تعیین معیارهای کمی به منظور تجاری سازی تکنولوژی غشایی در پالایشگاه های گاز کشور

کشور ایران از نظر ذخایر گاز در رتبه دوم جهان و از نظر تولید گاز در جایگاه چهارم جهان قرار گرفته است. با توجه به توسعه کشور در سال های اخیر، شاهد رشد شدید تقاضای این حامل انرژی در کشور هستیم. در حال حاضر ظرفیت پالایش گاز کشور به مرز 500 میلیون مترمکعب در روز نزدیک می شود. از همین رو توجه به توسعه تکنولوژی های شیرین سازی گاز که پتانسیل اقتصادی بیشتری دارند، جلب شده است. اغلب گازهای طبیعی شامل آلودگی هایی مانند دی اکسیدکربن و سولفیدهیدروژن می باشند که این آلودگی ها موجب خوردگی خطوط و کاهش ارزش حرارتی گاز می شوند و باید قبل از تحویل گاز طبیعی به خطوط لوله حذف شوند و به مقدار استاندارد کاهش یابند (کمتر از 2% مولی برای دی اکسیدکربن و کمتر ازppm? 4 برای سولفیدهیدروژن). روش های گوناگونی در حال حاضر برای پاکسازی گاز اسیدی از گاز طبیعی وجود دارند. این روش ها شامل جذب گاز در حلال مایع، جذب سطحی و تبدیل شیمیایی است. فناوری جداسازی غشائی یکی از زمینه های علمی و مهندسی به سرعت در حال رشد می باشد. در دو دهه اخیر فرایندهای جداسازی غشایی به عنوان یک انتخاب خوب برای شیرین سازی گاز مدنظر بوده است. از مزایای استفاده از غشاءها، سرمایه گذاری اندک و امکان استفاده از آنها در سر چاه می باشد که این امر امکان خوردگی در لوله های انتقال به بخش تصفیه مرکزی را حذف نموده و ایمنی خطوط لوله را بالا می برد. همچنین سیستم های غشائی کوچک و فشرده بوده و فضایی حدود 15% واحدهای جذب با آمین را اشغال می کنند و مناسب مناطق دور افتاده و سکوهای نفتی روی دریا می باشند. غشاءهای پلیمری موجود در حال حاضر می توانند به طور موفقیت آمیزی با دیگر تکنولوژی ها (عمدتاً جذب آمین) در زمینه شیرین سازی گاز طبیعی رقابت نمایند. تخمین انتخاب پذیری به وسیله اقتصاد فرایند تعیین می شود. در این مطالعه هدف تعیین معیارهای کمی برای خواص غشاء است، به گونه ای که سیستم غشایی یا سیستم ترکیبی برای پالایشگاه های گاز کشور اقتصادی باشد. به این منظور واحد شیرین سازی به وسیله آمین برای یک خوراک مشخص توسط نرم افزار aspen-hysys شبیه سازی شد و سپس براورد اقتصادی روی آن انجام گرفت. فرایند غشایی نیز برای غشاء پایه سلولز استات با مشخصات معلوم به روش المان های محدود در matlab مدلسازی شد و ارزیابی اقتصادی روی آن انجام شد. سیستم هیبریدی که ترکیبی از سیستم غشایی و آمین است با بهینه سازیهای لازم مورد ارزیابی اقتصادی قرار گرفت. سپس نموداری که نشان دهنده مرزهای اقتصادی بین سیستم آمین، سیستم غشایی و سیستم هیبریدی آمین-غشاء می باشد حاصل شد. این روند برای خوراکی که حاوی co2 به عنوان گاز اسیدی و خوراکی که حاوی co2 و h2s به عنوان گاز اسیدی باشد، به انجام رسید. برای سیستم غشایی بررسی اقتصادی بین پیکربندی های تک و دومرحله ای صورت گرفت. همچنین تأثیر پارامترهایی مثل فشار ورودی، فشار جریان تراوش یافته، قیمت گاز طبیعی، نسبت a1/a2 در سیستم دومرحله ای و خواص غشاء بر روی هزینه نهایی جداسازی به وسیله سیستم غشایی، بررسی شد. برای سیستم ترکیبی بهینه سازی بر روی نوع پیکربندی غشایی در سیستم ترکیبی و درصد پاکسازی گاز اسیدی توسط غشاء انجام شد. در نهایت خواص غشاء به گونه ای تعیین شد که سیستم ترکیبی برای دو پالایشگاه گاز شهید هاشمی نژاد و ایلام از نظر اقتصادی از سیستم معمول آمین هزینه کمتری داشته باشد. در انتها غشاء های تجاری و آزمایشگاهی ساخته شده و موجود در دنیا بررسی گردید و غشاء های مطلوب که بتوانند این معیارهای کمی به دست آمده را برآورده کنند، معرفی شد.