طرح احداث واحد تولید مایعات گازی NGL

گاز طبیعی مایع یا ال‌ان‌جی (به انگلیسی: Liquefied natural gas) به گاز طبیعی‌ای گفته می‌شود که موقتاً برای ذخیره‌سازی یا ترابری در حجم زیاد به حالت مایع تبدیل شده‌است. ال‌ان‌جی، بیشتر شامل متان (بیش از ۹۰ درصد) و مقادیر کمی اتان، پروپان، بوتان و برخی از آلکان‌های سنگین دیگر می‌باشد. فرایند پالایش ال‌ان‌جی، می‌تواند به نحوی طراحی شود، که محصول نهایی تولید شده شامل ۱۰۰ درصد متان باشد..

ال‌ان‌جی حجمی معادل ۱.۶۰۰ حجم گاز طبیعی در حالت گازی را داراست. گاز مایع، بی‌بو، بی‌رنگ، غیرسمی و غیرخورنده است. خطراتی که این گاز می‌تواند در پی داشته باشد شامل شعله‌ورشدن، انجماد و خفگی می‌باشد. چگالی انرژی ال‌ان‌جی ۶۰ درصد سوخت دیزل می‌باشد. فرایند میعان شامل حذف ترکیبات خاصی همچون گردوغبار، گازهای اسیدی، هلیوم، آب و هیدروکربنهای سنگین است که در جریان روبه‌پایین، (انتقال گاز در لوله‌ها) برای گاز دچار مشکل می‌نمایند. گاز طبیعی را بعد از حذف موارد فوق در فشاری معادل فشار اتمسفر و دمای ۱۶۲- درجه سانتی‌گراد سرد می‌کنند. (حداکثر فشار گاز برای کاربردهای انتقال در فشاری معادل ۲۵ کیلو پاسکال یا ۳٫۶ پی‌اس‌آی است). کاهش حجم گاز در شرایطی که خطوط لوله در دسترس نمی‌باشد، باعث صرفه‌جویی اقتصادی در مسیرهای بلند می‌شود. در مواردی که انتقال گاز طبیعی از طریق خط لوله اقتصادی یا عملیاتی نیست، می‌توان آن را از طریق کشتی‌های دریایی حمل گاز مایع طبیعی، که مخصوص این‌کار طراحی شده‌اند یا تانکرهای جاده‌ای، حمل نمود. در بازارهای مصرف، ال‌ان‌جی دوباره به حالت گاز در می‌آید. چگالی ال‌ان‌جی، تقریباً از ۰٫۴۱ تا ۰٫۵ کیلوگرم‌برلیتر، متغیر است، که تابعی از دما، فشار و ترکیبات آن می‌باشد. مقدار گرمایش ال‌ان‌جی در بالاترین سطح، در دمای ۱۶۴- درجه سلسیوس به ۲۴ مگاژول بر لیتر می‌رسد. کمترین میزان گرمایش ال‌ان‌جی ۲۱ مگاژول‌برلیتر است.

زنجیره تولید و عرضه LNG به شرح ذیل است
• دریافت، اندازه گیری و فشارافزایی (در صورت نیاز) گاز
• حذف گازهای اسیدی، رطوبت، جیوه و هیدروکربورهای سنگین
• پیش سردسازی تا دمای حدود منفی ۵۰ درجه سانتیگراد
• سردسازی تا دمای حدود منفی ۱۵۰ درجه سانتیگراد
• کاهش فشار، حذف نیتروژن و ذخیره سازی LNG تولیدی
• حمل LNG به بازارهای مصرف
• ذخیره سازی LNG و تبخیر مجدد
واحدهای تولید LNG به دو دسته اصلی مقیاس بزرگ (Baseload) با ظرفیت بیشتر از ۱.۵ میلیون تن در سال و مقیاس کوچک (Small scale) با ظرفیت کمتر از ۱.۵ میلیون تن در سال تقسیم بندی می‌شوند. محصول واحدهای بزرگ معمولاً با کشتی‌های غول پیکر به مقاصد مصرف حمل شده و پس از تبخیر به مصارف نیروگاهی رسیده و یا به خطوط سراسری انتقال گاز تزریق می‌شود.
محصول واحدهای کوچک LNG نیز با تانکرهای حمل، کشتی‌های کوچک و ناوگان ریلی به مقاصد مورد نظر مانند نقاط دور از شبکه، ایستگاه‌های سوختگیری LNG در دریا و خشکی و واحدهای CNG فرستاده می‌شود.

