در جهان کمپرسور تمرکز ما بر کمپرسور و به ویژه کمپرسور هواست، اما چرا؟ هوای فشرده که محصول تولیدی کمپرسور هواست برای تامین انرژی مورد نیاز صنایع و معادن مصرف میشود. هوای فشرده در حقیقت چهارمین منبع گستردهی مورد استفادهی بشر برای تامین انرژی در صنایع است، سه مورد دیگر عبارتند از آب، برق و گاز. این را بهانهای دانستیم تا مقداری به هرکدام از ۳ منبع دیگر هم بپردازیم و امروز به گاز طبیعی، منبع انرژی تقریبا پاکیزه، فراوان و ارزانقیمتی خواهیم پرداخت که هماکنون در مقیاس وسیع برای مصارف صنعتی و خانگی به کار رفته و بهرهبرداری از آن در حال گسترش است.
دولتها و صاحبان صنایع امروزه به دنبال آن دسته از حاملهای انرژی هستند که آلایندههای کمتری تولید میکنند. به همین دلیل جهان به گاز طبیعی روی آورده است. همچنین تلاش تلاش جهانی برای کاهش گازهای گلخانهای و گاز کربن دی اکسید مزیت استفاده از گاز طبیعی در مقایسه با سایر سوختها را نشان میدهد.
میلیونها سال گاز طبیعی در اثر تجزیه و فساد گیاهان و اجساد حیوانات در اعماق دریا و اقیانوسهای قدیمی به وجود آمده است. نظریات متعددی در خصوص منشا تولید نفت و گاز ارایه شده است، طبق نخستین فرضیهها پیدایش نفت و گاز منشا معدنی داشته و محصولی از ترکیب هیدروژن و کربن تحت فشار و درجه حرارت بالای موجود در اعماق زمین و ناشی از فعل و انفعالاتی آتشفشانی است. نظریهی دیگری که بیشتر از پیش مورد توجه و تایید پژوهشگران و دانشمندان است بر منشا آلی پیدایش نفت و گاز اشاره دارد. این مواد آلی میتواند بقایای گیاهان و اجساد حیوانات خشکی و دریایی به طور ویژه پلانکتونها باشد. اسلوب این تئوری اینگونه است که در طول سالیان بخشی از اجساد حیوانات و گیاهان در هوا تجزیه و وارد جوا شده و بخشی دیگر قبل از تجزیه توسط گل و لای مدفون گردیده و در اعماق دریاها و اقیانوسها رسوب کرده است که در نتیجه از اکسیداسیون آنها جلوگیری به عمل آمده و مواد آلی و هیدروکربنها را شکل داده اند.
در طول زمان گل و لای به سنگ تغییر ماهوی داشته و مادهی آلی را پوشانده و در دل خود محبوس کرده است. حرارت و فشار در طول زمان بعضی از این مواد آلی را به ذغالسنگ و برخی دیگر را به نفت یا گاز طبیعی تبدیل کرده است.
در هزاران سال پیش انتشار گاز از لایههای نازک زمین و شعلهور شدن آن در اثر رعد و برق باعث پیدایش و کشف این منبع انرژی گردید. در یونان، هند و ایران باستان این شعلههای افروخته به عنوان نیروهای ماوراءالطبیعه در معابد پرستش میشدند. گذر زمان مردم را آموخت که این شعلههای فروزان برای گرما و روشنایی نیز قابل استفاده است. اعتقاد بر این است که اولین بار مردمان چین در حدود ۲۵۰۰ سال پیش با استفاده از نیهای توخالی درخت بامبو گاز طبیعی را از محل آن در خشکی به ساحل انتقال داده و از آن برای جوشاندن آب دریا و استحصال نمک استفاده کردند. در سال ۱۷۹۲ میلادی شخصی با نام ویلیام مردوک گاز حاصل از حرارت ذغالسنگ را در منزل مسکونی خود به عنوان سوخت استفاده کرد. این تجربه باعث شد گاز حاصل از حرارت به ذغالسنگ در کشور انگلیس برای روشنایی منازل و خیابانها استفاده شود. بر اساس همین تاریخچه میتوان انگلیس را پیشگام استفادهی تجاری از گاز طبیعی نامید. آمریکا نیز متعاقبا در سال ۱۸۱۶ میلادی برای شهرهای بالتیمور و مریلند از گاز طبیعی برای این منظور بهره گرفت. اولین استفادهی تجاری از مخزن گاز طبیعی به سال ۱۸۲۱ و در ایالات متحدهی آمریکا بازمیگردد که اولین چاه گاز با عمق ۹ متر در شهر فردونا توسط ویلیام هارت به بهرهبرداری رسید.
