چکیده

امروزه تشکیل هیدرات در خطوط انتقال گاز به عنوان یک معضل اساسی سبب انسداد خطوط میشود. استفاده از بازدارندههاي شیمیایی یکی از روش هاي متداول جلوگیري از تشکیل هیدرات در خطوط نفت و گاز می باشد. در این مقاله با استفاده از نرم افزار WAT GAS به بررسی نحوه عملکرد بازدارندههاي ترمودینامیکی بر تشکیل هیدرات پرداخته شده است. در طی آزمایش تزریق سه ماده بازدارنده مونو اتیلن گلایکول، دي اتیلن گلایکول و متانول بررسی گردید که نتایج نشان دادند که با تزریق ۱۰ m3 /hr و با غلظتهاي مختلف براي رسیدن به نقطه اطمینان بخش و قرار نگرفتن در ناحیه هیدرات کدام بازدارنده قبل از رسیدن به غلظت ۱۰۰ درصد بتواند مانع از تشکیل هیدرات در خط لوله دریایی شود.

کلمات کلیدي

هیدرات گازي، بازدارنده ترمودینامیکی، MEG، DEG، متانول.

the study Thermodynamic Inhibitors in gas hydrate formation

A. Kiani1, M. Tajdari1, B. Koohestani1

۱Department of Chemical Engineering ,Science and Research Branch, Islamic Azad university,Arak,Iran.

ABSTRACT

Today hydrate formation in gas pipelines as a major problem is cause blockage of the lines. One of the most common methods of chemical inhibitors to prevent hydrate formation in the gas and oil pipelines. In this paper is use of software WATGAS, to evaluate the performance of thermodynamic inhibitors of

hydrate formation discussed. During the injection experiment, were investigated three inhibitors of MEG, DEG and methanol. The results showed that administration of 10 m3/hr to different concentrations to achieve the confidence and take part in the hydrate, Before reaching the 100% concentration of inhibitor which can inhibit the
formation of hydrates in marine pipelines.

KEYWORDS

Gas Hydrate, Thermodynamic Inhibitors, MEG, DEG, methanol.

i اشکان کیانی، استان مرکزي- اراك- دانشگاه آزاد اسلامی واحد اراك-گروه مهندسی شیمی، شماره تماس .۰۹۳۳۸۱۸۲۳۰۶

۱ شرکت چرخه علم و صنعت ۱۳۹۳ ، تهران، ایران، cs.isi.pjs@gmail.com

-۱ هیدرات گازي

هیدرات هاي گازي ترکیبات جامد کریستالی هستند که جزء خانواده اندرون گیرها یا کلاترات به حساب می آیند. اندرونگیر یـک ترکیـب ساده است که یک مولکـول از مـاده اي (مولکـول مهمـان) در شـبکه ساخته شده از مولکول مادهاي دیگر (مولکول میزبان) به دام می افتد. اندرون گیر مربوط به آب، هیدرات نامیده میشود. در ساختمان آنهـا مولکولهاي آب به علت داشتن پیوند هیدروژنی بـا بـه وجـود آوردن حفرههایی، تشکیل ساختار شبه شبکهاي می دهند . ایـن شـبکه کـه ناپایدار است به عنوان شبکه خالی هیدرات شناخته می شـود کـه در دما و فشار خاص (در دماي پایین و فشار بالا) با حضور اجـزاء گـازي مختلف با اندازه و شکل مناسب، مـی توانـد بـه یـک سـاختار پایـدار تبدیل شود.

در این نوع از کریستالها، هیچ نوع پیوند شیمیایی بین مولکولهـاي آب و مولکولهاي گاز محبوس شده تشکیل نمیشـود و تنهـا عامـل پایداري کریستالها به وجود آمدن پیوند هیدروژنی بین مولکولهـاي میزبـان (مولکـولهـاي آب) و نیـروي واندروالسـ ی اسـت کـه بـین مولکولهاي میزبان و مولکولهاي مهمان (مولکولهاي گاز) به وجـود میآید.[۴]-[۱] ساختار هیدرات شبیه به یخ است با این تفـاوت کـه کریستال هیدرات می تواند در دماي بالاتري نسبت به نقطه ذوب یخ، در شرایطی که فشار بالاتر از فشار محیط باشـد پایـدار بمانـد و ذوب نشود. از موارد دیگري که باعث شباهت بین کریستال هیدرات و یـخ مــیشــود افــزایش حجــم و آزاد شــدن گرمــا بــه هنگــام تشــکیل میباشد[۵]،.[۶]

