردی که گاز در نفت خام محلول است مقداری از آن به جهت ماهیت گاز و تحت تاثیر کاهش فشار موجود در سر چاه از نفت جدا می گردد و سپس این دو گروه از هيدروكربن ها براي فرآورش بيش تر هر یک به مجاری مخصوص به خود فرستاده مي شوند.
1– تفکیک مایعات گازی
این فرایند اولین مرحله از مجموعه عملیات پالایش گاز طبیعی خام می باشد . دربه عمل آوري مايعات گازطبيعي فرایندی سه مرحله ای وجود دارد. زیرا ابتدا مايعات (NGL) توسط جاذب NGL از گازطبيعي استخراج و سپس ماده جاذب طی فرایند دوم قابلیت استفاده مجدد (مکرر) را در فرایند ابتدایی کسب می نماید و نهایتا در فرایند سوم عناصر تشکیل دهنده و گران بهای اين مايعات نیز بايد از خودشان جدا سازی شده و به اجزای پایه ای تبدیل گردند . که این فرایند در يك نيروگاه فرآورش نسبتا متمركز به نام کارخانه گاز مایع بر روی مایعات حاصل انجام مي شود. بخش اعظم مايعات گازي درمحدوده بنزين و نفت سفيد مي باشد . ضمن آن که مي توان فرآورده هاي ديگری مانند حلال و سوخت جت و ديزل نيز از آن توليد نمود. مواد متشكله در مايعات گازطبيعي (NGL) عبارتند از :
1- 1 اتان - ماده ای است ارزشمند و خوراک مناسب جهت مجتمع های پتروشیمی و تبدیل آن به ماده ای با ارزش بیش تر به نام اتیلن و پلی اتیلن . گازطبیعی میدان پارس جنوبي حدودآ حاوی شش درصد اتان می باشد كه با جداسازي آن و ساخت اتيلن و پلی اتیلن مزيت های اقتصادی فراوانی براي کشورمان ايجاد مي شود. کاربردفناوری تفکیک اتان از مایعات گازی در ایران بسیار جدید است و هم اکنون در فازهای 4و5 پارس جنوبی بکارگرفته می شود .
1- 2 گاز مايع (LPG) – گاز مایع عمدتآ شامل پروپان و بوتان بوده که آن را می توان با پالایش نفت خام نیز بدست آورد. ضمنآ در فرايند شكست ملكولي (کراکینگ) نفت خام و يا فرايند افزايش اكتان بنزین (ریفرم کاتالیستی) نيز این ماده ارزشمند به صورت محصول جانبي حاصل مي شود . درصد پروپان و بوتان موجود در گاز مايع (LPG) که مصارف سوختی در خودرو (کم تر) و در منازل (بیش تر) دارد متغیر بوده به طوری که در فصل گرم پروپان کم تر و در فصل سرد پروپان بیش تر خواهد بود در فصل سرد افزايش در صد پروپان به علت سبک تر بودن ،باعث تبخير بهتر سوخت می گردد . معمولا درصد پروپان در گاز مايع بين 10 الي 50 درصد متغير است .
1- 3 كاندنسيت ( condensate) شامل ترکیبات سنگین تر از بوتان (C4H10) – مولکول هایی دارای اتم های کربن بیش تر و حالت مایع درشرایط اتمسفر را شامل می گردند. این ترکیبات را می توان به منظور صادرات پس از تثبیت فشار بخار و تنظیم نقطه ی شبنم طبق مشخصات اعلام شده متقاضی (خریدار) به مخازن انتقال یافته و به محض تکمیل ظرفیت مخزن صادر شوند.
ولی این گروه از هیدرکربورها به لحاظ ارزشمندی بيش تری که نسبت به دیگر محصولات جدا شده دارند مقرون به صرفه است كه طی فرایند دیگری در پالایشگاه کاندنسیت به سوخت هایی تبدیل گردد که تا کنون در پالایشگاه های نفت از پالایش نفت خام حاصل می گردید ولی این بار همراه با مزیت هایی که خواهد آمد . با توجه به این که پالايشگاه 500 ميليون دلاری كاندنسيت (مايعات گازي) در امارات متحده عربي بخشی ازخوراك مورد نیاز خود را از ایران تامین می نماید و حجم فراوان مايعات گازي که با بهره برداري از فازهاي پارس جنوبي و دیگر پالایشگاه های گاز کشور حاصل می گردد، احداث پالايشگاه هاي کاندنسیت با امکاناتی شامل يك برج تقطيرو چند فرآيند تصفيه و ريفرمينگ كاتاليستي بنا به مزیت های موجود در ذیل بسيار حائز اهمیت می باشد :
1 - توليد بنزين بيش از دو برابر بنزين توليدي در پالايشگاه های نفت.
2 - بدون تولید اندکی از نفت كوره و طبعا رفع مشكلات ناشي از توليد اين فراورده ضمن آنکه باقي مانده هاي تقطير مایعات گازی نیز به محصولات ميان تقطير و سبک تبديل می گردد .
3 – در ازای تخصیص نيمي از تجهيزات موجود در پالايشگاه هاي نفت خام به پالايشگاه كاندنسيت می توان محصولات با ارزش بيش تري توليد نمود .
4 - هزينه توليد هر واحد محصول دراين نوع پالايشگاه، بسيار پايين تراز پالايشگاه نفت خام است.
5 - ميزان سرمايه گذاري در مقایسه بااحداث پالايشگاه نفت خام حدوداً به نصف می رسد.
6 - درصورتي كه مجموعه مايعات گازي توليدي كشور به توليد بنزين و فراورده هاي ديگر اضافه شود، تا سال 1390 نيازي به واردات بنزين نخواهد بود
درحال حاضر کلیه مايعات گازي تولیدی در دو بخش صنايع پتروشيمي و پالايشگاه ها جهت خوراک مورد استفاده قرارگرفته و بخش سوم آن نيز صادر می گردد . مایعات گازی حاصل از پالایش گازهای ترش نیز ترش بوده و حاوی درصد فراوانی از هيدروژن سولفيد و مركپتان می باشد . بنابراين بعد از تقطير و تهيه فراورده ها، نياز به فرايندهاي پالايشي جهت زدودن و یاکاستن از میزان گوگرد و مركپتان موجود دارند .
هم اکنون پالايشگاه قدیمی مايعات گازي در بندرعباس روزانه 260 هزار بشکه نفت خام و 20 هزار بشکه مايعات گازى را فرآورش می کند . احداث پالايشگاه جدید مايعات گازي در بندرعباس به شرکت سرمايه گذاري نفت سپرده شده و مطالعات آن در حال انجام است. پالايشگاه جديد مايعات گازي در بندرعباس و با ظرفيت 360 هزار بشکه احداث می گردد . و تا کنون طراحي بنيادي و اخذ دانش فني آن طبق برنامه توسط شرکت ملي مهندسي و ساختمان نفت به پایان رسیده است .
قدیمی ترین پروژه از این دست پروژه واحدهای تقطیر مایعات گازی پالایشگاه گاز شهید هاشمی نژاد(خانگیران) است که پیشینه 20 ساله دارد . درآن زمان پیشنهاد داده شد که مایعات تولیدی از میادین شمال شرقی( خانگیران )در واحدهای تقطیر به فرآورده های نفتی هم چون حلال های ویژه نفتی ، نفتا ، نفت سفید و گازوئیل مرغوب تبدیل شود. پروژه واحدهای تقطیر مایعات گازی خانگیران مورد تایید برنامه ریزی تلفیقی شرکت ملی نفت ایران نیز قرارگرفت . شرکت ایتالیایی I.M.S در سال 1380طی یک مناقصه مسئولیت ساخت واحدهای تقطیر را بدست گرفت . این شرکت در همان سال (1380 ) مشغول ساخت دستگاه های مربوطه شد .
2- حذف دي اكسيدكربن و سولفور
بعد از جداسازي مایعات گازی از گاز طبیعی خام دومین قسمت از فرآورش گاز نیز صورت می گیرد که شامل جداسازي دي اكسيد كربن و سولفيد هيدروژن است. گازطبيعي بسته به موقعیت چاه مربوط، مقادير متفاوتی از این دو ماده را شامل می گردد.
فرایند تفکیک سولفيد هيدروژن و دي اكسيد كربن از گازترش، شيرين كردن گاز ناميده مي شود. سولفيد هيدروژن و دي اكسيد كربن را می توان سوزاند و از گوگرد نیز صرف نظر نمود ولی این عمل باعث آلودگی شدید محیط زیست می گردد . با توجه به اینکه سولفور موجود در گاز عمدتآدر ترکیب سولفيد هيدروژن (H2S )قرار دارد؛
حا ل چنانچه میزان سولفيد هيدروژن موجود از مقدار 7/5 میلی گرم در هر متر مکعب گازطبيعي بیش تر باشد به آن گاز ترش اطلاق می گردد. وچنانچه از این مقدار کم تر باشد نیاز به تصفیه نمی باشد.
