طرح هيدرات گازي

[محمــد 4,415]

مقدمه

يكي از طرحهاي برنامه پنجساله سوم در پژوهشگاه صنعت نفت طرح جامع هيدرات هاي گازي است كه در اجراي پروژه هاي مختلف اين طرح ،واحدهاي مختلف پژوهشكده هاي گاز،اكتشاف و توليد و شيمي و پتروشيمي همكاري دارند.

 

با توجه به اهميت رو به تزايد گاز طبيعي در بين سوختهاي مصرفي كشورهاي جهان (24% در سال 1380) و اينكه كشور ما ايران به لحاظ مقدار ذخايرآن، دومين مرتبه را در بين كشورهاي عالم داراست، امور مربوط به توليد و مصرف گاز طبيعي يكي از مهمترين اهداف تحقيقاتي پژوهشگاه صنعت نفت مي باشد.

 

بعضي از گازها (از جمله گاز طبيعي)وبرخي از اجزاي آن داراي اين خاصيت هستندكه مي توانند درشرايط مناسب دما و فشار در خلل و فرج شبكه هاي بلوريني به نحو منظمي جايگزين شده، توليد جسم جامدي به نام هيدرات كنند. هيدرات هاي گازي درگروه تركيبات دربردارنده يا Inclusion Compounds قرارمي گيرند. در اين تركيبات مولكولهاي مختلف گازي دراثر پيدايش و پايدارسازي شبكه سه بعدي مولكولهاي آب درشرايط ويژه ،به صورت محبوس شده يا Clathrate در مي آيند. از زماني كه مقدار زيادي گاز متان در اعماق درياها يا در مناطق سردسير خشكي به شكل هيدرات كشف شد، اين پديده توجه زيادي را به خود جلب كرده است.

 

تشكيل هيدرات مي تواند به طور طبيعي در داخل لوله گاز يا تجهيزات صنعتي نيز اتفاق بيفتد كه در خيلي از مواقع هم خطرناك است. اما اين پديده علاوه بر مضرات، مي تواند منافعي هم در برداشته باشد . از تشكيل هيدرات مي توان براي جداسازي مواد از يكديگر، افزايش خلوص بعضي از داروها، شيرين سازي آب دريا، تصفيه برخي از مخلوطهاي گازي و تغليظ مواد غذايي مثل شير يا آبميوه هم استفاده كرد. بعلاوه، براي نگهداري و انتقال گاز طبيعي از مخازن طبيعي كوچك يا متوسط آن نيز كاربردهيدرات پيشنهاد شده است ، زيرا در هر متر مكعب هيدرات مي توان تا 150 متر مكعب گاز را در شرايط استاندارد ذخيره كرد. ايمني زياد اين روش از ديگر مزاياي آن است.

 

اين موضوع در برخي از كشورهاي جهان تحت بررسي مي باشد. از سوي ديگر، در حدود دو سوم ذخاير گازطبيعي را در جهان مخازن متوسط و كوچك آن تشكيل مي دهند كه راههاي متداول اقتصادي براي انتقال گاز مخازن بزرگ(مانند LNG) ، براي آنها غير اقتصادي است. يكي از راههاي پيشنهاد شده براي مخازن غير بزرگ كاربرد پديده تشكيل هيدرات است كه در حال حاضر موضوع تحقيقات بسياري در دنيا مي باشد.

 

تشكيل هيدرات، چه به عنوان يك پديده مضر در خطوط لوله فرايندي يا خطوط انتقال گاز و چه كاربردهاي آن در نگهداري و انتقال يا جداسازي مواد گوناگون- مطمح نظر محققان است.

 

زمينه هاي فعاليت

 

1- انجام مطالعات درباره روشهاي مختلف توليد هيدرات (تك سازندي و مخلوط هاي گازي) و بررسي نقاط قدرت و نقاط ضعف آنها براي گزينش روش مناسب

 

2- بررسيهاي تجربي در خصوص رفتار سينتيكي سيستم هاي تشكيل دهنده هيدرات

 

3- انجام مطالعات در خصوص ارتقاء دهنده هاي تشكيل هيدرات (بهبود در سه عامل اساسي آن شامل: سرعت تشكيل ، پايداري و ظرفيت ذخيره سازي)

 

4- اجراي بررسي ها در خصوص پايدار كننده هاي هيدرات

 

5- انجام مطالعات در خصوص تجزيه كننده هاي هيدرات

 

6- سنتز بازدارنده هاي جديد(ترموديناميكي وسينتيكي) تشكيل هيدرات ومطالعات (ترموديناميكي و سينتيكي) تشكيل هيدرات در حضور و غياب آنها

 

7-مطالعات استاتيك و ديناميك تشكيل ، تجزيه و پايداري هيدرات هاي هيدروكربني

امكانات و تجهيزات

 

در واحد بهره برداري و توسعه فرايند پژوهشكده گاز امكانات زير فراهم شده است و تلاش براي تكميل آنها ادامه دارد:

 

1- دستگاه تست انژكتور Hartridge Nozzle Test Master

 

2- اتوكلاو فشار زياد Deutch & Neumann High Pressure Autoclave

 

3- پمپ خلاء Edwards High Vacuum SPEEDIVAC

 

4-راكتور ناپيوسته به حجم 5/1 ليتر تا فشار 165 Bar

 

5- سيستم هاي سردكننده HUBBER, YAMATO, HAKKE

 

6- راكتورهاي تحت فشار از نوع Parr

 

7 - سامانه هاي سرد كن تا 40 درجه سانتيگراد - Mini) تشكيل جهت مطالعات ديناميك تشكيل ، پايداري ، تجزيه هيدرات و جداسازي گازها تا Bar 400 راكتور فلزي با قابليت تحمل فشار تا Bar 100مناسب براي آزمايش سينتيكي و مواد افزودني

 

4- معرفي پايدار كننده هاي هيدرات در قالب يك ثبت اختراع

 

5- شناسايي موادي كه علاوه بر افزايش سرعت تشكيل هيدرات تا 40 برابر ، ظرفيت ذخيره سازي گاز آن را هم به دو برابر افزايش داده ، به هيدرات پايداري مناسبي مي دهند.

 

6 - ساخت سيستم Bench توليد هيدرات

 

7- ارائه شش مقاله در كنفرانسها، سه مقاله در مجله هاي علمي پژوهشي داراي نمايه ISI

 

8 - دستگاه مدار بسته (Loop

 

9 - راكتور شفاف با تحمل فشار Bar160

 

10- سامانه جداكننده هيدرات

 

دستاوردها

 

1- دو پروژه خاتمه يافته و يك پروژه جاري در زمينه توليد هيدرات گازي

 

2- توسعه يك روش جديد و سريع در زمينه مطالعات ترموديناميكي و شرايط تشكيل هيدراتهاي گازي

 

3 - معرفي بازدارنده هاي جديد سينتيكي و ترموديناميكي

 

پژوهشگاه نفت