۲-۷-۱- اکتشاف و تولید ( بخش‌بالادستی )
اولین مرحله از زنجیره LNG اکتشاف و تولید می باشد. ذخایر اکتشافی گاز باید دارای یک‌سری خصوصیات منحصر به فرد فیزیکی و اقتصادی باشند تا از قابلیت استخراج و تولید برخوردار شوند که عبارتند از :
۱ – حوزه‌ی گازی باید به میزان کافی از گاز برخوردار باشد که به منظور عرضه ۱ میلیون تن LNG در سال به مدت ۲۰ سال حدوداً معادل ۱ تریلیون فوت مکعب( ۲۸ میلیارد متر مکعب) ذخیره گازی مورد‌نیاز است . اگر پروژه ای با ظرفیت حدود ۸ میلیون تن LNG در سال داشته باشیم باید از ذخیره ای معادل ۱۰ تریلیون فوت مکعب ( ۲۸۰ میلیارد متر مکعب ) برخوردار باشیم.(نگاهی به صنعت ال ان جی،غلامعلی رحیمی،۶۹)
احتساب این ذخیره ضمن لحاظ نمودن گاز مصرفی و هدر رفته در زنجیره عرضه ( عموماً ۱۰درصد تا ۱۵ درصد ) و محاسبه میزان ذخایری که باید در پایان پروژه به منظور نگهداشت تولید در سطح معین، در مخزن باقی بماند در نظر گرفته شده است .
۲- حجم گاز موجود در حوزه گازی باید قابلیت تامین خوراک تولید LNG به مدت حداقل ۲۰ سال را داشته باشد.
۳ – ترکیب گاز خوراک نیز از اهمیت بسیار بالایی برخوردار بوده زیرا گازهایی مانند دی اکسید کربن ، جیوه یا سولفید‌هیدروژن ، از آنجا که باید قبل از مایع سازی ، جداسازی و جمع آوری شوند هزینه های اضافی را به پروژه تحمیل می‌کنند و دی اکسید کربن در بلند‌مدت مشکلات زیست محیطی خطرناکی به همراه دارد.
۲-۷-۲- فرایند مایع سازی
مرحله مایع سازی یکی از مراحل مهم تاسیسات LNG به شمار می رود. پیدایش فناوری مایع سازی گاز از طریق سردسازی به دهه ۱۹۴۰ باز می گردد ولی از اواسط سال ۱۹۶۰ با توسعه تکنولوژی سیستم‌های سرد کننده و تکنیک های متعدد مهندسی در ساخت تاسیسات مایع سازی و تانکرهای حمل گاز طبیعی، موضوع اقتصادی بودن طرح های LNG به صورت جدی مطرح گردید.
بعد از مرحله تولید و تحویل گاز به تاسیسات مایع سازی ، در ابتدا نا خالصی های موجود نظیر گازهای اسیدی و ترکیبات گوگردی (دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن )،آب و جیوه که در فرایند مایع‌سازی گاز ایجاد مشکل می نمایند و مانع سردسازی گاز می‌گردند جدا می شوند و گاز باقیمانده عمدتاً حاوی متان می‌باشد . در نهایت گاز به درون یک مبدل حرارتی فرستاده شده و در دمای ۱۶۱- درجه سانتی‌گراد به مایع تبدیل می شود .
روش های مایع سازی و تجهیزات استفاده شده در آن ، تاثیر قابل توجهی بر کارایی سیستم ، قابلیت اطمینان و هزینه تاسیسات دارد. تجهیزات اصلی یک تاسیسات مایع سازی شامل کمپرسورها جهت به گردش درآوردن سیال‌مبرد، موتورهای محرکه کمپرسورها، مبدل های حرارتی جهت سرد‌سازی و مایع‌سازی گاز و تبادل حرارت میان سیال‌های ‌مبرد می شوند، می باشد .