سولفور موجود درگازطبيعي به علت دارا بودن بوي زننده و تنفس های مرگ آور و عامل فرسایندگی خطوط لوله انتقال، گاز را غیر مطلوب و انتقال آن را پر هزینه می سازد. تکنیک های مورد استفاده در فرايند شيرين سازی گاز ترش موسوم به «فرايند آمين» که متداول ترین نوع در عملیات شیرین سازی می باشد تشابه فراوانی با فرايندقبل( جاذب NGL) و فرایند بعدی خود یعنی نم زدايي توسط گلايكول دارند . مواد مورد استفاده دراین فرایند انواع محلول هاي آمين می باشد. دراین نوع فرایندها اغلب از دو محلول آمين به اسامی : مونو اتانول آمين (MEA) و دي اتا نو ل آمين (DEA ) استفاده می گردد.
گاز ترش از ميان برجی که با محلول آمين پر شده است جریان داده می شود .تشابه خواص ملکولی محلول آمین با سولفور موجود در سولفید هیدروژن باعث می گردد تا بخش عمده ای از مواد سولفوره جذب محلول گردد و سپس این محلول با شرکت در فرایند ثانوی ضمن جداسازی از سولفید هیدروژن جذب شده مجددا قابل بهره برداری در فرایند ابتدایی می گردد . روش دیگری در رابطه با شيرين سازي گاز ترش با استفاده از جاذب هاي جامد براي جداسازي دي اكسيدكربن و سولفيد هیدروژن نیز وجود دارد. دي اكسيدكربن حاصل از فرایند از طریق مشعل وارد محیط شده و طبعآ آلودگی هایی از خود به جا می گذارد که اجتناب ناپذیر می باشد . ولی سولفيد هیدروژن حاصل از فرایندقبل پس از انتقال به واحد گوگرد سازی با شرکت در فرایندی کاتالیستی و با واکنش های گرمایی به نام فرایند کلاوس سولفور موجودرا به صورت مایع آزاد می نماید. مایع حاصل بعد ازانتقال به واحددیگری و بعد از عملیات دانه بندی و انبار می شود این فرایند تا 97 درصد سولفور موجود در گاز طبیعی را باز یافت می نماید. این ماده که سولفور پایه نامیده می شود به شکل پودر زرد رنگ بوده و آن را می توان داخل محوطه پالایشگاه یا خارج از آن مشاهده نمود. البته نظر به نیازبازار جهانی ، سولفور موجود بعد از استخراج و تصفیه و آماده سازی کامل جزو اقلام صادراتی محسوب و جداگانه به بازار عرضه می گردد .
انواع گاز طبیعی
الف :گاز ساختگی یا مصنوعی (SUBSTITUTE NATURAL)
گاز ساختگی را می توان مانند گاز سنتز از گازسازی زغال سنگ و یا گازرسانی مواد نفتی بدست اورد ارزش گرمایی این گاز در مقایسه با گاز سنتز بسیار بالاتر است چون مانند گاز طبیعی بخش عمده آن را گاز متان تشكیل می دهد. گاز ساختگی را می توان با روش لورگی نیز بدست آورد.
ب: گاز سنتز (SYNTHESIS GAS)
گاز سنتز گازی است بی بو ، بی رنگ و سمی كه در حضور هوا و دمای ۵۷۴ درجه سانتیگراد بدون شعله می سوزد. وزن مخصوص گاز سنتز بستگی به میزان درصد هیدروژن و كربن منواكسید دارد از گاز سنتز می توان به عنوان منبع هیدروژن برای تولید آمونیاك ،متانول و هیدروژن دهی در عملیات پالایش و حتی به عنوان سوخت استفاده كرد گاز سنتز از گاز طبیعی ، نفتا، مواد سنگین و زغال سنگ بدست می آید . معمولا برای تولید هر یك تن گاز سنتز كه در آن نسبت مولی H۲/CO=۱ باشد ، به ۰/۵۵ تن متان نیاز است . در صورتی كه این نسبت ۳ باشد ۰/۴۹ تن متان لازم خواهد بود. تهیه گاز سنتز از منابع هیدروكربورها امكان پذیر است كه به شرح زیر خلاصه می شود:
۱- تهیه گاز سنتز از زغال سنگ در فرایند تهیه گاز سنتز از زغال سنگ و یا گازی كردن زغال سنگ بخار آب و اكسیژن در دمای ۸۷۰ درجه سانتیگراد و فشار ۲۷ اتمسفر با زغال سنگ تركیب می شود محصول حاوی ۲۲.۹ درصد هیدروژن ۴۶.۲ درصد كربن منو اكسید ،۷.۸ درصد كربن دی اكسید ، ۲۲.۵ درصد آب و ۰.۶ درصد كربن متان و نیتروژن است پس از جداسازی گاز كربن دی اكسید ، محصول برای فروش از طریق خطوط لوله عرضه می شود.
۲- تهیه گاز سنتز از مواد سنگین نفتی، مواد سنگین نفتی با اكسیژن ( نه هوا) در دمای ۱۳۷۰ درجه سانتیگراد و فشار ۱۰۲ اتمسفر تركیب شده و گاز سنتز تولید می كند.۳- تهیه گاز سنتز از نفتا، نفتا با بخار آب در مجاورت كاتالیست نیكل در دمای ۸۸۵ درجه سانتیگراد و فشار ۲۵ اتمسفر تركیب وگاز سنتز حاصل می شود.۴- تهیه گاز سنتز از گاز طبیعی ،این روش كه در جهان متداول تر است در در دو مرحله كراكینگ و خالص سازی ، گاز طبیعی به گاز سنتز تبدیل می گردد.در این روش از كبالت ، مولیبدیم و اكسید روی به عنوان كاتالیست استفاده می شود. محصول نهایی حاوی ۸۳.۸ درصد هیدروژن ، ۱۴.۸ درصد كربن منواكسید ۰.۱ درصد كربن دی اكسید و مقداری متان نیتروژن و بخار آب است. فرایند تهیه گاز سنتز از زغال سنگ در شكل نشان داده شده است.
ج: گاز شهری (TOWN GAS)
اصطلاحا به گازی گفته می شود كه از طریق خط لوله از یك مجتمع تولید گاز به مصرف كنندگان تحویل می شود . گاز شهری یا از زغال سنگ و یا از نفتا تولید و در مناطقی مصرف می شود كه یا گاز طبیعی در دسترس نباشد و یا زغال سنگ ارزان به وفور یافت شود تركیب گاز شهری: هیدروژن %۵۰، متان%۲۰ تا %۳۰، كربن منواكسید %۷ تا %۱۷، كربن دی اكسید%۳، نیتروژن %۸، هیدروكربورها %۸ علاوه بر این ناخالصی های دیگری مانند بخار آب ، امونیاک ، گوگرد، اسید سیانیدریك نیز در گاز شهری وجود دارد. به گاز شهری گاز زغال سنگ و یا گاز سنتز نیز می گویند. در ایران گازی كه از طریق خط لوله به مشتركین در شهرها عرضه می گردد گاز طبیعی است و تركیب آن مشابه گاز شهری نیست.
د: گاز شیرین (SWEET GAS)
گازشیرین گازی است كه هیدروژن سولفید و كربن دی اكسید آن گرفته شده باشد.
س: گاز طبیعی (NATURAL GAS)
گاز طبیعی عمدتا از هیدروكربوها همراه با گازهایی مانند كربن دی اكسید ، نیتروژن و در بعضی از مواقع هیدروژن سولفید تشكیل شده است بخش عمده هیدروكربورها را گاز متان تشكیل می دهد و هیدروكربورهای دیگر به ترتیب عبارتند از اتان ، پروپان ، بوتان، پنتان و هیدروكربورهای سنگین تر ناخالصی های غیرهیدروكربوری نیز مانند آب ، كربن دی اكسید ، هیدروژن سولفید و نیتروژن در گاز طبیعی وجود دارد. گاز چنانچه در نفت خام حل شده باشد گاز محلول (SOLUTION GAS ) نام دارد و اگر در تماس مستقیم با نفت از گاز اشباع شده باشد گاز همراه (ASSOCIATED GAS) نامیده می شود.
گاز غیر همراه ( NON-ASSOCIATED GAS)از ذخایری كه فقط قادر به تولید گاز به صورت تجاری باشد استخراج می شود در بعضی موارد گاز غیر همراه حاوی بنزین طبیعی و یا چكیده نفتی
( CONDENSATE) استخراج می شود كه حجم قابل توجهی از گاز را از هر بشكه هیدروكربور بسیار سبك آزاد می كند.