فرآیند تولید مایعات گازی NGL

اساس روش‌های مختلف تولید LNG, سردسازی گاز طبیعی تا دمای ۱۶۱- درجه سانتی گراد در فشار اتمسفریک است. در همه این روش‌ها گاز طبیعی پس از خروج از مخزن و جداسازی مایعات گازی و طی مراحل نم گیری و سولفورزدایی, ابتدا تا دمای ۳۵- درجه سانتی گراد سرد شده و سپس وارد بخش مایع سازی می‌گردد. در این فرآیند, گاز طبیعی طی تبادل حرارتی با یک سیال مبرد (Refrigerant)، تا دمای ۱۶۱- درجه سانتیگراد سرد شده و به حالت مایع در می‌آید. عمل سردسازی سیال مبرد بر اساس پدیده ژول تامسون اتفاق می افتد؛ بدین صورت که با عبور این سیال از یک شیر انبساط و کاهش فشار ناگهانی, دمای سیال مبرد نیز ناگهان افت می‌یابد. گاز پس از تبادل حرارتی با سیال مبرد, توسط کمپرسورهایی با توربین‌های گازی بسیار بزرگ, متراکم می‌گردد.

مرحله اول، پیش تصفیه سازی:
خوراک گازی از ایستگاه‌های گاز به هر کدام از قطارهای آلان جی وارد می‌شوند تا ابتدا برای جداسازی جامد-مایع بمنظور جلوگیری از تشکیل کف در واحد زدایش اسیدهای گازی از میان فیلترها عبور می‌کند. زدایش گازهای اسیدی مانند (CO2 و H2S) با استفاده از یک محلول آمین اختصاصی در ستون جذب رخ می‌دهد. حذف Co2 تا حدود ppm 50 از یخ زدگی در واحد پایین دست مایع سازی جلوگیری می‌کند. سیستم تبرید دوباره آمونیاک با عبور جریان از یک جداکننده آب اشباع شده‌ای که از گاز شیرین بوجود آمده را خنک می‌کند تا برای جدا کردن آن قابل دسترسی باشد. آب خنک و مایع شده که حاوی آمین است دوباره به عنوان جریان برگشتی به برج جذب آمین برگشت داده می‌شود. واحد آب زدایی جریان را تا مقدار مجاز کمتر از ۰.۱ ppm از آب خشک می‌کند. این واحد شامل سه دستگاه غرباتل مولکولی است که دو عدد از آن‌ها بر اساس فرایند جذب و سومین دستگاه بر اساس بازیابی و تولید فشار موردنیاز برای فرایند عمل می‌کند. جریان در ادامه مسیر خود وارد واحد زدایش جیوه می‌شود. برای ورود خوراک به واحد مایع سازی باید هرگونه جیوه‌ای از این ترکیب حذف شود.
قسمت حذف هیدروکربن‌های سنگین:
آخرین مرحله از پیش تصفیه حذف هیدروکربن‌های سنگین مانند پنتان و بنزن از خوراک است. مقدار مجاز این مواد برای جلوگیری از یخ زدگی خوراک در واحد پایین دستی کمتر از ۱ ppm است.

