طراحی و تحلیل فرآیند تولید سوخت های مصنوعی از گاز طبیعی و گاز فلر در مقیاس کوچک با استفاده از فناوری GTL

سوزاندن گازهای همراه نفت (فلرینگ) یکی از چالش های مهم صنعت نفت و گاز است که علاوه بر اتلاف منابع انرژی ارزشمند، موجب انتشار قابل توجه گازهای گلخانه ای و آلودگی های زیست محیطی می شود. یکی از راهکارهای موثر برای بهره برداری از این گازها تبدیل آنها به سوخت های مایع با ارزش افزوده بالا از طریق فناوری تبدیل گاز به مایع (یا GTL) است. در سال های اخیر توسعه واحدهای GTL در مقیاس کوچک به عنوان راهکاری مناسب برای استفاده از گازهای فلر و منابع گازی پراکنده مورد توجه قرار گرفته است زیرا این واحدها با ساختار ماژولار و انعطاف پذیری عملیاتی می توانند در میادین کوچک و مناطق دورافتاده به کار گرفته شوند. در این پژوهش طراحی مفهومی و تحلیل فنی اقتصادی یک فرآیند GTL در مقیاس کوچک با استفاده از گاز طبیعی و گاز فلر به عنوان خوراک مورد بررسی قرار گرفته است. در این فرآیند تولید گاز سنتز از طریق رفرمینگ اتوترمال (ATR) انجام شده و گاز سنتز حاصل در واحد سنتز فیشر تروپش به هیدروکربن های مایع تبدیل می شود. شبیه سازی فرآیند با استفاده از نرم افزار Aspen Plus انجام شده و مدل های ترمودینامیکی مناسب برای پیش بینی رفتار فازی و واکنش ها به کار گرفته شده اند. همچنین تاثیر پارامترهای کلیدی نظیر نسبت H۲/CO، دمای راکتور فیشر-تروپش و میزان CO۲ موجود در خوراک بر عملکرد فرآیند مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که با انتخاب شرایط عملیاتی مناسب می توان نسبت H۲/CO حدود ۲ را در گاز سنتز تولیدی به دست آورد و تبدیل متان در واحد تولید گاز سنتز به حدود ۸۸ تا ۹۲ درصد می رسد. در واحد فیشر-تروپش نیز انتخاب پذیری دیزل حدود ۶۰ تا ۶۲ درصد حاصل شده و محصولات تولیدی شامل دیزل با عدد ستان بالا، نفتا و واکس های سنگین هستند. تحلیل حساسیت نشان داد که دمای راکتور فیشر تروپش در محدوده ۲۲۵ تا ۲۳۰ درجه سانتی گراد بیشترین بازده تولید سوخت های مایع را فراهم می کند. بررسی اقتصادی فرآیند نشان می دهد که برای یک واحد با ظرفیت حدود ۱۰ میلیون فوت مکعب در روز سرمایه گذاری اولیه در حدود ۸۵ تا ۱۱۰ میلیون دلار برآورد می شود. با در نظر گرفتن تولید روزانه حدود ۲۰۰۰ تا ۲۴۰۰ بشکه سوخت مایع نرخ بازگشت سرمایه حدود ۴۵ تا ۶۰ درصد و دوره بازگشت سرمایه حدود ۳ تا ۴ سال برآورد شده است. در صورت استفاده از گاز فلر به عنوان خوراک به دلیل هزینه بسیار پایین، شاخص های اقتصادی بهبود یافته و نرخ بازده داخلی افزایش می یابد. نتایج این مطالعه نشان می دهد که فناوری GTL در مقیاس کوچک می تواند گزینه ای مناسب برای کاهش فلرینگ، افزایش بهره وری انرژی و تولید سوخت های پاک با ارزش افزوده بالا باشد. توسعه این فناوری می تواند نقش مهمی در مدیریت منابع گازی و کاهش اثرات زیست محیطی صنعت نفت و گاز ایفا کند.

کلیدواژه ها:

گاز ، فلر ، GTL ، سنتز فیشر-تروپش ، ریفرمینگ ، میکروپالنت ، سوخت های مصنوعی ، طراحی فرآیند