ش: گاز طبیعی فشرده ( COMPRESSED NATURAL GAS)
گاز طبیعی عمدتا از متان تشكیل شده است و دراكثر نقاط جهان یافت می شود.گاز طبیعی را می توان از طریق خط لوله و یا به صورت گاز طبیعی مایع شده (LNG) با نفتكش حمل نمود. از گاز طبیعی فشرده و یا به اختصار سی ان جی می توان در اتومبیل های احتراقی به عنوان سوخت استفاده كرد در حال حاضر حدود یك میلیون وسیله نقلیه در جهان با گاز فشرده حركت می كنند. در ایتالیا در مقیاس وسیعی از سی ان جی استفاده می شود و در زلاندنو و آمریكای شمالی نیز استفاده از گاز طبیعی فشرده رواج دارد.
تركیبات گاز طبیعی متفاوت است و بستگی به نوع میدان گازی دارد كه از ان بدست امده است. ناخالصی ها شامل هیدروكربورهای سنگین ، نیتروژن ، دی اكسید، اكسیژن و هیدروژن سولفید می باشد. در اتومبیل گاز طبیعی فشرده باید در مخزن سنگین و بزرگ و در فشاری برابر ۲۲۰ اتمسفر ذخیره گردد. البته از لحاظ میزان ذخیره و ارزش حرارتی سی ان جی كه حدود ۸/۸ هزار ژول /لیتر است ( در مقایسه بنزین حدود ۳۲ هزار ژول می باشد مسافتی كه اتومبیل می پیماید محدود خواهد بود. )علاوه بر این به علت محدودیت تعداد ایستگاه های سوخت گیری، اتومبیل باید به نحوی طراحی شود كه علاوه بر سی ان جی بتواند از بنزین هم استفاده نماید.
مزایای سی ان جی به شرح زیر است:۱- موتور در هوای سرد به راحتی روشن می شود.۲-سی ان جی، اكتان بسیار بالایی دارد.۳- تمیز می سوزد و ته نشین كمتری در موتور ایجاد می كند.۴- هزینه تعمیراتی موتور كمتر است.۵- مواد آلاینده ناچیزی از اگزوز خارج می گردد.
معایب سی ان جی به شرح زیر است:
۱- چون به صورت گاز وارد موتور می شود هوای بیش تری در مقایسه با بنزین جایگزین می كند و در نتیجه كارایی حجمی پایین تری دارد.
۲- مسافت كوتاه تری در مقایسه با اتومبیل های بنزین طی می كند مگر انكه موتور بتواند علاوه بر گاز از بنزین هم استفاده نماید.
۳- قدرت موتور اتومبیل های گاز سوز روی هم رفته ۱۵ درصد كمتر از اتومبیل های بنزین سوز است.
۴- ساییدگی نشیمن گاه شیر كه بستگی به میزان رانندگی دارد بیش تر است.
۵- خطر بیشتر آتش سوزی در هنگام تصادف در مقایسه با اتومبیل های بنزینی ( البته تاكنون در سوابق ایمنی خطر بیشتر ثابت نشده است) در ایران طرح گاز سوز كردن خودروها یا استفاده از گاز طبیعی فشرده یكی از برنامه های اساسی شركت ملی گاز ایران است در شهرهای شیراز ، مشهد و تهران چندین جایگاه تحویل سوخت با تاسیسات و دستگاه های جانبی و كارگاه تبدیل سیستم خودروها از بنزین سوز به گاز سوز احداث شده و مورد بهره برداری قرار گرفته است و عملیات اجرایی برای ساخت تعداد دیگری ایستگاه در دست اجرا قرار دارد.
الف: مایعات گاز طبیعی (NATURAL GAS LIQUIDS)
مایعات گاز طبیعی معمولا همراه با تولید گاز طبیعی حاصل می شود. مایعات گازی (Gas liquids) نیز مترادف مایعات گاز طبیعی می باشد. مایعات گاز طبیعی را نباید با گاز طبیعی مایع و یا ال ان جی اشتباه كرد مواد متشكله در مایعات گاز طبیعی عبارت است از اتان ، گاز مایع ( پروپان و بوتان ) و بنزین طبیعی (natural gasoline) و یا كاندنسیت ( condensate) كه درصد هر كدام بستگی به نوع گاز طبیعی و امكانات بهره برداری دارد.
در سال ۱۹۹۶ كل تولید مایعات گاز طبیعی در جهان بالغ بر روزانه ۵.۷ میلیون بشكه بوده كه از این مقدار تولید اوپك در حدود ۲.۶ میلیون بشكه در روز گزارش شده است.
ب: گاز طبیعی مایع ( Liquefied natural gas LNG)
گاز طبیعی عمدتا از متان تشكیل شده است و چنانچه تا منهای ۱۶۱ درجه سانتیگراد در فشار اتمسفر سرد شود به مایع تبدیل می شود و حجم ان به یك ششصدم حجم گاز اولیه كاهش می یابد در نتیجه حمل آن در كشتی های ویژه به مراكز مصرف امكان پذیر می شود برای مایع كردن گاز متان می توان آن را تا ۲/۵ درجه سانتیگراد زیر صفر خنك نمود و تحت فشار ۴۵ اتمسفر به مایع تبدیل كرد این روش از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است ولی از طرف دیگر حمل ان تحت فشار زیاد احتیاج به مخازن بسیار سنگین با جدار ضخیم دارد كه امكان پذیر نیست و از نظر ایمنی توصیه نمی شود در نتیجه در فرایند تولید گاز طبیعی مایع ، فشار آن رابه اندكی بیش از یك اتمسفر كاهش می دهند تا حمل آن آسان باشد.
اولین محموله گاز طبیعی مایع یا به اختصار ال ان جی به صورت تجاری در سال ۱۹۶۴ از الجزایر به بریتانیا حمل شد و از ان هنگام امكانات بندری و ذخیره سازی در بنادر بارگیری و تخلیه و همچنین ساخت كشتی های ویژه حمل ال ان جی احتیاج به سرمایه گذاری هنگفتی دارد در حالی كه قیمت فروش گاز طبیعی مایع در حال حاضر در سطح نازلی است لذا فروشنده و خریدار باید قبلاً نسبت به انعقاد یك قرارداد طولانی ۱۵ الی ۲۰ ساله نحوه قیمت گذاری و سایر شرایط توافق لازم را به عمل آورند.
در تولید گاز مایع چهار مرحله عمده وجود دارد:
۱- جداسازی ناخالصی ها كه عمدتا از كربن دی اكسید و در برخی از موارد تركیبات گوگردی تشكیل شده است.
۲- جداسازی آب كه اگر در سیستم وجود داشته باشد به كریستال های یخ تبدیل شده و موجب انسداد لوله ها می گردد.۳- تمام هیدروكربورهای سنگین جدا شده و تنها متان و اتان باقی می ماند.
۴- گاز باقی مانده تا ۱۶۰ درجه سانتی گراد سرد شده و به حالت مابع در فشار اتمسفر تبدیل می شود. گاز طبیعی مایع در مخازن ویژه عایق كاری شده نگهداری و سپس برای حمل به كشور مقصد تحویل كشتی های ویژه سرمازا( CRYOGENIC TANKERS) می گردد. در حین حمل معمولا بخشی از گاز تبخیر شده به مصرف سوخت موتور كشتی می رسد. در بندر مقصد گاز طبیعی مایع تخلیه می گردد تا هنگام نیاز به مصرف برسد قبل از مصرف گاز طبیعی مایع مجدداً به گاز تبدیل می شود. در فرایند تبدیل مجدد به گاز سرمای زیادی آزاد می شود كه می توان از این سرما مثلا برای انجماد موادغذایی و یا مصارف دیگر تجاری استفاده كرد .
ج:گاز غیر همراه (NON-ASSOCIATED GAS)
گاز غیر همراه از میادینی كه تنها تولید گاز از انها به صورت اقتصادی امكان دارد استخراج می شود به گاز استخراج شده از میادین نفت میعانی كه درصد گاز حاصله از هر بشكه هیدروكربورهای مایع شبكه خیلی زیاد است نیز گاز غیر همراه می گویند.
ذ: گاز مایع (LPG)
مایع و یا به اختصار ال پی جی از پروپان و بوتان تشكیل شده است گازی كه در سیلندر نگهداری می شود و در منازل مورد استفاده قرار می گیرد همان گاز مایع و یا مخلوط پروپان و بوتان است. گاز مایع را می توان از سه منبع بدست آورد:
۱- گاز طبیعی غیر همراه گاز ترو ترش از میدان گاز طبیعی را پس از خشك كردن و گوگردزدایی می توان تفكیك كرد و پروپان و بوتان را بدست آورد.
۲- گاز طبیعی همراه پس از تفكیك و پالایش گاز طبیعی همراه با نفت خام نیز می توان پروپان و بوتان آن را جدا نمود.