واحد تبرید آمونیاک:
آمونیاک به عنوان یک مبرد قابل دسترس و طبیعی، نسبت به سایر مبردها مانند اتانول و پروپان از لحاظ اشتعال پذیری و آلودگی دارای کاربرد بیشتری در صنعت دارد. بعلاوه در سال ۱۹۹۳ گزارشاتی درباره میزان هدر رفت مبردها در سیکل‌هایی تبرید آمونیاک بعنوان بهترین جایگزین نسبت به سایر مبردها به کار می‌رود.
در این واحد از پیش خنک سازی گاز ورودی، به ۸- درجه سانتی گراد برای ورود به چرخه فرآیند استفاده می‌شود. سیستم آمونیاک شامل یک یا دو واحد بهم پیوسته تبرید است. دستگاه‌های تبرید از دو توربین بخار موازی تشکیل شده‌اند که از گاز بازیافتی واحد استفاده می‌کنند. این واحد تأثیر مستقیم و بسیار مثبتی روی سیستم می‌گذارد زیرا با ثابت نگه داشتن دما از فرسوده و تخریب دستگاه‌های فرایندی جلوگیری می‌کند.

واحد مایع سازی:
در این واحد گاز ورودی از دمای ۸- درجه سانتی به ۱۶۲- سانتی گراد خنک و تبدیل به مایع می‌شود. واحد مایع سازی OSMR بر پایه فرایند SMR است که شامل یک سیستم فشرده سازی بخار با استفاده از چندین مبرد با هسته‌های منحنی و مبدل‌های حرارتی از جنس آلومینیوم هستند که به آن جعبه سرد (cold box) می گویند. در ادامه فرایند این جریان وارد یک جدا کننده می‌شود تا هرگونه حالت دو فازی خوراک از بین برود.
جریان باقی مانده دوباره به جعبه سرد وارد می‌شود و تا دمای ۱۶۲- سرد و مایع سازی می‌شود.
اساس عمل این تبدیل شدن بر اساس پدبده ژول-تامسون است. به این صورت که خوراک با عبور از یک شیر انبساطی و کاهش فشار ناگهانی دمای مبرد که آمونیاک است ناگهان بشدت کاهش پیدا می‌کند. گاز ورودی یا همان خوراک پس از تبادل حرارتی با جریان مبرد به کمپرسورهایی بزرگ با توربین‌های بزرگ ارسال می‌شود و متراکم می‌گردد.
مرحله آخر گاز طبیعی مایع شده به مخازن نگهداری ارسال می‌شود. در هر کدام از قطارهای آلان جی دو سیستم موازی از دستگاهی تبرید وجود دارد که هر کدام شامل کمپرسور، کولر و جعبه سرد هستند.

در شکل زیر بخش‌های مختلف پروژه و جانمایی آنها نمایش داده شده است.

