تاريخچه استفاده از گاز طبيعي

در بسياري از كتابهاي قديمي، خروج گاز از داخل زمين ثبت شده است. امروزه نيز در بعضي جاها چنين پديده اي را گزارش مي كنند. گاهي اين گاز بر اثر رعد و برق و يا عوامل ديگر، شعله ور مي شود. آتش جاويدان باكو در درياي خزر و يا چشمه سوزان در نزديكي كارستون، در ايالت ويرجينياي غربي واقع در آمريكا نير به همين شكل پديد آمده است. اين حوادث كه در گذشته معمولاً با ترس وبروزخرافات توأم بود، وجود گاز طبيعي را در آن منطقه مشخص مي كرد. اما خرافات ناشي از ناآگاهي به قدري شديد بود كه حتي تا سال ۱۶۵۹ ميلادي همه فكر مي كردند كه ويكان در انگلستان (به دليل اين كه گاز متصاعد شده از حباب هاي سطح آب باعث مي شود تا آب مانند نفت بسوزد حاوي آب جادويي است.

اعتقاد بر اين است كه نخستين بارؤ چيني ها درسه هزار سال قبل براي تبخير آب نمك، از گاز استفاده كردند. تاريخ نويسان دربارة استفادة گاز توسط ايرانيان نوشته اند: «ايرانيان در استفاده از گاز بر ديگر اقوام جهان پشي داشته اند. براي مثال، وجود بقاياي آتشكده ها و معابدي نظير آتش جاويدتن در نزديكي كركوك كه به م

شعل بخت النصر معروف بود، در نزديكي كي مخزن گاز طبيعي قرار داشت.
همچنين بقاياي معابد زرتشتيان در نزديكي مسجد سليمان و روايات تاريخي از آتش جاويدان آتشكدة آذر گشتاسب در آذربايجام، همگي گواه اين مدعي است كه: «ايرانيان باستان بنا بر اقتضاي محيط مذهبي خويش، آتش را گرامي مي داشتند.»
درفلات مركزي و جنوبي ايران، درمناطقي كه جنگل هاي انبوه وجود نداشت، براي روشن نگه داشتن آتش مقدس، از امكانات ديگري به جز چوب هاي جنگلي سود مي بردند؛ زيرا طبيعت اين مناطق به خاطر وجود ذخاير فراوان زيرزميني، دستيابي به سوخت را براي آن ها آسان مي كرد. مناطق غرب، جنوب وجنوب غربي ايران از ديرباز روي دريابي از نفت و مشتقات آن قرار داشتهاندودارند. درايران باستان هم بعضي از اين منابع به دليل عمق بسيار كمي كه داشتند ودارند. در ايران باستان هم بعضي از اين منابع به دليل عمق بسيار كمي كه داشتند، براثر

فرسايش خاك، يا حركت گسل ها ويا ساير عوامل طبيعي ديگر به صورت قطراتي ناچيز از آن درياي زيرزميني خود به بيرون تراوش مي كردند و انسان متفكر را به بهره برداري از آن وادار مي ساختند.
در بعضي از اسناد تاريخي آمده است: «ايرانيان قبل از فلسطيني ها، سومري ها و حتي چيني ها از نفت و گاز به گونه بسيار ابتدايي، تصادفي وبدون برنامه ريزي استفاده مي كردند و بيش ترين بهره اي كه از آن مي گرفتند، براي پايدار نگه داشتن آتش هاي مقدس بود. با اين همه، دربارة پيدايش نفت و گاز درايران چندان نمي توان سخن گفت، زيرا آنچه كه از اين صنعت با امكانات ابتدايي آن در روزگار كهن ايران خبر مي دهد، بسيار اندك است.

در هر حال، استفاده صنعتي و اقتصادي ازگاز در جهان، از سال ۱۷۹۲ ميلادي شروع شد. دراين سال ، شخصي به نام ويليام مورداك از اهالي انگلستان برا نخستين بار توانست ب حرارت دادن زغال سنگ در ظرف سر بسته اي، گاز حاصل از آ“ را به وسيله لوله اي به يكي از اتاق هاي منزل مسكوني خود منتقل كند و آنرا بسوزاند.
با اينكه منابع عظيم گاز تا اوائل قرن ۲۰ كشف شده بود، ولي به علت عدم امكان انتقال آن از چاه ها، عملاً از آن استفادة عمومي و صنعتي نمي شد. تا اين كه در سال ۱۹۳۰ م. استفاده از گاز با توجه به انتقال آن، جنبه عمومي پيدا كرد.