۳- نفت خام بخشی از پروپان و بوتان در نفت خام باقی می ماند كه می توان آن را با پالایش نفت خام بدست آورد همچنین در فرایند شكستن ملكولی و یا فرایند افزایش اكتان بنزین نیز ، پروپان و بوتان به صورت محصول جانبی حاصل می شود. در آمیزه گاز مایع درصد پروپان و بوتان بسیار مهم است در تابستانها كه هوا گرم است درصد بوتان را اضافه می كنند ولی در زمستان با افزایش میزان پروپان در حقیقت به تبخیر بهتر آن كمك می نمایند معمولا درصد پروپان در گاز مایع بین ۱۰ الی ۵۰ درصد متغیر است .
چ: كلاهك( CAG CAP)
) حجمی از لایه مخزن در اعماق زمین را كلاهك گاز و
یا گنبد گاز (GAS DOME) نامیده اند
كه در آن گاز در بالای نفت جمع شود. معمولا مرتفع ترین ،
یا یكی از مرتفع ترین مناطق لایه مخزن محسوب می گردد.
د: گاز كلاهك گاز (GAS CAP GAS)
گاز كلاهك به گازی گفته می شود كه در كلاهك گاز محبوس
شده باشد.
در جهان روزانه بیش از ۵ میلیون بشكه گاز مایع مصرف می شود مصارف گاز مایع در كشورهای مختلف متفاوت است متوسط درصد مصرف آن طی دهه ۱۹۹۰ در جهان در بخش های مختلف به شرح زیر است:
تجاری و خانگی %۶۰، صنایع شیمیایی %۱۵، صنعتی %۱۵، خدماتی %۵، تولید بنزین%۵ هر تن متر یك پروپان معادل ۱۲.۸ بشكه و بوتان برابر ۱۱.۱ بشكه است. گاز مایع را با كامیون های مخصوص خط لوله و یا كشتی های ویژه ای كه برای همین منظور ساخته شده است حمل می نمایند.
الف: گاز مشعل (FLARE GAS)هیدروكربورهای سبك ممكن است به صورت گاز از شیرهای ایمنی در دستگاه های بهره برداری ، پالایشگاه ها و یا مجتمع های پتروشیمی ، گذشته و از طریق مشعل سوزانده شود چنانچه یكی از واحدهای پالایشگاه به علت بروز اشكالاتی در سیستم برق یا آب سرد كننده از كار بیفتد لازم است كه مقادیر خوراك مجتمع و یا محصولات پالایشگاه از طریق دودكش به مشعل هدایت و سوزانده شود تا از خطرات احتمالی جلوگیری شود. در مجتمع های بزرگتر و مجهزتر معمولا دستگاه های بازیاب نصب شده كه می توان در مواقع اضطراری بخشی از مایعات و یا گازها را به انجا هدایت كرد و از وسوختن آنها جلوگیری نمود.
ب: گاز همراه (ASSOCIATED GAS) گاز همراه یا به صورت محلول در نفت خام است كه در مراحل بهره برداری از نفت خام جدا می شود و یا به ص
كشف مقدار زيادي هيدرات گاز در دامنه شمالي آلاسكا و پايين خليج جنوب شرقي ايالات متحده امريكا،اين ايده را قوت مي بخشد كه هيدراتهاي گاز،منبع بسيار مهم انرژي در آينده محسوب ميشوند.گرچه،ابتدا مسائل بسيار مهم تكنيكي و فني بايد حل شود تا بتوان هيدرات هاي گاز را به عنوان يك منبع انرژي مهم در جهان،معرفي كرد.هيدرات هاي گاز به طور طبيعي به شكل مواد كريستالي كه از آب و گاز تشكيل شده،هستند.در هيدرات ها، يك شبكه جامد آب،ملكول هاي گاز را در يك ساختار قفس مانند در خود جاي مي دهند.هيدرات هاي گاز بيشتر در نواحي يخ زده و قطبي و زير دريا در لايه هاي رسوبي وجود دارند.
درحالي كه،متان،پروپان و ديگر گازها مي توانند در ساختار قفس مانند محبوس شوند،اما احتمال تشكيل هيدرات متان بسيار بيشتر است.ميزان متان محبوس شده در هيدرات هاي گاز بسيار زياد است و تخمين ميزان آن بيشتر حدسي و فرضي است .به نظر مي رسد كه ميزان گاز در ذخاير هيدرات جهان بسيار بيشتر از حجم منابع ديگر انرژي هاست.گرچه تا به حال در مورد دسترسي و توليد اين هيدرات هاي گاز تحقيق و پژوهش بسياري صورت نگرفته است.هدف اوليه پژوهش هاي مربوط به هيدرات هاي گاز، بررسي پارامترهاي زمين شناختي است كه ايجاد هيدرات هاي گاز را در كنترل دارد.هدف ديگر، ارزيابي حجم گاز طبيعي ذخيره شده، درون انباشته هاي جهاني هيدراتهاي گاز است.
ورت جداگانه از نفت خام اشباع شده حاصل می شود .
هيدرات هاي گاز نواحي يخ زده و قطبي
به نظر مي رسد كه هيدرات هاي گاز ،در حوزه غرب سيبري وجود دارند و تصور مي شود كه در ديگر نواحي قطبي شمال روسيه،مثل ايالت تيمان-پچورا،كراتن شرق سيبري و شمال شرقي سيبري و نواحي كامچاتكا نيز وجود داشته باشند.هيدرات هاي گازدر نواحي قطبي شمال آلاسكا و ايالت هاي شمالي آمريكا نيز وجود دارند. از شواهد غير مستقيمي كه نتيجه حفاري چاه در اين نواحي بود به وجود هيدرات هاي گاز در دامنه شمالي آلاسكا پي برده شد و احتمال حضور لايه هاي متعدد هيدرات هاي گاز در ناحيه خليج پرودهو (Prudhoe) و حوزه هاي نفتي رودخانه كوپاروك را تأ ئيد مي كند.در يك پنجم از چاه هاي حفاري شده در ناحيه ي دلتاي مكنذي وجود هيدرات هاي گاز تأييد شده است و بررسي چاه هاي جزاير قطبي نشان مي دهد كه در نواحي قطبي، هيداراتهاي گاز در اعماق 130 تا 2000 متر وجود دارند.
هيدراتهاي گاز دريايي
وجود هيدراتهاي گاز در نواحي دريايي، عمدتاً نتيجه بازتاب غيرعادي لرزه هاي است كه از محدوده منطقه ويژه مرزي هيدراتهاي گاز مي آيد.اين بازتابها عمدتاً به نام بازتاب تحريكي انتهايي ياBSR خوانده مي شوند.BSR ها در اعماق 100 تا 1100 متري از سطح دريا، نقشه برداري شده اند.هيدرات هاي گاز در لايه هاي رسوبي خليج مكزيك،بخش دريايي حوزه رودخانه Eel در كاليفرنيا،درياي سياه،درياي خزر و درياي Okhotsk پيدا شده اند.همچنين،هيدراتهاي گاز در اعماق بيش تر زير سطحي در خليج جنوب شرقي امريكا، Black Kidge در خليج مكزيك،حوزه كاسكاديا نزديك اوريگان،كانال امريكاي مركزي،درياي پروودرنواحي شرقي و غربي ژاپن نيز كشف شده اند.
ارزيابي منابع هيدرات گاز
از آنجا كه هيدرات هاي گاز در نواحي قطبي و در لايه هاي رسوبي دريايي وجود دارند،مي توانند يك منبع انرژي بالقوه محسوب شوند.پيش بيني هاي جهاني براي ميزان گاز طبيعي موجود در لايه هاي هيدرات گاز از 1020/5 تا 1062/1 تريليون فوت مكعب براي نواحي قطبي و از 1051/1 تا 1087/2 تريليون فوت مكعب براي لايه هاي رسوبي اقيانوسي است.پيش بيني هاي انتشار يافته در مورد منابع هيدراتهاي گاز نشان دهنده نوسانات قابل ملاحظه اي است. آخرين پيش بيني ها از ميزان متان در انباشته هاي جهاني هيدراتهاي گاز حدود 1057 تريليون فوت مكعب است اما به نظر ميرسد كه لايه هاي رسوبي اقيانوسي داراي منابع بيش تر و بزرگ تري از گاز طبيعي هستند تا لايه هاي رسوبي قاره اي.هدف اصلي كار ارزشيابي و تخمين در مؤسسه پژوهشي زمين شناختي امريكا،تخمين زدن منابع هيدرات گاز در امريكا هم در نواحي ساحلي و هم در نواحي دريايي است.
ارزيابي هيدرات هاي گاز براساس يك برنامه تجزيه و تحليلي، ايالت به ايالت انجام مي شود.ما تمامي هيدرات هاي گاز را بدون توجه به مسائل فني آن ها،تعريف،توصيف و ارزيابي مي كنيم.بنابراين،اين ارزيابي،تنها با حجم منابع هيدرات هاي گاز موجود مربوط است،يعني ميزان گازي كه درون هيدرات هاي گاز بدون در نظر گرفتن بازيافت آن وجود دارد.