تحلیل صنعت تولید LNG

تجارت جهانی LNG در سال ۲۰۱۸ با افزایش ۲/۲۸ میلیون تنی به مقدار خیرهکننده ۵/۳۱۶ میلیون تن در سال رسید. این پنجمین سال پی در پی رشد LNG در طول تاریخ این صنعت بوده است. یکی از دالیل عمده این رشد، افزایش تولید LNG در کشورهای استرالیا و آمریکا بوده است. همچنین چندین پروژه قدیمی تولید LNG از جمله LNG نیجریه، ترمینال انرژی آرزیو و اسکیکدای الجزایر و LNG آنگوال نیز با رفع مشکل خوراک و یا محدودیتهای فنی در این سال افزایش تولید را تجربه کردند؛ اما انقالبیترین پروژه مربوط به PFLNG مالزی بود که برای اولین بار تمام فرآیند مایع سازی در حالت شناور صورت می‌گیرد. اگر چه نگرانیهایی درباره توانایی بازار در جذب این حجم از رشد عرضه LNG وجود داشت با این وجود از طریق تقاضاهای جدیدی که در جهان شکل گرفت، مخصوصاً افزایش ۸/۱۵ میلیون تنی تقاضای چین، تجارت LNG در سال ۲۰۱۸ با رشد همراه بود. در سال ۲۰۱۶ چین، هند و مصر به عنوان سکانداران تجارت جهانی LNG شناخته می‌شدند. این در حالی است که در سال ۲۰۱۷ چین یکسوم از رشد تجارت LNG را به خود اختصاص داد و با افزایش واردات ۷/۱۲ میلیون تنی اصلیترین عامل رشد واردات LNG بود. همچنین در منطقه اقیانوس آرام، کره جنوبی با افزایش تقاضای ۹/۴ میلیون تنی، حجم کل تقاضای خود را به ۹/۳۸ میلیون تن رساند که دومین رشد باالی تقاضا را بعد از چین داشت. به علت این افزایش در واردات LNG کره جنوبی، این کشور در آخرین فصل سال ۲۰۱۷ به دومین وارد کننده LNG تبدیل شد. البته این جایگاه کره جنوبی چندان دوامی نداشت و سال ۲۰۱۸ چین دوباره جایگاه خود را پس گرفت. در سمت عرضه نیز با به بهره برداری رسیدن ترمینال‌ها و مراکز جدید تولید LNG در جهان، عرضه این محصول در سال ۲۰۱۹ نیز به رشد خود ادامه خواهد داد. از ژانویه ۲۰۱۸ تا پاییز ۲۰۱۹ حدود ۲/۳۶ میلیون تن به ظرفیت تولید LNG جهان افزوده شده است. عمده این افزایش توسط کشورهای استرالیا، آمریکا و روسیه صورت گرفته است. اگرچه ممکن است تقاضای چین رشدی معادل سال ۲۰۱۸ نداشته باشد، ولی عوامل دیگر از توسعه این بازار حمایت خواهند کرد. افزایش عرضه LNG ممکن است منجر به افزایش تحویل این محصول به بازارهای اروپایی با زیرساختهای گاز طبیعی قوی از جمله فرانسه، انگلستان و اسپانیا شود (گزارش اتحادیه بین المللی گاز، ۲۰۱۹).
کشورهای قطر، استرالیا، مالزی، آمریکا و نیجریه به ترتیب با ۹/۲۴،۷/۲۱،۷/۷،۷/۶ و ۵/۶ درصد از بازار مهمترین صادرکنندگان LNG در سال ۲۰۱۸ بوده‌اند. بعد از این کشورها به ترتیب روسیه، اندونزی، ترینینداد و … قرار داشته‌اند. همچنین مهمترین واردکنندگان LNG به ترتیب ژاپن، چین، کره جنوبی، هند، تایوان، اسپانیا، ترکیه، فرانسه و پاکستان، هر کدام با سهمی بالای ۲ درصد از کل بازار بوده‌اند. به طور دقیق سهم هر کدام از این درصد ۲/۲ و ۲/۶،۲/۶،۳/۳،۵/۱،۷/۱،۱۳/۶،۱۶/۷،۲۵/۴ ترتیب به جهان در LNG واردات کل از کشورها بوده است. همانطور که مشاهده می‌شود، بزرگ‌ترین صادر کننده LNG قطر و بزرگترین وارد کننده LNG ژاپن می‌باشد. در طول سال ۲۰۱۸ به ترتیب استرالیا رشد بالایی در صادرات و چین رشد بالایی در واردات LNG داشته است.