در ايران نيزر با اين كه درسال. ۱۲۸۰ ه.ش اولين چاه نفت در قصر شيرين زده شد، اما استفاده از منابع گازي از سال ۱۳۴۴ ه.ش در پوشش شركتي به نام «شركت ملي گاز» ايران آغاز شد.
ازمنابع گاز در ايران مي توان به خانگيران، سرخون، نار، قشم و …اشاره كرد. برمبناي يك برنامة ۲۰ ساله، قرار است گاز توسط خط لوله به تمامي ايران انتقال يابد كه طبق اين برنامه ۱۶۰۰ كيلومتر خطوط لوله اصلي و ۲۷۰۰ كيلومتر لوله داخل شهري احداث خواهد شد.

گاز طبيعي و همچنين نفت از تجزية بقاياي لاشه ها و اجساد جانوران و گياهان تحت دما و فشار زياد به وسيلة باكتري هاي عمل كننده به مرور زمان به وجود آمده اند. گاز طبيعي معمولاً به صورت محلول در نفت خام در لايه هاي بالايي نفت خام و يا در سفره هاي مستقل زيرزميني وجود دارد. ۸۰ الي ۸۵ درصد از گاز طبيعي را گاز متان (CH4) و حدود ۱۰ الي ۱۵ درصد آن بار گاز اتان (C2H5) و حدود ۵ در صد آن را هيدروكربن هاي سنگين تر نظير پروپان، بوتان، پنتان، آب، دي اكسيدكربن و سولفيد هيدوژن و… تشكيل مي دهد. گاز توليد شده از چاه پس از جمع آوري به واحد مركزي پالايش توسط خطوط لوله انتقال داده مي‌شود.

پالايشگاه گاز
گاز طبيعي پس از ورود به پالايشگاه، مراحل زير را طي مي كند.
الف) جمع آوري
ب) فرآيند شيرين كردن گازترش،
پ) نم زدايي،
ت) اندازه گيريؤ كنترل و ارسال گاز.
الف) جمع آوري
همانطور كه گفته شد، گاز طبيعي به دست آمده حاوي هيدروكربن هاي سنگين از قبيل پروپان و بوتان و… مي‌باشد كه در بخشي از پالايشگاه از گاز طبيعي جدا مي شود. پس از اين مرحله، فشار گاز توسط كمپرسورها تقويت و جهت مراحل بعد ارسال مي شود.
ب) فرآيند شيرين كردن گاز ترش
گاهي اصطلاح «گاز شيرين» و «گاز ترش» را شنيده ايم . ابتدا اين اصطلاح را تعريف، سپس به توضيح اين فرايند مي پردازيم.
گاز ترش: اصطلاح گاز ترش به گازياطلاق مي شود كه حاوي تركيبات گوگرد و دي اكسيد كربن باشد كه به علت ايجاد پوسيدگي در لوله هاي حامل گاز و همچنين پايين آوردن ارزش حرارتي بايد از گاز طبيعي جدا شوند.

درصورتي كه اين تركيبات از گاز طبيعي جدا شوند، اصطلاحاً به اين گاز، گاز شيرين گفته مي شود. اگر گاز استخراج شده ترش باشد، با استفاده از يك برج، اين تركيبات از گاز جدا مي شود كه به آن برج تماس است. گاز از پايين برج به طرف بالاي برج و مايع منو و مايع منو اتانول آمين از بالاي برج به طرف پايين جريان مي يابند. گاز و مايع به طور كامل روي سيني ها يا در توده اي از استوانة مشبك كه در داخل برج تماس نصب شده است، با يكديگر تماس برقرار مي كنند.

