چکیده

افت فشار منطبق بر اصول ترمودینامیکی مهمترین نقش را در فرآیند فرآورش گاز در مجتمع گاز و گاز مایع ۹۰۰ دارد.

در این مجتمع به منظور اعمال افت فشار بر روي گاز از شیر ژول- تامسون و توربین انبساطی استفاده میشود. تفاوت شیر ژول- تامسون و توربین انبساطی علاوه بر دامنه افت فشار در نوع فرآیند ترمودینامیکی آنها میباشد. در این مقاله، به بررسی اثر این تجهیزات بر میزان بازیافت مایعات گازي پرداخته شده است. شبیه سازي اثر این تجهیزات بر فرآیند فرآورش گاز با استفاده از نرم افزار کطکyد غکژکA انجام گرفته است. نتایج نشان میدهد که استفاده از توربین انبساطی نسبت به شیر ژول- تامسون باعث افزایش ۷۴ درصدي مایعات استحصالی میشود. علاوه بر این، نتایج میدانی ثبت شده در مجتمع گاز و گاز مایع ۹۰۰ نیز، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد که استفاده از تورربین انبساطی در فرآیند فرآورش گاز باعث افزایش تولید مایعات گازي به میزان ۳۲۵۹ بشکه نسبت به شیر ژول- تامسون میشود. علت این است که افت فشار توسط توربین انبساطی یک فرآیند ایزنتروپیک بوده و میزان افت فشار و دما در طی آن به مراتب بالاتر میباشد.

کلمات کلیدي: توربین انبساطی، شیر ژول- تامسون، فرآورش گاز، مایعات گازي

۱ سرپرست پروژههاي مهندسی شرکت بهره برداري نفت و گاز گچساران
۳،۲ مهندس فرآورش شرکت بهره برداري نفت و گاز گچساران

نخستین کنفرانس تجهیزات عملیاتی و فرآیندي تهران، ۱۴ آبان ۱۳۹۲تلفن : ۰۲۱ – ۸۸۶۷۱۶۷۶ مجري: هم اندیشان انرژي کیمیا

-۱ مقدمه

مجتمع گاز و گاز مایع ۹۰۰، به منظور فراورش گاز و مایعات گازي طراحی شده است. گازهاي گنبدي تولیدي از میدان پازنان پس از ورود به منطقه تفکیک وارد ۹ تفکیکگر شده و به دو صورت مایع و گاز به عنوان خوراك وارد مجتمع گاز و گاز مایع ۹۰۰ میشود. میزان گاز ورودي به این مجتمع خًَهحقق ۷۵۰ میباشد. این مجتمع داراي چهار ردیف فراورش گاز میباشد. هر ردیف شامل سیستم نم زدایی مولکولارسیو، پکیج توربین انبساطی- کمپرسور، شیر ژول- تامسون، مبدل هاي حرارتی و سیستم پمپ میباشد. شیر ژول تامسون به موازات توربین انبساطی نصب شده است و به کارگیري هرکدام از آنها در سرویس عملیاتی مجتمع نقش متفاوتی بر بازیافت مایعات گازي دارد. در این مقاله اثر شیر ژول تامسون و توربین انبساطی بر میزان بازیافت مایعات گازي مورد بررسی قرار گرفته و نتایج میدانی و شبیه سازي ذکر شده است.

فرآیند -۲ فرآورش گاز

گاز خروجی از منطقه تفکیک از طریق یک خط لوله ۲۴ اینچی وارد کارخانه و پس از آن از طریق یک ۴ انشعاب ۱۴ اینچ وارد واحدهاي فرآورش گاز ۱۰۰/۲۰۰/۳۰۰/۴۰۰ میشود. این واحدها از نظر فرآیندي کاملا مشابه یکدیگر میباشند. گاز مرطوب تحت فشار ۱۵۰ بار و دماي ۵۵ وارد واحد فرآورش گاز میشود. گاز پس رطوبت زدایی اولیه توسط سیستم مولکولارسیو وارد توربین انبساطی یا شیر ژول- تامسون میشود. شیر ژول- تامسون به صورت موازي با توربین انبساطی نصب شده و در صورت در سرویس نبودن توربین انبساطی، گاز از مسیر آن عبور میکند (شکل .(۱

شکل :۱ چگونگی قرار گیري توربین انبساطی و شیر ژول- تامسون در مسیر فرآیند فرآورش گاز

-۱-۲ شیر ژول- تامسون

هنگامی که جریان گاز از یک شیر یا کاهنده جریان عبور میکند، در اثر افت فشار، دما نیز تغییر مییابد. این پدیده، به عنوان اثر ژول- تامسون شناخته میشود. رابطهي دما با فشار در فرآیند ژول- تامسون طبق رابطه زیر میباشد :[۱]

۲

∆ ∆ (۱)

این معادله هنگامی کاربرد دارد که فرآیند افت فشار به صورت بیدررو باشد. به عبارت دیگر، هیچگونه انتقال حرارتی در طی فرآیند انجام نگیرد. با جایگزینی معادله حالت تراکم پذیري براي گاز واقعی داریم:

PV=ZnRT (2)

از معادله ۱ خواهیم داشت:

∆ ∆ (۳)

جملههاي ب، ۱، ظ و ژه همیشه داراي مقادیر مثبتی هستند. پس تغییر دما بستگی به جمله ∆P و مشتق dZ dT دارد.

در فشارهاي پایین، (فشارهاي کمتر از طکب (۵۰۰۰ ضریب تراکم پذیري با افزایش دما افزایش مییابد، بنابراین طبق معادله ۳

در این شرایط با کاهش فشار دما کاهش مییابد.

-۲-۲ توربین انبساطی

به منظور انبساط گاز و استخراج مایعات گازي از توربین انبساطی استفاده میشود. با توجه به فشار عملیاتی و خصوصیات گاز، توربین انبساطی میتواند دماي گاز را تا -۱۵۰ درجه سانتی گراد و کمتر کاهش دهد. از قدرت خروجی توربین انبساطی به منظور چرخش شفت کمپرسور استفاده میشود.