ایران با در اختیار داشتن ۱۸ درصد از کل ذخایر اثبات شده گاز طبیعی جهان (معادل با ۵/۳۳ تریلیون مترمکعب (در جایگاه اول کشورهای بزرگ دارنده گاز قرار دارد. با این وجود فقط ۷/۵ درصد از کل تولید جهانی گاز را بر عهده دارد و تولید به صورت متناسب گسترش نیافته است. در زمینه صادرات نیز از آن جا که بخش عمدهٔ گاز تولیدی کشور در داخل مصرف می‌شود. ایران جایگاه مناسبی ندارد و خالص صادرات آن چیزی حدود ۵.۱ میلیارد مترمکعب در سال ۲۰۱۶ بوده است. تولید LNG ایران نیز در همین دوره در مقایسه با دیگر کشورها تقریباً صفر بوده است.
پیش بینی می‌شود تجارت گاز طبیعی مایع شده (LNG) هفت برابر سریعتر از خطوط لوله رشد و توسعه داشته باشد. جمهوری اسلامی ایران به عنوان کشوری با ذخایر عظیم نفت و گاز، خواه ناخواه از توسعه این صنعت تأثیر خواهد پذیرفت. این مقاله ضمن بررسی وضعیت صنعت LNG در ایران و جهان، با استفاده از رویکردی توصیفی، با بررسی و مرور مطالعات صورت گرفته در این زمینه نتیجه می‌گیرد که ایران در برخورد با صنعت LNG سه رویکرد مختلف می‌تواند اتخاذ نماید؛ اول آنکه خود نیز به گروه کشورهای تولید کننده LNG بپیوندد. رویکرد دوم تلاش برای توسعه خطوط لوله و تمرکز بر بازارهای کشورهای همسایه است و رویکردسوم، مصرف مازاد گاز تولیدی کشور در داخل، از طریق تزریق آن به میادین نفتی جهت تولید صیانتی و تکمیل زنجیره ارزش در صنعت پتروشیمی و صادرات محصولات پتروشیمی است. رویکرد اول علیرغم تنوع بازارهای فروش و قیمت، به دلیل تحریمهای اقتصادی با مشکل مواجه خواهد شد؛ همچنین صادرات LNG برای فواصل نزدیک بهصرفه نخواهد بود. رویکرد دوم به دلیل قراردادهای بلندمدت، امنیت تقاضای بیشتری به همراه دارد؛ ولی برای فواصل دور به صرفه نبوده و حفظ و نگهداری خطوط لوله هزینهبر است. رویکرد سوم در بلندمدت به نفع کشور است چرا که به جای صادرات گاز، محصولات پتروشیمی که ارزش افزوده بالاتری دارند صادر شده و میزان برداشت نفت خام از میادین نفتی در بلندمدت بیشتر می‌شود؛ ولی مزیتهای تجارت از بین می‌روند. پیشنهاد می‌شود در برخورد با صنعت LNG ترکیبی از هر سه روش به کار گرفته شود.
صنعت LNG تا سال ۲۰۵۰ همچنان به رشد خود ادامه خواهد داد. در این رشد روز افزون کشورهایی مانند آمریکا و استرالیا نقش مهمی خواهند داشت. توسعه LNG به خصوص در کشور آمریکا موجب تغییر مسیرهای صادرات LNG از آمریکای شمالی به بازارهای احتمالی صادرات گاز ایران از جمله اروپا، هند و بازارهای شرق و جنوب شرق آسیا خواهد شد. جمهوری اسلامی ایران به عنوان کشوری که بیشترین منابع گازی جهان را در خود جای داده است خواه ناخواه از توسعه این صنعت تأثیر خواهد پذیرفت؛ بنابراین ایران در برخورد با این صنعت سه رویکرد مختلف می‌تواند داشته باشد. اول آنکه خود نیز به گروه کشورهای تولیدکننده LNG بپیوندد. تعریف سه پروژه ایران LNG، پارس LNG و پرشین LNG در همین راستا بوده است. رویکرد دوم تالش برای توسعه خطوط لوله و تمرکز بر روی بازارهای کشورهای همسایه است و رویکرد سوم، مصرف مازاد گاز تولیدی کشور در داخل، از طریق تزریق آن به میادین نفتی جهت تولید صیانتی، تکمیل زنجیره ارزش در صنعت پتروشیمی و صادرات محصوالت پتروشیمی به جای خام فروشی آن است. هر کدام از این سه رویکرد مشکلات و مزیت‌هایی نسبت به دیگری دارند. در رویکرد