در يك روش تجزيه و تحليلي،انباشته هاي بالقوه هيدروكربن، براساس خصوصيات زمين شناختي شان گروه بندي مي شوند سپس شرايط زمين شناختي بروز هيدروكربن ها الگوبرداري مي شود. در اين روش ارزشيابي،زمين شناسان، در مورد عوامل زمين شناختي لازم براي تشكيل انباشته هاي هيدروكربن و عوامل زمين شناختي تعيين كننده اندازه آنها،بحث مي كنند.در يك ارزيابي،11 حوزه هيدرات گاز،در 4 ايالت نفتي دريايي و ساحلي كشف و براي هر حوزه ميزان هيدرات هاي گاز تخمين زده شد.پيش بيني هاي انجام شده براي هر كدام از اين 11 حوزه جمع آوري شدند تا كل منابع هيدرات گاز در ايالات متحده آمريكا تخمين زده شود.منابع موجود گاز درون هيدراتها در ايالات متحده امريكا بين 765/112 تا 110/676 تريليون فوت مكعب گاز است. گرچه اين آمار،همراه با درصد بالايي از شك و ترديد است،اما نشان دهنده ميزان بسيار زيادي گاز ذخيره شده در هيدرات هاي گاز هستند.ارزش كلي هيدرات هاي گاز محاسبه شد ه در امريكا حدود 222 تا 320 تريليون فوت مكعب گاز است.لازم به ذكر است كه حفاري هاي پژوهشي دريايي كه اخيراً درون منطقه ويژه اقتصادي امريكا در امتداد ناحيه شرقي اين كشور انجام شده است،وجود مقادير قابل توجهي از متان ذخيره شده را به عنوان هيدرات گاز جامد و گاز آزاد حبس شده زير هيدرات هاي گاز،تأييد مي كند.
توليد گاز از هيدرات هاي گاز
روشهاي پيشنهاد شده بازيافت گاز از هيدراتها معمولاً شامل تفكيك كردن يا ذوب كردن هيدراتهاي گاز به روشهاي زير است:1)گرم كردن مخزن براي دماي تشكيل هيدرات 2)كاهش فشار مخزن زير موازنه هيدرات 3)تزريق يك مهاركننده مثل متانول يا گليكول درون مخزن براي كاهش شرايط تثبيت هيدرات.البته در حال حاضر، بازيافت گاز از هيدرات ها به تعويق انداخته ميشود چون هيدرات ها معمولاً در نواحي خشن قطبي و نواحي عميق دريايي گسترده شده اند.
اخيراً از يك سري مدل هاي تحريك گرمايي ساده هم براي ارزيابي توليد هيدرات گاز از آب گرم و جريانهاي بخاري استفاده شده است كه نشان مي دهد،گاز را مي توان از هيدرات ها به ميزان كافي توليد كرد به صورتي كه هيدرات هاي گاز به يك منبع قابل بازيافت تكنيكي تبديل شوند،گرچه هزينه زياد اين تكنيك هاي بازيافت پيشرفته گاز،جلوي بازيافت را مي گيرد. استفاده از مهاركننده هاي هيدرات گاز براي توليد گاز از هيدراتها از لحاظ فيزيكي امكان پذير است،گرچه،استفاده از حجم هاي زياد مواد شيميايي مثل متانول هزينه اقتصادي و زيست محيطي بالايي دارد.از ميان تكنيكهاي مختلف توليد گاز طبيعي از هيدراتها،اقتصادي ترين و به صرفه ترين روش،طرح فشار زدايي است.
حوضه گازي Messoyakha در بخش شمالي حوزه غرب سيبري اغلب به عنوان يك مثال از توليد گاز از انباشته هاي هيدروكربن مورد استفاده قرار مي گيرد. از تمامي اطلاعات زمين شناختي براي تأييد حضور هيدرات هاي گاز در قسمت بالايي اين حوزه استفاده شده است.پيشينه توليد گاز از هيدرات هاي اين حوزه نشان مي دهد كه هيدرات هاي گاز يك منبع توليدي فوري از گاز طبيعي هستند و توليد را ميتوان با روشهاي هميشگي شروع و حفظ كرد. توليد طولاني مدت از بخش هيدرات گاز حوضه Messoyakha با برنامه ساده فشارزدايي قابل دسترسي است.توليد از بخش پاييني گاز آزاد اين حوزه در سال 1969 آغاز شد.گرچه در سال 1971،فشار مخزن از ميزان مورد انتظار انحراف پيدا كرد.اين انحراف به آزادسازي گاز آزاد از هيدراتهاي تفكيك يافته گاز نسبت داده ميشود.از اين حوزه تا به حال حدود 36 درصد (حدود 183 ميليارد فوت مكعب) گاز برداشت شده است.گرچه برخي محققان معتقدند كه گاز توليد شده از هيدرات ها نبوده است.
فعاليت هاي پژوهشي بين المللي
در دو سال گذشته،مؤسسات دولتي در ژاپن،هند و كره جنوبي شروع به توسعه برنامه هاي پژوهش براي بازيافت گاز از هيدرات هاي اقيانوسي كرده اند.يكي از مهم ترين پروژه هاي هيدرات گاز كه در ژاپن در حال انجام است،يك پروژه 5 ساله براي ارزيابي منابع داخلي هيدرات هاي بالقوه گاز طبيعي است.در مقالاتي كه منتشر شده است: مؤسسه مجري طرح، اعلام كرده است كه هيدرات هاي متان مي تواند نسل آينده منبع انرژي قابل توليد داخلي باشد.در سال 1996 اين برنامه تحقيقاتي زمين شناختي و لرزه شناسي بر روي نواحي قاره هاي شمالي و جنوب شرقي ژاپن انجام شده است.براساس تحقيقات صورت گرفته،كاشف به عمل آمده است كه حدود 1800 تريليون فوت مكعب گاز درون هيدرات هاي گاز ناحيه نانكاي ذخيره شده است.هندوستان نيز مانند ژاپن به علت پرداخت هزينه هاي بالا براي واردات LNG ،مطالعات پژوهشي چندي را مبني بر حضور و امكان بازيافت گاز از هيدرات هاي گاز در اين كشور آغاز كرده است.پژوهش ها نشان مي دهند كه بين هند و ميانمار،در درياي آندامان منبع عظيمي از هيدرات هاي گاز وجود دارد كه حدس زده مي شود،داراي 211 تريليون فوت مكعب گازباشد.دولت هندوستان اعلام كرده است كه اين مسئله براي تأمين نيازهاي فزاينده انرژي اين كشور از اهميت بسياري برخوردار است.با اينكه اطلاعات ما در مورد هيدرات هاي نهفته گاز بسيار اندك است،اما مي توان انتظار داشت با توسعه فناوري هاي جديد بتوان به هيدرات ها به عنوان نسل آينده منبع انرژي نگاه كرد.
از دیرباز استفاده از انرژی از جمله مهم ترین نیازهای بشر بوده است. انسان های اولیه با استفاده از انرژی های باد وآب، نیازهای خود را برآورده می ساختند و به مرور زمان با اکتشاف و استخراج زغال سنگ، دوران جدیدی برای توسعه صنعت و حمل و نقل به وجود آمد، اما با اکتشاف و استخراج نخستین چاه های نفت، رفته رفته انرژی جدید ارزان تر و مفیدتری پا به عرصه جهان گذاشت.با رشد روزافزون صنایع در دنیا و به ویژه کشورهای صنعتی و نیاز شدید به انرژی، کشورهای توسعه یافته به دلایل مختلف درصدد جانشینی گازطبیعی با نفت برآمدند. همچنین به دلایل فراوانی پراکندگی گاز طبیعی در جهان، هزینه کمتر استخراج، قیمت مناسب و قابل رقابت آن (با توجه به داشتن ارزش حرارتی)، آلایندگی کمتر محیط زیست در قیاس با سایر سوخت های فسیلی و دیگر امتیازهایی که سوخت گاز دارد، در سال های آتی ارزش واقعی خود را در زمینه های مختلف تأمین انرژی نشان خواهد داد و به عقیده کارشناسان مسائل انرژی، تقاضای گاز طبیعی تا سال ۲۰۱۰ دو برابر خواهد شد و گاز طبیعی، انرژی برتر قرن ۲۱ خواهد بود.
نفت درصد سال گذشته، سوخت تجاری غالب بوده است و گاز در قرن آینده می تواند این تسلط را از آن خود كند، زیرا مجموعه ای از اراده های سیاسی، اقتصادی، فنی و اجتماعی از این موضوع پشتیبانی می کنند.