در فرایند مایع سازی بخش اعظم انرژی جهت تبرید مورد نیاز است لذا سیستم تبرید، بخش عمده‌ای از تاسیسات LNG را به خود اختصاص می‌دهد. تفاوت عمده بسیاری از تکنولوژی های مایع سازی به سیکل سرمایش آنها مربوط می‌شود و این تکنولوژی در اختیار شرکت های محدودی می‌باشد که بطور کلی عبارتند از :
۱ – تکنولوژی مایع سازی PPMR ^[۱۰] متعلق به شرکت APCI ^[۱۱]
۲ – تکنولوژی مایع سازی AP-X متعلق به شرکت APCI
۳ – تکنولوژی مایع سازی Cascade متعلق به شرکت Phillips
۴ – تکنولوژی مایع سازی DMR ^[۱۲]متعلق به شرکت Shell
۵ – تکنولوژی مایع سازی MFCP ^[۱۳]متعلق به شرکت های Linde و Statoil
۶ – تکنولوژی مایع سازی Prico
۷ – تکنولوژی مایع سازی Liquefin متعلق به شرکت های Axens و IFP
۸ – تکنولوژی مایع سازی Teal Arc
۹ – تکنولوژی مایع سازی اسنام ، پروجتی
تفاوت عمده‌ای که در این تکنولوژی‌ها وجود دارد و یا در حال گسترش است به دلیل تفاوت در نوع سیال‌ مبرد، نوع مبدل های حرارتی و تجهیزات مورد نیاز و نیز در تعداد کمپرسورهای مورد نیاز و توان آن‌ها می‌باشد. انتخاب تکنولوژی مایع سازی مناسب علاوه بر شرایط آسان دسترسی به آن به چهار فاکتور مهم نیز بستگی دارد که عبارتند از :
هزینه های سرمایه ای مورد نیاز
بازده حرارتی
خصوصیات مکانی
قابلیت اطمینان در تکنولوژی مایع سازی
۲-۷-۲-۱ هزینه‌های سرمایه ای
مهم‌ترین بخش در هنگام احداث تاسیسات مایع سازی انتخاب تکنولوژی مناسب است تا هم از نظر سرمایه‌ای و نیز کارایی، بازده‌ مناسبی برای ما داشته باشد از این رو باید با در نظر گرفتن خصوصیات تکنولوژی مورد نظر و مقایسه آن با دیگر تکنولوژی‌ها و سهولت دسترسی به آن، تکنولوژی مناسب را انتخاب نمود. یکی از تکنولوژی‌های کم‌سرمایه برای مایع‌سازی LNG متعلق به شرکت APCI می‌باشد که در حال حاضر بزرگترین پروژه های مایع سازی در کشور قطر را در اختیار دارد.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

۲-۷-۲-۲- بازده حرارتی
فرایند مایع‌سازی به دلیل عدم انتقال کارا و بهینه حرارت میان سیال ‌مبرد و گاز در حال فرآوری درون مبدل های حرارتی، انرژی زیادی مصرف می کند. بنابراین در هنگام انتخاب تکنولوژی مایع ساز، با توجه به آن‌که بازده ترمودینامیکی آنها تقریباً برابرند، باید به تعداد و طراحی کمپرسورهای مایع سازی توجه نمود.
۲-۷-۲-۳-شرایط مکانی
موقعیت قرارگیری ذخیره گازی و زیرساخت های موجود در منطقه و شرایط آب و هوایی تاثیر بسیار مهمی در انتخاب تکنولوژی مورد نظر ما دارد .
۲-۷-۲-۴-قابلیت اطمینان
مدت زمان کارکرد یک تاسیسات مایع سازی و استهلاک آن و حداکثرسازی میزان بازگشت سرمایه تاسیسات از اهمیت بالایی برخوردار است. تکنولوژی های مایع سازی هیچ‌کدام کارایی بیشتری نسبت به سایر تکنولوژی ها ندارند و باید به این نکته اشاره نمود که هر یک از این تکنولوژی ها دارای شرایط بهینه منحصر به‌فردی می باشد که باید با توجه به موقعیت مکانی طرح، قابلیت اطمینان تکنولوژی موردنظر، پیش‌بینی بازار و همچنین میزان گاز موجود در مخزن ، مقایسه جامع نمود .