محلول منو اتانول آمين پس از جذب گازهاي طبيعي و سولفيد هيدوژن ودي اكسيد كربن به صورت منو اتانول آمين غني شده از گازهاي اسيدي از پايين برج خارج شده و از بالا وارد برج ديگري به نام احيا مي شود تا پس از دفع گازهاي اسيدي دوباره وارد برج تماس شود. در پايين برج احيا. جوشاننده هاي آب وجود دارند كه محلول آمين توسط بخار آب حرارت مي بيند و از گازهاي اسيدي در دماي ۱۱۰ تا ۱۱۶ از آن جدا مي شوند. گازهاي اسيدي كه از محلول آمين خارج مي شوند، همراه با بخار آب وارد مايع كننده هوايي مي گردند. در اين جا، بخار آب متراكم وبه آب تبديل مي شود. آب و گازهاي اسيدي در جدا كننده از هم جدا مي شوند. آب حاصل به بالاي برج احيا به عنوان مايع برگشتي فرستاده مي شود و گازهاي اسيدي به مشعل مي روند و مي سوزند.
پ) نم زدائي
نام ماده نم زدا آلومينا واز جنس اكسيد آلومينيوم است. گاز از بالا به طرف پايين برج خنك كننده جريان مي يابد وآلومينا، آب همراه گاز را جذب مي كند. اگر مقدار جزئي از منو اتانول آمين نيز همراه گاز باشد،آن نيز توسط آلومينا جذب خواهد شد. ممكن است ذرات ريز معلق كه حاصل برخورد گاز با آلومينا است، همراه گاز وجود داشته باشد. با تعبيه يك دستگاه فيلتر، اين ذرات از گاز جدا مي شوند و گاز شيرين خشك از برج نم زدا خارج مي شود.
ت) اندازه گيري، كنترل، و ارسال گاز
پس از طي مراحل بالا، ميزان گاز عبوري توسط ايستگاه هاي اندازه گيري (كنتور) اندازه گيري شده و پس از كنترل ميزان تركيبات موجود در گاز طبيعي براي مصرف توسط خطوط لوله به دستگاه هاي تقويت فشار هدايت مي شود.

بوي بد گاز از چيست؟
از آن جا كه گاز طبيعي فاقد بوي خاص مي باشد ودر صورت نشت احتمالي خطر آفرين است، ماده مخصوص به نام (مركاپتان) – كه بوي نافذي دارد- به وسيلة‌ دستگاه ادورايزر (Odorizer) به گاز اضافه مي شود.

به طور كلي گازها به دو حالت زير توزيع مي شوند:
۱- گاز مايع،
۲- گاز طبيعي (خطوط لوله)،
گاز مايع
درپالايشگاه نفت، گازهايي كه از تركيبات ئيدروكربن تشكيل شده اند، مانند پرويان، بوتان با درصدهاي مشخص تحت شرايطي مخلوط، و در فشار بالا در مخازني متراكم مي‌شوند وبه آن گاز مايع مي گويند.
گاز مايع به روش هاي زير قابل انتقال است:
– مخزن هاي راه آهن
– كشتي هاي مجهز به مخازن مخصوص گاز مايع

 

– كاميون هاي مجهز به مخزن گاز مايع
– سيلندرهاي گاز مايع
گاز مايع براي مصارف خانگي، در سيلندرهاي فولادي سبك و سنگين توزيع مي شوند. گاز مايع با فشار زياددر اين سيلندرها متراكم شده وبراي استفاده از آن از دستگاهي به نام رگولاتور استفاده مي شود تا بتوان فشار واندازة جريان گاز را به ميزان مطلوب رساند و مورد استفاده قرار داد.
وزن قابل ملاحظه، تعويض مكرر سيلندرها و همچنين حمل ونقل دشوار را مي توان از معايب انتقال گاز توسط مخزن هاي استوانه اي دانست.
اين روش به علت معايبي كه داشت، خيلي زود جاي خود را به انتقال گاز طبيعي از طريق خطوط لوله داد.
گاز طبيعي
همان طور كه گفته شد، گاز طبيعي يا زا منابع مستقل گازي ويا به صورت «گاز همراه» محلول از نفت خام استخراج مي شود كه پس از جدا شدن ناخالصي ها در واحد پالايش به طور مستقيم براي مصرف كنندگان توسط خطوط لوله انتقال مي يابد.
مراحل انتقال گاز طبيعي توسط خطوط لوله از ابتدا تا مصرف كننده به ترتيب زير ساست؛
۱-خطوط لوله انتقال اصلي
اين خطوط انتقال دهند گاز با فشار بالا ازمنابع گازي و ايستگاه هاي تقويت فشار تا ايستگاه دروازه ورودي شهر يا city Gate Station) C.G.S ) مي باشد در اين خطوط، لوله هاي به قطر ۵۶ اينچ و فشار گاز در حدود psi1100<p< psi 350 را مي توان مشاهده كرد.
۲-خطوط يا شبكه هاي تغذيه:

اين خطوط گاز خروجي از ايستگاه دروازه ورودي شهر را به ايستگاه هاي تقليل فشار درون شهري (Town Border Station) T.B.S و مراكز صنعتي و كارخانجات هدايت مي كند.
اين خطوط كه پس از عبور از ايستگاه دروازه ورودي شهرC.G.S مي گذرد، فشار گاز را به psi 250 تقليل مي دهد و قطر لوله ها در اين مرحله ۱۲ اينچ مي باشد.
۳-شبكه خطوط اصلي
شبكه اي از حلقه ها و شاخه هاي در اندازه قابل ملاحظه و ظرفيت بالاست كه در طول مسيرهاي اصلي شهر گاز را توزيع مي كند. اين خطوط پس از گذشتن از ايستگاه تقليل فشار درون شهري Tbs به فشاري معادل pis 60 و قطر آن بين ۴ تا ۶ اينچ مي رسد.
۴-خطوط شاخه اي ۲ اينچ.

اين خطوط از خطوط اصلي شبكه منشعب و گاز را به داخل معابر وكوچه ها هدايت مي كند. فشار دراين خطوط بين ۱۵ تا ¬psi 30 مي باشد.

۵-خطوط لوله انشعاب:
اين خطوط ار خطوط ۲ اينچ وبه رگولاتورهاي خانگي منتهي مي شود. در اين صورت فشار براي مصرف كننده خانگي به psi 4/1 مي رسد.
با كمي توجه به ۵ مرحله انتقال، مي بينيم كه ابتدا فشار گاز افزايش يافته و سپس در ت۳ ايستگاه C.G.S، و T.B.S و رگولاتور خانه كاهش مي يابد.
اين افزايشس يا تقويت فشار به سه علت صورت مي پذيرد:
۱- طولاني بودن مسير؛
۲- افزايش جمعيت؛
۳- اصطكاك با جدار لوله ها؛
۱- با توجه به اين كه فقط برخي مناطق داراي ذخاير گازي مي باشند و از مناطقي كه بايد گازرساني شود، فاصله بسيار دوري دارد، اين گاز بايد با فشاري بسيار زياد حركت كند تا با وجود دريافت گاز اين خط لوله توسط شهرهاي مسير، همچنان با فشاري مناسب به مصرف كنندگاه آخرين شهر نيز برسد.
۲- وقتي يك خط لوله توسط گروه مهندسان مورد طراحي قرار مي گيرد، به اولين عامل كه جمعيت در ۱۵ سال آينده است، توجه مي شود.
با توجه رشد جمعيت كشور، مهندسان طراح، قطر و فشار گاز خطوط لوله را بايد طوري طراحي كنند كه اين خطوط تا حداقل ۱۵ سال آينده نيازي به ايجاد خط لوله جديد نداشته باشند.
۳- با وجود آن كه گاز استخراجي داراي فشار زيادي است، امابه خاطر دوري مسير، ايجاد اصطكاك با جدار لوله دچار افت مي شود. براي جبران اين افت از ايستگاه هاي تقويت فشار استفاده مي كنند.
حال با اين توضيحات، مي توان به شرح مختصري از يك ايستگاه تقويت فشار و همچنين ايستگاه تقليل فشار پرداخت.

ايستگاه هاي تقويت فشار
همان طور كه گفته شد، براي انتقال سيال گاز، از فشاري استفاده مي كنيم كه منبع و توليد كننده آن دستگاهي به نام كمپرسور است. درطول خطوط براي هر صد مايل، يكي از اين ايستگاه هاي فشار را كه دستگاه كمپرسور در ان قرار دارد، درنظر مي گيرند. كمپرسور، باعث افزايش انرژي گاز مي شود، درست مانند يك پنكه الكتريكي . هوايي كه ساكن است، همچنان تمايلبه سكون دارد.

وقتي پنكه را روشن مي كنيد، تيغه هاي آن، هوا را مي فشارد. هوا در برابر اين تيغه ها، مقاومت مي كند. اين مقاومت باعث مي شود كه ملكول هاي هوا به هم نزديك تر شوند. هر چه ملكول هاي هوا به هم فشرده تر شوند، از حجم آنها كاسته مي شود. درنتيجه، فشار افزايش مي يابد. هرچه تيغه ها سريع تر بچرخند، هوابا سرعت بيش تري جلو رانده مي شود. دراين جا، پنكه با كار كردن روي هوا باعث مي شود كه سرعت وفشار هوا بالا رود.
كل انرژيي كه از كمپرسور خارج مي شود، خيلي بيش تر از مقداري است كه وارد كمپرسور مي شود. مقدار انرژيي كه گاز ذخيره مي كند، به مقدار كاري كه كمپرسور روي آن انجام مي دهد، بستگي دارد.
كمپرسورها با توجه به كاري كه انجام مي دهند، انواع مختلفي دارند:
كمپرسورهاي گريز از مركز
طبق قانون دوم نيوتن، اگر به جسمي هيچ نيرويي وارد نشود، جسم ، حالت خود را حفظ مي كند،

يعني اگر در حال سكون است، به همان حال باقي مي ماند و اگر در حال حركت است، با سرعت ثابت به حركت خود ادامه مي دهد.

حال فرض مي كنيم، ساچمه اي كه به نخي بسته شده است، با سرعت معيني رها شود. اگر هيچ نيرويي اعم از اصطكاك و …بر ساچمه وارد نشود، ساچمه روي بك خط مستقيم به حركت خود ادامه مي دهد. اگر نخ به محور ثابتي بسته شده باشد و ساچمه را با سرعت ثابتي حركت دهيم، تا زماني كه نخ متصل به محور سفت شود، همچنان روي يك مسير مستقيم حركت م كند، اما از آن پس منحرف مي شود وبا نيرويي كه به آن وارد شده است، در مسير دايره اي مي افتد و باز به حركت خود ادامه مي دهد.
اگر در اين حالت نخ پاره شود، ساچمه همچنان به حركت مستقيم خود ادامه مي دهد. در اين هنگام ، ساچمه توسط نيروي جانب مركز روي مسير نگه داشته مي شود. نيروي گريز از مركز درست درمقابل نيروي جانب مركز روي مسير نگه داشته مي شود. نيروي گريز از مركز درست درمقابل نيروي جانب مركز به وجود مي آيد.
يك صفحه دوار(ديسك) درا در نظر بگيريد كه روي آن چند تيغه، طوري نصب شده باشد كه درمركز با يكديگر زاويه بسازند. اگر ساچمه اي را بين دو تيغه نزديك مزكز قرار دهيم، هنگامي كه صفحه شروع به حركت مي كند، حركت يكي از تبغه ها به ساچمه نيرو وارد مي كند و ساچمه در يك مسير مستقيم – يعني در طول تيغه- شروع به حركت مي كند. چون دراين جا نيروي جانب مركز بسيار ناچيز است، ساچمه از صفحه به طرف خارج از مركز پرتاب مي شود.
وقتي صفحه حركت مي كند، ساچمه از صفحه به تيغه اتصال دارد. براي هر چرخش، نقطه A از مركز فاصله بيش تري مي يابد و در نتيجهA تندتر مي چرخد. بنابراين هر چيزي كه توسط اين صفحه بچرخد، قسمتي از آن كه به مركز دورتر است، سرعت بيش تري را خواهد داشت.

يك پروانه كمپرسور از دو صفحه ساخته شده است كه توسط تيغه هايي از هم جدا شده ند. وقتي پروانه مي چرخد،‌تيغه ها به هوا فشار وارد مي آورند. طبق آن چه گفته شد، ملكول هاي هوا در يك مسير مستقيم حركت مي كنند و چون نيروي جانب مركز وجود ندارد، ملكول هاي هوا به خارج از مركز پروانه هدايت مي شوند و سرعت مي يابند. طبق نيروي عكس العمل، هوا تمايل دارد كه نيرويي مخالف تيغه ها وارد آورد، در نتيجه، فشار هوا بالا مي رود و پروانه باعث افزايش سرعت و فشار مي شود