گفتنی است که ظرفیت بالقوه ای برای سایر منابع جانشین نیز وجود دارد؛ منابعی همچون سلول های سوختی (Fuel cells) و فناوری کاربرد هیدروژن به عنوان سوخت، اما انتقال به این گونه انرژی ها کاری بس دشوار خواهد بود و در کوتاه و میان مدت، استفاده وسیع از آنها شدنی نیست. گاز به خوبی می تواند به وضعیت محیط زیست کمک كند و فناوری های جدید نیز نقش اساسی را در انتقال الگویی مصرف انرژی دنیا به سوی گاز ایفا می كنند. از جمله این فناوری ها، توربین های سیکل ترکیبی با سوخت گاز طبیعی است. دیگر فناوری های مرتبط با گاز که به طور مشخص می توانند بر صنعت گاز اثر بگذارند، عبارتند از:
۱- گاز طبیعی (ال.ان.جی): فناوری های جدید در پی رساندن محموله های ال.ان.جی به پایانه های گاز رسانی مجدد در مبادی مختلف جهان با حداقل هزینه هستندکه می تواند به خوبی با گاز حمل شده با خط لوله رقابت کند.
۲- جی.تی.ال: فناوری تبدیل گاز به فرآورده های نفتی روبه گسترش دربیشترکشورهای دارنده منابع گاز طبیعی است.
اگر پروتکل کیوتو نیز به اجرا درآید، این موضوع به صنایع و مصرف کنندگان فشار می آورد تا به مصرف سوخت های پاك روی آورند و وابستگی خود را به نیروگاه های زغال سنگ سوز در بیشتر نقاط جهان به ویژه آمریکا واروپا کاهش دهند و برساخت نیروگاه های سیکل ترکیبی با سوخت گاز طبیعی که می تواند به سرعت ساخته شود و در همین حال ارزان تر، ایمن تر و کارآتر عمل كند، اهتمام ورزند.
علاوه بر مصارف مرتبط با انرژی، مصارف غیر انرژی گاز طبیعی به عنوان یک ماده خام، به ویژه در صنایع پتروشیمی، بسیار چشمگیراست؛ ازاین رو با توجه به موارد یاد شده، جانشینی گاز طبیعی با نفت اجتناب ناپذیر به نظر می رسد. با بروز بحران های نفتی در دهه ۷۰ میلادی و بیش از چهار برابر شدن قیمت های نفت خام، کشورهای عمده مصرف کننده انرژی، شیوه های متعدد را به منظور کاهش هزینه های انرژی اجرا كردند. برخی از این سیاست ها کوتاه مدت بوده است که این روش به منظور مقابله با افزایش ناگهانی و پیش بینی نشده قیمت های انرژی به کار گرفته می شود و برخی سیاست ها بلند مدت هستندکه در این حالت بدون این که به سطح عمومی رفاه جامعه خدشه ای وارد شود، روند منطقی به مصرف انرژی داده می شود. از جمله این سیاست ها می توان به موارد ذیل اشاره كرد:
- سرمایه گذاری برای استفاده از انرژی های نو
- اقدام های لازم برای بهبود فناوری
- اعمال سیاست های مدیریت انرژی
ذخایر گاز طبیعی در جهان
به طور کلی ذخایر گاز به سه دسته ی ذخایر اثبات شده(Proved Reserves)، ذخایر احتمالی(Probable Reserves) و ذخایر ممکن(Possible Reserves). تقسیم می شوند.ذخایر اثبات شده آن دسته از ذخایرهستند كه اکتشاف در آنها به پایان رسیده است و در حال حاضر در مرحله تولید و یا توسعه قرار دارند. این ذخایر معمولاً در شرایط فنی و اقتصادی كنونی قابل توسعه وتولید هستند. ذخایر احتمالی به آن دسته ذخایر می گویند که اکتشاف در آنها به پایان رسیده است و به احتمال زیاد در شرایط فنی و اقتصادی كنونی قابلیت تولید دارند. ذخایر ممکن نیز ذخایری هستند که شناخت زمین شناسی روی آنها صورت گرفته است و معمولاً در كنار ذخایر اثبات شده یا احتمالی قرار دارند، اما عملیات حفاری روی آنها انجام نشده است و ارقام داده شده، تنها تخمین های کارشناسان زمین شناسی نفت و گاز است.ذخایر گازی جهان در ۲۵ سال گذشته روند افزایشی پایداری داشته است. کشف میدان های عظیم مستقل گاز در روسیه مانند اورنگوگ، یامبروگ، بوانکوسکوی در شبه جزیره یامال، همچنین میدان عظیم گازی پارس جنوبی در ایران مشترک با گنبد شمالی قطر، سبب افزایش ذخایر گازی جهان شده است؛ به گونه ای که اثبات شده در ۲۵ سال گذشته روندی صعودی داشته است، به ویژه تا سال ۱۹۹۶ که از این سال به بعد، ذخایر گاز طبیعی تقریباً ثابت مانده و در سال ۲۰۰۰ دوباره افزایش یافته است. میزان ذخایر اثبات شده گاز طبیعی در سه دهه اخیر، بیش از سه برابر شده است.
میزان این ذخایر از حدود ۴۵ تریلیون متر مکعب در سال ۱۹۷۰به بیش از ۱۵۰ تریلیون مترمکعب در سال ۲۰۰۰ رسیده است. بررسی میزان ذخایر اثبات شده این حامل انرژی در سه دهه اخیر برای کل جهان، حاکی از افزایش میزان رشد و توسعه در زمینه های اکتشاف و تولید گاز طبیعی است. اگر تولید تجمعی گاز طبیعی را در۳۰ سال گذشته محاسبه کنیم، به رقم تولید حدود ۴۴ تریلیون مترمکعب خواهیم رسید. با توجه به ذخایر کشف شده در این مدت (حدود ۱۰۱ تریلیون مترمکعب) در مجموع در حدود۱۴۵ تریلیون مترمکعب در سی سال گذشته بر میزان ذخایر اثبات شده گاز جهان، افزوده شده است. افزایش میزان ذخایر حتی با گسترش میزان تولید آن، جهانیان را به بهره برداری از این حامل انرژی سازگار با محیط زیست امیدوار می کند.توسعه ذخایر گازی و بهره برداری بیشتر از منابع گاز، نیازمند هزینه كردن میزان عظیمی سرمایه ها در این زمینه است که به دلیل ساختار وجودی این حامل انرژی (در زمینه ذخیره سازی و حمل و نقل)سرمایه گذاری بیشتری را در دهه های آینده طلب می کند.در سال های آتی گاز طبیعی به لحاظ داشتن امتیازهای زیست محیطی، سیاست کشورهای توسعه یافته مبنی بریافتن جانشینی برای نفت پس از بحران های نفتی و گستردگی ذخایر گاز طبیعی در جهان مهم ترین منبع انرژی جهان به شمار خواهد رفت و سرانجام ارزش واقعی خود را در زمینه های مختلف تأمین انرژی جهان نشان خواهد داد.
بررسی عمر ذخایر جهان در سی سال گذشته، حاکی از افزایش عمر این ذخایر از حدود۴۵ سال درسال۱۹۷۰ به بیش از۶۰ سال در سال۲۰۰۰ است. در پایان سال ۲۰۰۰ عمر ذخایر اثبات شده جهان حدود ۶۲ سال، با توجه به تولید ۴۲/۲ تریلیون مترمکعب، در نظر گرفته می شود. به این ترتیب، عمر ذخایر گازی ۲۳ سال بیشتر از عمر ذخایر نفتی است وجهان برای تأمین نیازهای آتی انرژی خود بیشتر از نفت می تواند بر گاز تکیه داشته باشد.براساس آخرین نتایج فعالیت های اکتشافی، ذخایر اثبات شده گاز طبیعی جهان در پایان سال۲۰۰۰ حدود ۱۹/۱۵۰ تریلیون مترمکعب است. عمده ذخایر گاز طبیعی در دو منطقه جمهوری های شوروی سابق و خاورمیانه است که بیش از۷۰ درصد ذخایر گاز طبیعی جهان را در اختیار دارند. تولید تجاری (Marketed Production) گاز طبیعی جهان در سی سال گذشته، روند صعودی داشته است؛ به گونه ای که تولید تجاری آن از حدود یک تریلیون مترمکعب در سال ۱۹۷۰ به ۴۲/۲ تریلیون مترمکعب در سال ۲۰۰۰ رسیده است.رشد ۱۳۶ درصدی تولید گاز طبیعی (۴/۴ درصد رشد سالانه) در یک دوره سی ساله، حاکی از افزایش اهمیت گازطبیعی در سبد مصرف انرژی کشورهای مصرف کننده انرژی است. متوسط رشد سالانه تولید در دهه های ۸۰،۷۰و۹۰به ترتیب ۱۵/۴، ۷۵/۳و۹/۱ درصد بوده است. کاهش میزان تولید در دهه ۹۰ به جمهوری های شوروی سابق مربوط است که نه تنها تولید نداشته اند، بلکه متوسط سالانه ۶/۱ درصد کاهش تولید داشته اند و با توجه به وزنی که در تولید جهان دارند(حدود۳۰درصد) سبب کاهش نرخ رشد تولید در دهه ۹۰ شده اند.