۲-۷-۳- فرایند انتقال LNG
یکی از بخش های مهم و کلیدی زنجیره LNG ، انتقال آن به وسیله‌ی کشتی می باشد زیرا رابط میان واحد تولید و مصرف بوده و از تکنولوژی ویژه ای برخوردار است. هزینه ساخت و نگهداری این کشتی‌ها بسیار بیشتر از کشتی‌های حمل نفت خام بوده و از پیچیدگی های خاصی برخوردار است و نیازمند رعایت اصول ایمنی و استانداردهای بالایی در مراحل ساخت ، بارگیری ، حمل و تحویل می‌باشند . کشتی های حمل کننده LNG مانند دیگر کشتی‌های حمل کننده مواد سوختی قابلیت شستشو و بارگیری محصول دیگری را ندارند و پس از تخلیه گاز باید خالی به مقصد خود بازگردند.
کشتی‌های حمل کننده LNG به صورت دوجداره ساخته می شود که جداره داخلی برای مقاومت بدنه کشتی در برابر تصادفات احتمالی بوده و فضای میان دو جداره برای ایجاد تعادل کشتی معمولاً با آب پر می‌شود. جداره مخازن این کشتی‌ها از فولاد ضد زنگ مخصوص با آلیاژهایی از آلومینیوم ساخته شده تا بتواند گاز را در دمای ۱۶۱- سانتی گراد نگه داشته و مانع نفوذ حرارت به مخزن شود. مخازن این کشتی‌ها به صورت غشایی ^[۱۴] ، کروی ^[۱۵] و یا منشوری^[۱۶] ساخته می شود که مخازن غشایی تقریبا به شکل مکعب مستطیل هستند و به دلیل وجود سطح مسطح و صاف خود فشار بالایی را نمی‌توانند تحمل کنند. مخازن کروی که با ورقه های آلومینیومی ضخیم و کاملا ایزوله ساخته شده و با توجه به انحنای سطح می‌توانند فشار بالاتری را تحمل نمایند. این تانکرها از نقطه نظر قیمت گران تر بوده و تعداد آنها با توجه به اندازه کشتی بین ۴ تا ۶ عدد در هر کشتی می باشند. این کشتی‌ها به نحوی عایق بندی شده‌اند که در زمان تصادفات احتمالی از نشت و انفجار گاز مایع تا حد زیادی جلوگیری شود .
در هنگام حمل LNG با کشتی در هر روز در حدود ۱/۰ تا ۱۵/۰ درصد از گاز طبیعی مایع شده بخار می شود. با فرض فاصله ۱۸ روزه تا مقصد، در حدود ۸/۱ درصد از گاز بخار می شود که این گاز بخار شده‌ هم‌کاربرد حرارتی در داخل کشتی داشته و نیز مورد استفاده چیلرهای سرماساز قرار می‌گیرد. تصویر (۲-۳)
تصویر(۲-۳) نمایی از کشتی حمل LNG و بخش های مختلف آن
در سال ۲۰۰۶ تعداد ۲۴ کشتی حمل LNG در جهان ساخته شده است که بیشترین تعداد کشتی ساخته شده بین سال های ۲۰۰۶-۱۹۶۵ بوده و تعداد کشتی های حمل کننده تا پایان سال ۲۰۱۰ به۳۶۰ فروند رسیده است. عمر کشتی های LNG بیش از ۲۰ سال بوده که نیاز به نگهداری و تعمیرات ویژه‌ای نیز دارد که از استهلاک و سوانح احتمالی آنها جلوگیری شود. شرکت Daewoo کره یکی از شرکت‌های پیشگام در تولید این کشتی ها در جهان می باشد.