اغلب مولکولهاي گاز مهمان، متان، اتان، پروپـان، ایزوبوتـان، نرمـال بوتان، نیتروژن، دي اکسـید کـربن و سـولفید هیـدروژن مـیباشـند. اصلیترین شرایط تشکیل را میتوان به صورت زیر بیان نمود[۷]،:[۸] (۱ حضــور مولکــولهــاي آب (بصــورت مولکــول هــاي آب آزاد،
مولکولهاي حل شده و یا امولسیون)

(۲ حضـور هیـدروکربنهـاي سـبک C1) تـا (C4، گازهـاي اسـیدي CO2)،(H2S و یا نیتروژن

(۳ دماي پایین و فشار بالا هیدراتها به واسـطه موقعیـت مولکـول آب در کریسـتال و تشـکیل

دهندههاي هیدرات به سه دسته تقسیم میشوند:[۹]
-۱ ســاختار I معمــولاً بــا مولکــولهــاي کــوچکتر ماننــد متــان، دياکسیدکربن، اتان و … تشکیل می شود.

-۲ سـاختار II بـه وسـیله مولکـولهـاي بـزرگ تـر ماننـد پروپـان و ایزوبوتان تشکیل می شود.

-۳ ساختار H که براي تشکیل آن یک نـوع مولکـول کوچـک ماننـد متان و یک نوع مولکول بزرگ مانند متیل سیکلو هگزان باید موجـود باشند تا بتوانند ساختار آن را پایدار کنند.

-۲ خطوط انتقال گاز دریایی

میدان گازي پارس جنوبی واقع در بخش شمال شرقی یـک سـاختار وسیع زمین شناسی در خلیج فارس بوده و در قطر به میدان شـمالی نیز معروف است. این میدان در حدود ۱۰۰ کیلومتري جنوب سـاحل بندر عسلویه، محل احداث تجهیزات و تسهیلات دریافت کننـده گـاز استخراجی قراردارد. شکل (۱) وضـعیت قـرار گیـري میـدان پـارس جنوبی در خلیج فارس را نشان میدهد که گاز موجود در این میـدان در حدود ۴۵۰ هزار میلیارد فوت مکعب برآورد میشود.[۱۰]

شکل : (۱) موقعیت جغرافیایی میدان پارس جنوبی

شکل : (۲) وضعیت قرار گیري میدان گازي پارس جنوبی

با اجراي مرحله هاي ۷،۶ و ۸ حدود ۸۰ میلیون متر مکعب گاز ترش براي تزریق به حـوزه نفتـی آغاجـاري و ۱/۲ میلیـون تـن گـاز مـایع (LPG) در سـ ال و ۱۲۰ هـزار بش ـکه میعانـات گـازي در روز بـراي صادرات تولید خواهد شد. عملیات اجرایی این ۳ مرحله نیز به وسیله شرکت پترو پارس در سال ۱۳۸۰ آغاز شد. گاز تولیدي به وسیله خط لوله اي به طول ۵۱۲ کیلومتر و قطر ۵۶ اینچ بـه جـاده هـاي نفتـی آغاجاري تزریق می شود که این امر علاوه بر بازیافـت ثانویـه نفـت و جلوگیري از هرز رفت آن، به مثابه ذخیره سازي گاز طبیعـی از یـک میدان مشترك به داخل یک میدان مستقل است.

در تأسیسات دریایی Off Shore که از سه سکوي سر چاهی تشکیل شده است، هیچگونه عملیات پالایشی بـر روي گـاز و مایعـات همـراه

۲ شرکت چرخه علم و صنعت ۱۳۹۳ ، تهران، ایران، cs.isi.pjs@gmail.com

انجام نمیشود و سیستم به طوري طراحی شده اسـت کـه در حالـت معمول هیچگونه نفري بر روي سکو مورد نیاز نمیباشد.
در هر فاز ده حلقه چاه تولیدي وجود دارد که گازهاي استخراج شده را به یک Manifold می فرستند که از طریق Sea Line بـه سـمت پالایشگاه گسیل میشود. پس از استخراج گاز از چاه، فشار گاز توسط شیرهاي فشار شکن (Choke Valve) که بر روي هر چـاه قـرار دارد از فشار مخزن که حدود ۳۱۳ بار میباشد تا حدود ۱۱۹ بـار کـاهش مییابد.