در طول قرن نوزدهم گاز طبیعی منحصرا به عنوان منبع روشنایی به کار میرفت و تنها از اواخر این قرن بود که برق جای گاز را گرفته و گاز به سوی مصارف جدیدی هدایت شد. در این هنگام بود که خواص حرارتی گاز به عنوان سوختی برای گرمایش و پخت و پز مورد توجه شرکتهای گاز قرار گرفت.
در سال ۱۸۹۱ خط لولهای به طول ۱۲۰ مایل گاز را از مناطق مرکزی ایندیانا به شهر شیکاگو منتقل کرد. این خط لوله بسیار ابتدایی بود و کارایی چندانی برای انتقال گاز نداشت. به طور کلی تا پیش از جنگ جهانی دوم راهی برای انتقالگاز در حد تجاری پیشنهاد نشده بود و گاز طبیعی استحصالی در کنار نفت سوزانده شده یا مخازن گازی مستقل که کشف میشدند به حال خود و بدون استفاده رها میشدند. در طول جنگ جهانی دوم نیز اگرچه پیشرفتهایی در صنایع مختلف ایجاد شد اما به دلیل شرایط زمانی رکود خاصی در زمینهی احداث خطوط انتقال گاز ایجاد شده بود.
اما پس از جنگ بود که با پیدایش تکنولوژیهای نوین در لولهسازی و پیشرفت متالورژی و نیز افزایش تقاضای سوخت، توجه به سمت توسعهی میادین گازی و استفادهی بهینه از گاز و انتقال آن جلب شد.
ترکیبات و خصوصیات گاز طبیعی
گاز طبیعی خام که از اعماق زمین استحصال میشود کاملا با گاز طبیعی مصرفی در اماکن مسکونی و تجاری متفاوت است. گاز طبیعی که هنوز فرآیندهای پالایشی را طی نکرده عمدتا از عناصر هیدروکربنی سبک و سنگین پارافینی با فرمول مولکولی CnH2n+2 مانند اتان، متان، پروپان، بوتان و پنتان تشکیل شده است که خانوادهی آنها را ترکیبات آلی آلکانی نامیده میشود. همچنین گاز استحصالی دارای ناخالصیهای غیرهیدروکربنی همچون دی اکسید کربن، مونو اکسید کربن، سولفید هیدروژن، نیتروژن و بخار آب است. جدول زیر میزان حضور عناصر مختلف در گاز طبیعی را نمایش میدهد.
گاز طبیعی ممکن است به صورت محلول در نفت خام یا در زیر کلاهکهای بالای لایههای نفتی و جدا از نفت باشد، اصطلاحا این گاز، با عنوان گاز همراه شناخته میشود. همچنین گاز ممکن است به صورت مستقل و در مخزن گازی مستقل استحصال شود. این گاز را گاز غیرهمراه مینامند. مخازن گازی مستقل خود به چند دستهی زیر تقسیم میشود:
۱. مخازن گازی خشک: مخازن گاز خشک اصطلاحا مخازنی را شامل میشود که ضمن برداشت گاز از مخزن و تولید گاز د سر چاه، هیچگونه میعانات گازی همراه گاز تولید نمیشود. این میعانات در واقع هیدروکربنهای سنگین مایع، شبیه به نفت سبک بوده و تقریبا رنگی شفاف دارند.
۲. مخازن گاز مرطوب: در این مخازن مقادیری از میعانات ضمن استحصال گاز در سر چاه به دست می آید.
۳. مخازن گازی میعانی یا میعان برگشتی: در این مخازن میزان میعانات تولیدشده به همراه استحصال گاز در حد بالایی است. تفاوت این مخازن با گاز مرطوب در آن است که مخازن گاز میعانی برخلاف مخان گاز مرطوب ممکن است مقدار زیادی از میعانات در درون مخزن تشکیل گردد. مخزن گازی پارس جنوبی به عنوان بزرگترین مخزن گازی مستقل دنیا در این دسته از مخازن قرار میگیرد. شکل پایین نمودی از استحصال گاز طبیعی از مخازن گازی همراه و مستقل نشان میدهد.