۲-۷-۳-۱- ظرفیت کشتی های LNG
اولین کشتی حمل کننده LNG در سال ۱۹۶۴ با ظرفیت ۲۷۴۰۰ متر مکعب جهت واردات گاز از الجزایر به انگلستان مورد استفاده قرار گرفت و در سال ۱۹۷۵ اولین کشتی با ظرفیت ۱۲۶۰۰۰ به بهره‌برداری رسید. حدود ۱۱ فروند کشتی حمل کننده LNG با ظرفیت های ۱۸۰۰۰ تا ۵۰۰۰۰ متر مکعب در دهه ۱۹۶۰و ۱۹۷۰ میان آفریقای شمالی و اروپای جنوبی به کار گرفته شده بود و همچنان در مدیترانه مشغول به کار هستند. بیشتر کشتی‌های سفارش شده از سال ۲۰۰۷ به بعد دارای ظرفیت هایی بالاتر از ۱۲۰۰۰۰ متر مکعب هستند. کشتی هایی با ظرفیت ۱۳۸۰۰۰ – ۱۲۵۰۰۰ متر مکعب توانایی حمل حدود ۹۷/۲ – ۶۹/۲ میلیارد فوت مکعب گاز طبیعی را دارا می باشند. این کشتی ها حدود ۲۷۴ متر طول، ۳۰ متر عرض و حدود ۱۱ متر آب نشین دارند .
امروزه بیشتر کشتی‌های در حال ساخت دارای ظرفیت های ۱۴۰۰۰۰ – ۱۲۰۰۰۰ مترمکعب می‌باشند ولی کشتی‌هایی با ظرفیت های ۲۱۶۰۰۰ متر مکعب و ۲۶۶۰۰۰ متر مکعب در دو سال گذشته ساخته شده است. اندازه کشتی های حامل LNG به عوامل بسیاری از جمله موارد زیر بستگی دارد :
مسافتی که کشتی باید محموله خود را حمل نماید
حجم گاز صادراتی
وضعیت و زیرساخت های مقصد دریافت کننده LNG
محدوده دریایی حمل LNG
با توجه به برآوردهای اقتصادی انجام شده در جهان و در نظر گرفتن محدودیت‌های دریایی و عبور از تنگه‌ها و نیز موقعیت بنادر دریافت کننده محموله‌های LNG، بهتر است ظرفیت کشتی های حمل کننده LNG بیشتر از ۱۵۰۰۰۰ متر مکعب نباشد .(نگاهی به صنعت ال ان جی،غلامعلی رحیمی،۷۷)
۲-۷-۴- ذخیره سازی LNG و تبدیل مجدد آن به گاز
آخرین مرحله از زنجیره LNG فرایند تبدیل مجدد آن به گاز در مقصد مورد نظر می باشد. این فرایند از نظر تکنیکی و فنی بسیار ساده تر و از دیدگاه هزینه سرمایه گذاری اولیه نسبت به تاسیسات مایع سازی از هزینه بسیار کمتری برخوردار است ولی نیازمند آب فراوان می باشد. در این مرحله در تاسیسات تبدیل مجدد LNG به گاز، از طریق آب دریا و یا سوزاندن گاز در تاسیسات گرما ساز گرم شده و به گاز تبدیل می شود و بدین منظور LNG از دمای ۱۶۱- درجه سانتی گراد ، در فشاری بین ۶۰ تا ۹۸ اتمسفر تا دمای بالاتر از صفر گرم می‌شود. تاسیسات اصلی تبدیل مجدد LNG شامل اسکله و لنگرگاه کشتی جهت تخلیه LNG ، تانکرهای ذخیره، تاسیسات گرماساز و پمپ های توزیع گاز تبدیلی و انتقال آنها به خطوط لوله (برای رسیدن به مصرف کننده) می‌باشد . مهم‌ترین بخش این مرحله، ذخیره‌سازی گاز می‌باشد. مخازن ذخیره سازی باید از ظرفیت کافی برخوردار باشند تا در هنگام وجود مازاد LNG دریافتی و نیز در صورت دیرکرد محموله از طریق کشتی، ذخیره کافی برای تحویل به مشتریان را داشته باشند. برخی از ترمینال‌های دریافت LNG به دلایل استراتژیک یا با توجه به تغییرات مصرف در فصول مختلف، دارای ظرفیت‌های بیشتری می باشند از جمله ترمینال Sodegaura در توکیو که دارای ظرفیت ذخیره سازی در حدود ۶۶/۲ میلیون متر مکعب ( معادل ۲۰ محموله LNG)است.