مصرف گاز طبیعی در جهان
مصرف گاز طبیعی در مقایسه با سایر حامل های انرژی جهان تا پایان دهه۸۰ با رشد فزاینده ای ادامه داشت و با کاهش مصرف در جمهوری های شوروی سابق به دلیل مسائل اقتصادی و سیاسی در دهه ۹۰ سیر نزولی یافت. میزان مطلق مصرف گاز طبیعی دردهه ۹۰ به رغم کاهش مصرف در جمهوری های شوروی سابق، همواره صعودی بوده است (به استثنای سال های۱۹۹۲و۱۹۹۷). رشد ۱۴۳ درصدی مصرف گاز طبیعی(۳/۴ درصد در سال) در یک دوره سی ساله(۲۰۰۰-۱۹۷۰)حاکی از افزایش اهمیت فزاینده گاز طبیعی در سبد مصرف انرژی کشورهای مصرف انرژی کشورهای مصرف کننده انرژی است.
بازار بین المللی گاز طبیعی
از دهه هفتاد به تجارت گازطبیعی توجه شد و دراین دوره سی ساله، گاز طبیعی از ۶۸/۴۵ میلیارد مترمکعب در سال ۱۹۷۰ به ۲۷/۵۳۵ میلیارد مترمکعب در سال ۲۰۰۰ افزایش یافت. رشد تجارت گاز طبیعی در دهه های۸۰،۷۰ و۹۰ به ترتیب ۹/۳۰ ، ۸/۴ و۷/۶ درصد به طور متوسط در سال بوده است.
خلاصه نتایج برآورد شده تقاضای گازطبیعی برای کشورهای عضو سازمان همکاری اقتصادی و توسعه(OECD):
- تقاضای گاز طبیعی درکشورهای عضو OECD در دو دهه اخیر روند افزایشی داشته است.
- عوامل مؤثر در افزایش تقاضای گازطبیعی درکشورهای عضوOECDعبارتند از:
۱- قیمت گاز طبیعی۲- قیمت نفت خام۳- سطح درآمد۴- تقاضای سال های گذشته۵- سایر عوامل مانند ملاحظات زیست محیطی - تقاضای گاز طبیعی حساسیت کمی به سطح قیمت آن داشته است، ولی حساسیت نسبتاً زیادی نسبت به مصرف دوره های گذشته و سطح درآمد داشته است.
- مصرف گازطبیعی به تدریج جانشین مصرف نفت خام در کشورهای عضوOECD شده است.
- کشش های قیمتی، درآمدی و جانشینی در بلند مدت بیش تر از کوتاه مدت بوده اند
ميزان ذخاير گاز درآمريكاي شمالي آن قدر هست که تا سال ها بتوان از آن استفاده كرد. اما همه منابع اين گازها داراي فشار جريان كم و تراوايي ناچيز و نامعمول هستند. در سال ۱۹۹۸ ميانگين بهاي گاز سرچاهي در ايالات متحده به ۹۶/۱ دلار در هر ميليون فوت مکعب (MCF) رسيد، اما از آن هنگام تا كنون مدت زيادي گذشته است و ديگر كسي به گاز دو دلاري نمي انديشد. در ۱۵ سال آينده، كمترين قيمتي كه اين صنعت براي مصرف پيش بيني مي كند سه دلار در هر ميليون فوت مکعب است. اين قيمت ممکن است به ۶ دلار نيز برسد.
در پاسخ به اين پرسش كه آيا صنعت گاز توان مقابله با رشد تقاضا را خواهد داشت؟ مي توان گفت كه تنها در سايه تلاشي پايدار و توانمند، آمريكاي شمالي مي تواند ذخاير گاز قابل قبولي بيابد. سناريوي بالا به هر عقل سليمي خطور مي كند. تنها هشدارهايي كه بايد در نظر داشته باشيم اين است كه قاعده بازار، بر نياوردن انتظارهاي همگاني است. آنچه پذيرفتني به نظر مي رسد، اين حقيقت است كه قيمت هاي گزاف، كاهش تقاضا را در پي خواهد داشت.
منابع معمول مانند چاه هاي پرگاز خاورميانه، در اين منطقه (آمريكاي شمالي) كمياب هستند. به جز نواحي قطبي، بيشتر منابع گازي اين بخش از كره زمين به روش هاي متفاوت استخراج نيازمند است.
برخلاف مخازن نفت معمول كه گاز بسياري در آنها انباشته شده است و ميزان بهره برداري از آنها بالاست، اين مخازن غيرمعمول، گاز بسيار كمي توليد مي كنند و شامل شن هاي با تراوايي كم، لايه هاي سنگي شكسته شده و متان موجود در بسترهاي زغال سنگي هستند. ممكن است روزي به مدد فناوري هيدرات متان به آنها افزوده شود. منابع گازي غيرمعمول را كه در مكاني محبوس نيستند، معمولاً به كمك آب (پمپاژ آب به درون مخزن) مي توان خارج كرد. ظرفيت اين منابع گاز بيش از 350 تريليون فوت مكعب تخمين زده مي شود كه حدود 169 تريليون فوت مكعب از آن در محدوده كوه هاي راكي قرار دارند و اين منطقه هم اكنون هم حدود 25درصد گاز توليدي آمريكاي شمالي را تامين مي كند. از لحاظ زمين شناسي، امكان موفقيت استخراج از اين منابع وجود دارد، اما عواملي مانند قيمت هاي بازار، پيشرفت هاي فناوري و كمك هاي دولتي در اين ميان نقش به سزايي دارند. در كانادا هنوز بهره برداري از اين منابع در مراحل بسيار ابتدايي قرار دارد و ظرفيت هاي موجود در خاك آن كشور 290 تا 1800 تريليون فوت مكعب برآورد مي شود.
از روش هاي نامعمول برداشت گاز، شن هاي گازدار به هم فشرده بيشترين ظرفيت توليد را دارند. براساس نظر اخير موسسه فناوري گاز، شن هاي گازدار به هم فشرده 69 درصد از كل توليد گاز از منابع نامعمول را در آمريكا تشكيل مي دهند و سهمي 19 درصدي از كل گاز توليدي ايالات متحده دارند. در همين اظهارنظر تحقيقاتي، قابليت توليد گاز از شن هاي گازدار به هم فشرده كه توجيه اقتصادي دارند، حدود 185 تريليون فوت مكعب تخمين زده شده است.
• حوادث شبكه هاي گازرساني
شبكه هاي گازرساني به مجموعه اي از ايستگاه هاي تقليل فشار شهري و شبكه گسترده اي از لوله هاي زيرزميني كه در سطح هر شهر گسترش يافته اند اطلاق مي گردد. اين شبكه ها وظيفه گازرساني به منازل و واحدهاي تجاري و صنعتي را در داخل شهرها را به عهده دارند.
هر چند فشار گاز درون اين شبكه ها در مقايسه با خطوط اصلي انتقال گاز به مراتب پايين تر است و انتظار مي رود لوله هاي مذكور و تاسيسات مربوط به آن كمترين حوداث را داشته باشند ولي به دليل وسعت و گستردگي زياد اين شبكه ها و قرار گرفتن آن ها در زير معابر و خيابان ها، گاهي شاهد حوادث ناشي از نشت گاز هستيم.بر اساس اطلاعات موجود بيشتر حوادث منجر به نشتي هاي عمده در شبكه گازرساني در اثر حفاري ساير سازمان ها در خيابان ها و معابر اتفاق افتاده است. عدم هماهنگي سازمان هايي نظير آب و فاضلاب، برق و مخابرات با شركت گاز در موقع حفر كانال باعث برخورد بيل مكانيكي به لوله هاي گاز و بروز نشتي در آن ها بوده است.
در اين جا مي توان به انواع ديگري از نشتي در شبكه هاي گازرساني اشاره نمود كه در اثر جدايي اتصالات شيرهاي پياده رو و يا از محل سرويس هاي نصب شده در محل انشعابات اتفاق مي افتد. نصب اتصال هاي مذكور به طور غيراصولي توسط پيمانكاران در زمان اجرا و يا وارد آمدن فشارهاي غيرمتعارف به اتصالات شيرهاي پياده رو پس از اجرا، از عوامل مؤثر در جدا شدن قطعات اين گونه اتصالات بوده و باعث بروز نشتي مي شود. در اين موارد چون نشتي گاز قابل تشخيص نبوده، در نتيجه به موقع براي رفع آن اقدام نمي شود و در مواردي گاز نشت يافته از راه زمين به داخل منازل مجاور راه يافته و در آن جا انفجار و آتش سوزي به همراه داشته است و در اغلب موارد نيز اين گونه حوادث منجر به تلفات جاني شده است. يكي از راه هاي مؤثر در تشخيص نشتي شبكه هاي گاز رساني، استفاده از دستگاه هاي نشت ياب دستي و ماشيني است كه در اختيار شركت هاي گازرساني بوده و به طور دوره اي اقدام به عمليات نشت يابي مي گردد.
• گازها و مواد خطرناك تاسيسات گازي
در فرآيند شيرين سازي گاز ترشي كه از چاه ها به پالايشگاه ها وارد مي شود يا در واحدهاي جانبي مانند گوگردسازي يا در ساير تاسيسات گازي با گازهاي خطرناك و مواد مختلفي سر و كار داريم. هر يك از آن ها به نوعي مي تواند باعث آلودگي محيط زيست شده يا سلامتي افراد را تهديد نمايد. در اين بخش به طور مختصر به ويژگي هاي بعضي از اين مواد و خطرهاي ناشي از آن ها اشاره مي شود.
• ئيدروژن سولفوره
گاز هيدروژن كه به مقدار كم و به عنوان يك ماده سمي و ناخواسته همراه گاز ترش به پالايشگاه ها وارد مي شود، طي يك عمليات خاص و با استفاده از آمين در واحدهاي پالايش از گاز ترش جدا مي گردد. وجود مقادير جزيي در حد يك هزار«پي.پي.ام» از اين گاز در محيط، سلامت انسان را تهديد مي كند. لذا نشتي آن حتي به ميزان كم از ناحيه لوله هاي انتقال دهنده و يا ظروف عملياتي كه بيشتر در واحدهاي گوگرد سازي واقع شده مي تواند خطرهايي را براي سلامتي كاركنان داشته باشد. براي رفع آثار سوء زيست محيطي گاز ئيدروژن سولفوره آن را پس از تفكيك از گاز ترش به واحدهاي گوگرد سازي انتقال مي دهند و در آن جا طي يك دوره انجام واكنش هاي شيميايي به گوگرد تبديل مي شود.سپس گازهاي باقيمانده وارد كوره ي زباله سوز شده تا در آن جا پس از اكسيده شدن به صورت گازهاي كم خطر به محيط واردشود.
• تركيبات گوگردي
يكي از عناصر اصلي اين گروه، اكسيدهاي گوگردي است كه در پالايشگاه ها توليد شده و از مهم ترين عوامل آلوده كننده هوا است. ساير تركيبات گوگردي شامل گاز H2S كه بسيار خطرناك و كشنده است، كربونيل سولفيد و كربن دي سولفيد نيز در واحدهاي پالايشگاهي و تاسيسات جنبي آن ايجاد مي شود.
1-اكسيدهاي گوگردي:گاز سولفور دي اكسيد كه بيشتر در اثر سوخت هاي فسيلي مثل زغال سنگ مصرفي نيروگاه هاي حرارتي و پالايشگاه ها از راه سوختن گازهاي زائد مشعل اصلي در كارخانه هاي توليد اسيد سولفوريك و كودشيميايي و همچنين توسط اتومبيل ها توليد مي شود، يكي از آلوده كننده هاي عمده ي هوا است. اين گاز در قسمت فوقاني دستگاه تنفسي جذب شده و باعث تورم، تحريك و ترشح مخاط مي شود.
اگر غلظت گاز SO2 يك «پي.پي.ام» باشد، سبب انقباض مجراي تنفسي مي شود و در افراد آسمي يا داراي تنگي نفس حتي در غلظت هاي 0/25-0/5 PPM باعث ناراحتي ريوي مي گردد. در هواي مرطوب گاز SO2 به اسيد سولفوريك تبديل مي شود و خطر سوزش آوري و تحريك كنندگي آن به مراتب افزايش مي يابد.
اين گاز براي گياهان نيز زيان آور است و بنابراين حد مجاز آن براي گياهان خيلي كمتر از انسان و جانواران است.
گاز SO2 در غلظت بيست «پي.پي.ام» در محيط باعث سرفه و اشك چشم مي گردد و در غلظت سي «پي.پي.ام» جداي از اشك ريزي شديد چشم بوي آن بسيار ناخوشايند است. اين گاز در غلظت هاي صد تا دويست «پي.پي.ام»در هوا سلامتي انسان را به خطر مي اندازد، ولي در غلظت هاي شش صد تا هشت صد «پي.پي.ام» پس از چند دقيقه سبب مرگ مي شود.
2 -هيدروژن سولفوره: گازي است بسيار خطرناك با بوي تخم مرغ گنديده كه همراه با گاز ترش و از راه چاه هاي گوگردي به پالايشگاه وارد مي شود و معمولا طي عمليات شيرين سازي و تفكيك از گاز ترش به واحد گوگردسازي منتقل و در آن جا به گوگرد تبديل مي شود.
اين گاز در غلظت كم باعث سردرد و تهوع و در غلظت صد و پنجاه«پي.پي.ام» موجب ورم ملتحمه و سوزش غشاي بيني مي شود. همچنين در غلظت دويست«پي.پي.ام» بوي آن به خوبي قابل تشخيص نيست و باعث تحريك چشم و ريه مي گردد. در غلظت پانصد«پي.پي.ام» نيز چنانچه انسان براي پنج تا سي دقيقه در معرض آن قرار گيرد اسهال و التهاب به وجود مي آورد و تعادل فرد را مختل مي سازد. اين گاز به سرعت از ميان حفره هاي غشاي ريه عبور مي كند و وارد جريان خون مي شود و به علت اشكالات تنفسي در غلظت هزار«پي.پي.ام» سبب بيهوشي سريع مي شود و در صورتي كه خيلي سريع تنفس مصنوعي داده نشود شخص مي ميرد.اين گاز سنگين تر از هوا است و حد مجاز آن در محيط هاي پالايشگاهي و صنعتي 10«پي.پي.ام» است. مانند گاز طبيعي قابليت انفجار دارد ولي مرز پايين انفجار آن 4/3 درصد حجمي در هوا است.
• اكسيدهاي كربن
1- دي اكسيدكربن: اين گاز كه بيشتر در اثر احتراق سوخت هاي فسيلي در منازل و اتومبيل ها و سوختن گازهاي زائد در مشعل پالايشگاه ها و صنايع پتروشيمي و همچنين در نيروگاه هاي حرارتي و ساير صنايع توليد و به جو وارد مي شود،يكي از آلاينده هاي مؤثر در ايجاد پديده ي گلخانه اي است؛ تجمع گاز CO2 و بعضي ديگر از گازها در بالاي جو زمين يعني لايه ي تروفسفر مانند يك مانع شيشه اي در گلخانه عمل مي كند. يعني باعث مي شود پرتوهاي خورشيد از جو عبور كند ولي از خروج گرماي زمين به سطوح بالاي جو جلوگيري شود و بنابر اين گرم شدن و افزايش تدريجي دماي زمين را موجب مي شود.
افرادي كه در ايستگاه هاي «سي.جي.اس» شهرها به مقتضاي شرايط كاري با اين گونه مواد روبرو هستند لازم است در زمان تزريق مواد به داخل دستگاه بودار كننده از حفاظت كننده ها نظير دستكش پلاستيكي، عينك مخصوص مواد شيميايي و ماسك تنفسي مناسب استفاده كنند و اگر مواد بودار كننده به هر علتي با پوست و يا چشم تماس پيدا كند، بايد فوري محل را با آب شستشو داده و در صورت ادامه ي سوزش و يا خارش به پزشك مراجعه كنند.
سولفور آهن:
سولفور آهن كه به عنوان يك ماده آتش زا شناخته مي شود بيشتر در جداره ي فلزي ظروف پالايشگاهي و خطوط انتقال گازي تشكيل مي شود كه در معرض دائمي گازهاي H2S همراه با گاز ترش قرار دارند. به تدريج اين ذرات سولفوري از ديواره ها جدا شده و در مسير حركت گاز در داخل فيلترها و يا بسترهاي كاتاليستي رسوب گذاري مي كنند.
اين مواد به محض قرار گرفتن در معرض اكسيژن هوا سريع واكنش نشان داده و شروع به كندسوزي مي كند. بنابراين هنگام باز كردن درب فيلترها و ظروف محتوي كاتاليست ها و يا زمان توپك راني در ايستگاه هاي دريافت توپك بايد تمهيدات خاص ايمني و مراقبت هاي ويژه رعايت شود تا از شعله ور شدن آن ها و خطرهاي ناشي از آن پيشگيري گردد.
منابع:
کتاب ذخایر معدنی نوشته ی اسمیرنوف ترجمه ی مهندس کرامت الله علی پور