گاز طبیعی مخلوطی از هیدروکربنهای مختلف به همراه ناخالصیهای غیرهیدروکربنی است که بر اساس خواص فیزیکی سنگهای مخزن ترکیب درصد این اجزا در گاز متفاوت خواهد بود. ترکیب درصد اجزای موجود در مخلوط گازی عبارت است از هر جز به کل مخلوط و به صورت ترکیب درصد وزنی، حجمی یا مولی تعریف میشود. بر اساس ترکیب درصد اجزای غیرهیدروکربنی و ناخالصیهای همراه گاز، گاز خام طبیعی به انواع زیر تقسیم میشود:
۱. گاز ترش یا Sour GAS
گازی که میزان ترکیبهای گوگردی و دیاکسیدکربن آن بیش از حدود مجاز باشد را اصطلاحا گاز ترش می نامند. ترکیبات گوگردی را میتوان در سولفید هیدروژن و مرکاپتانهای همراه گاز دید. از آنجا که سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن در واکنش با آب اسید سولفوریک و اسید کربنیک تولید میکنند، به آنها گازهای اسیدی گفته میشود. طبق استانداردهای آمریکا مقدار مجاز سولفید هیدروژن همراه گاز بایستی کمتر از ۴ قسمت در میلیون باشد تا بتوان از تاثیرات مخرب آن از جمله مسائل خوردگی و تاثیرات زیست محیطی جلوگیری کرد.
۲. گاز شیرین یا Sweet GAS
گاز شیرین گازی است که ترکیبات گوگردی و دی اکسید کربن آن در حدود مجاز باشد. طبق استاندارد شرکت ملی گاز، گاز شیرین دارای مشخصات زیر است:
۳. گاز مرطوب یا Wet GAS
تمام گازهای استحصالی از مخازن گازی مستقل و یا همراه با نفت مقداری آب و بخار به همراه دارند. در این حالت گاز اشباع از بخار آب را گاز مرطوب مینامند. گاز مرطوب را نباید با مخازن گاز مرطوب که قبلا تعریف شد اشتباه گرفت. وجود نم و رطوبت همراه گاز علاوه بر اینکه ارزش حرارتی گاز را کاهش میدهد، موجب صدمات جبران ناپذیری به خطوط انتقال گاز و تاسیسات گازی میشود. از جمله این صدمات میتوان به انسداد خطوط لوله ناشی از یخ زدگی، تشکیل هیدرات گازی و یا خوردگی تجهیزات به ویژه در حضور گازهای اسیدی اشاره کرد.
۴. گاز خشک یا Dry GAS
گازی که نم و رطوبت آن گرفته شده است و یا میزان آب همراه آن از حد مجاز کمتر باشد را گاز خشک مینامیم. مجدد، گاز خشک را نباید با مخازن گاز خشک که پیشتر معرفی شد اشتباه گرفت. مقدار مجاز آب همراه گاز معمولا به صورت جرم آب همراه گاز به واحد حجم گاز تعریف میشود. این مقدار مجاز برای انتقال گاز به وسیلهی خطوط لولهی طبق استاندارد ایالات متحده ۷ پاند آب در هر واحد MMSCF حجم گاز و مطابق با استانداردهای سختگیرانهتر کانادا و اروپا در حدود ۳ تا ۴ پاوند آب است.
علاوه بر این مقدار مجاز آب همراه گاز را بر اساس نقطه شبنم آب در گاز نیز تعریف میکنند. نقطه شبنم آب درجه حرارت و فشاری است که در آن تولین قطرهی آب به صورت آزاد در گاز تشکیل و از آن جدا میشود. لذا تا زمانی که شرایط عملیاتی گاز به نقطه شبنم آن نرسیده باشد، هیچگونه آب آزادی که بتواند اثرات مخرب و زیانآور داشته باشد تشکیل نخواهد شد. نقطه شبنم در گاز خروجی از پالایشگاه دوم پارس جنوبی، یعنی فازهای ۲ و ۳، که خوراک ۳ IGAT برای تزریق به شبکه سراسری کشور را فراهم میکند در فشار ۴۴ barg ماکسیمم منفی ۱۰ درجه سانتیگراد است.