اول به علت تحریم کشور از سوی کشورهای غربی و به خصوص آمریکا که صاحب تکنولوژی تولید LNG است ساخت و توسعه تأسیسات تولید LNG می‌تواند با کارشکنی یا انصراف سرمایه گذاران خارجی همراه شود. همچنین این روش صادرات برای فاصله‌های نزدیک صرفه اقتصادی نخواهد داشت؛ اما مزیت این روش تنوع بازارهای فروش، امکان فروش در بازارهای دور دست و انعطاف پذیری قیمتی خواهد بود. رویکرد دوم به علت شرکت داشتن هر دو کشور در سرمایه گذاری اولیه و ساخت خطوط لوله می‌تواند برای گاز تولیدی کشور امنیت تقاضای بیشتری به همراه داشته باشد. مخصوصاً که قراردادها نیز بلندمدت خواهند بود اما برای فاصلههای دور اقتصادی نبوده و همچنین با ریسک سیاسی و امنیتی بالاتر جهت حفظ خطوط لوله همراه است. همینطور تنوع بازار آن نیز به اندازه LNG نیست. در رویکرد سوم تمام گاز تولیدی کشور در داخل مصرف می‌شود و در بلندمدت به نفع کشور است چرا که به جای صادرات گاز، محصولات پتروشیمی که ارزش افزوده بالاتری دارند صادر شده و میزان برداشت نفت خام از میادین نفتی در بلندمدت بیشتر می‌شود ولی مزیتهای تجارت، مانند استفاده از اهرم دیپلماسی انرژی برای صیانت از منافع ملی و تحکیم روابط با دیگر کشورها برای افزایش هزینه‌های تحریم، از بین می‌روند. بنابراین پیشنهاد می‌شود جهت صیانت از منافع ملی کشور و افزایش امنیت اقتصادی آن ترکیبی از این روشها در برخورد با صنعت LNG استفاده شود؛ یعنی در کنار توجه به برداشت صیانتی از میادین نفتی با تزریق مقدار گاز مورد نیاز به آنها، با بهینهسازی مصرف گاز طبیعی و واقعی کردن قیمت خوراک پتروشیمیها، با توجه بهقیمت گاز در پتروشیمی‌های کشورهای منطقه، مازاد گاز تولیدی کشور با در نظر گرفتن مالحظات سیاسی، اقتصادی و امنیتی با رویکرد مناسب صادر شود. راهکارهای زیر به ترتیب اولویت پیشنهاد می‌شوند
.۱ تزریق مازاد گاز طبیعی کشور به مخازن نفتی در اولویت قرار گیرد؛ زیرا اگرچه صادرات هر دو خام فروشی است ولی در مقایسه بین صادرات نفت و گاز، هزینه انتقال نفت بسیار کمتر است و از طرف دیگر گاز تزریقی به مخازن نیز در آینده قابل برداشت است
.۲ در صورت عزم کشور برای صادرات گاز طبیعی، صادرات به کشورهای منطقه و از طریق خط لوله اولویت دارد؛ زیرا علاوه بر صرفه اقتصادی این روش در مسافت‌های کوتاه‌تر، امکان برخورداری از سهم قابل توجه در بازار این کشورها برای ایران وجود دارد، بنابراین به ارتقای امنیت ملی کشور نیز کمک خواهد شد. همچنین تحریم پذیری خط لوله بسیار کمتر از LNG است
.۳ در صورت برداشته شدن تحریم‌ها، با توجه به مزیت‌هایی که LNG در اختیار کشور قرار می‌دهد، از جمله امکان صادرات به بازارهای دورتر و با قیمتهای بالاتر و تنوع بخشی به بازارهای صادراتی کشور، باید برای صادرات به شیوه LNG نیز برنامه ریزی شود.

پیش بینی وضعیت سرمایه گذاری طرح واحد تولید مایعات گازی NGL مقیاس کوچک

ظرفیت : ۱۰۰ هزار تن
نرخ برابری دلار : ۵۰۰۰۰ تومان
مساحت زمین موردنیاز : ۱۵۰۰۰ مترمربع
زیربنای کل : ۹۰۰۰ مترمربع
تعداد نیروی انسانی مورد نیاز : ۳۲ نفر
میزان سرمایه گذاری ثابت : ۷۰ میلیون دلار
ارزش ماشین آلات و تجهیزات : ۵۰ میلیون دلار
نرخ بازده داخلی در سال مبنا : ۳۰ درصد

درصورت تمایل به این مطلب امتیاز دهید: