فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:140
پایان نامه کارشناسی ارشد – مهندسی فرآوری و انتقال گاز
فهرست مطالب:
عنوان..............................................................................................................................................................................................صفحه
فصل اول : پیش¬درآمدی اجمالی بر صنعت انتقال گاز کشور و جهان ...................................................................................... 1
1-1 مقدمه ........................................................................................................................................................................ 2
1-2 اشکال مختلف گاز و مفاهیم اصولی آن ........................................................................................................................ 3
1-2-1 گازطبیعی .......................................................................................................................................................... 3
1-2-2 گاز زغالسنگ ................................................................................................................................................... 4
1-2-3 گاز تولیدی در کارخانجات گاز ......................................................................................................................... 5
1-2-4 اکتشاف............................................................................................................................................................. 5
1-2-5 تولید گازطبیعی................................................................................................................................................. 5
1-2-6 مصرف گازطبیعی .............................................................................................................................................. 5
1-2-7 واردات و صادرات گازطبیعی ............................................................................................................................ 6
1-2-8 ذخیره سازی گازطبیعی (موجودی) و تغییر در موجودی .................................................................................... 6
1-3 میادین و ذخایر گاز طبیعی ......................................................................................................................................... 6
1-3-1 میادین مناطق خشکی ......................................................................................................................................... 8
1-3-2 میادین گازی فعال دریایی .................................................................................................................................. 8
1-3-3 میادین مشترک گازی ......................................................................................................................................... 8
1-3-4 میدان گازی پارس جنوبی .................................................................................................................................. 9
1- 4 تولید گاز طبیعی .................................................................................................................................................... 10
1- 5 مصرف گازطبیعی .................................................................................................................................................... 13
1-5-1 بخش خانگی، تجاری و عمومی ....................................................................................................................... 14
1-5-2 بخش صنعت ................................................................................................................................................. 15
1-5-3 بخش حمل و نقل ........................................................................................................................................... 15
1-5-4 بخش کشاورزی .............................................................................................................................................. 16
1-5-5 بخش پالایشگاهی ........................................................................................................................................... 16
1-5-6 بخش نیروگاهی .............................................................................................................................................. 16
1-5-7 بخش پتروشیمی .............................................................................................................................................. 17
1-6 انتقال گاز طبیعی و خطوط سراسری انتقال آن در ایران ............................................................................................... 20
1-6-1 خط لوله¬ی دوم سراسری انتقال گاز شمال و شمال شرق کشور .......................................................................... 20
1-6-2 خط لوله¬ی سوم شمال و شمال غرب کشور ....................................................................................................... 21
1-6-3 خط لوله¬ی چهارم سراسری انتقال گاز .............................................................................................................. 21
1-6-4 خط لوله¬ی پنجم سراسری انتقال گاز ................................................................................................................. 21
1-6-5 خط لوله¬ی ششم سراسری انتقال گاز ................................................................................................................. 22
1-6-6 خط لوله¬ی هفتم سراسری انتقال گاز ................................................................................................................. 22
1-6-7 خط لوله¬ی هشتم سراسری انتقال گاز ................................................................................................................ 23
1-6-8 خط لوله¬ی نهم سراسری(صادراتی) ................................................................................................................... 23
1-6-9 خط لوله¬ی دهم سراسری انتقال گاز .................................................................................................................. 23
1-6-10 گاز رسانی ..................................................................................................................................................... 24
1-6-11 شبکه گذاری گاز طبیعی ................................................................................................................................. 24
1-7 صادرات و واردات گاز طبیعی ................................................................................................................................... 28
1-7-1 صادرات گاز طبیعی به کشور ترکیه ................................................................................................................. 28
1-7-2 صادرات گاز طبیعی به اروپا ............................................................................................................................ 29
1-7-3 صادرات گاز طبیعی ایران به پاکستان .............................................................................................................. 32
1-7-4 صادرات گاز طبیعی ایران به هند ..................................................................................................................... 33
1-7-5 صادرات گاز طبیعی به کشور ارمنستان ............................................................................................................ 35
1-7-6 صادرات گاز طبیعی به کویت .......................................................................................................................... 35
1-7-7 صادرات گاز طبیعی به امارات ......................................................................................................................... 36
1-7-8 صادرات گاز طبیعی به کشور عمان ................................................................................................................ 37
1-7-9 واردات گاز از کشور ترکمنستان ....................................................................................................................... 37
1-8 خطوط لوله، چالش¬ها و مزایا .................................................................................................................................... 39
فصل دوم : پدیده¬ها و عوامل تاثیرگذار بر راندمان انتقال گاز طبیعی از درون خط لوله ......................................................... 41
2-1 مقدمه ...................................................................................................................................................................... 42
2-2 تاثیرات جنس و پوشش خطوط لوله انتقال گاز طبیعی بر راندمان انتقال آن ................................................................... 42
2-2-1 پوشش خارجی خط لوله ................................................................................................................................. 43
2-2-2 پوشش درونی لوله .......................................................................................................................................... 47
2-2-2-1 داده¬های اقتصادی در مورد تاثیرات FEC ................................................................................................ 48
2-2-3 استفاده از پوشش¬های جامد برای حفاظت و تعمیر خطوط لوله¬ی گاز ................................................................ 52
2-2-3-1 پوشش¬های بر پایه¬ی پلی یورتان¬ها و پلی اوره¬ها ....................................................................................... 54
2-2-3-2 انواع سامانه¬های پوشش دهی صددرصد جامد ......................................................................................... 55
2-2-3-3 تقویت پوشش لوله¬ها با لایه¬های کامپوزیتی ............................................................................................. 57
2-3 ایستگاه¬های تغییر فشار ............................................................................................................................................. 59
2-3-1 کاهش مصرف انرژی در ایستگاههای تقویت فشار با کاهش دمای گاز خروجی از کمپرسور ............................. 60
2-3-2 راندمان کمپرسورها و تاثیر اجزای همراه گازی بر این راندمان ........................................................................... 66
2-4 آثار اجزاء همراه با گاز طبیعی (N2 ,Co2 ,H2S و ...) درون خطوط لوله ........................................................................ 67
2-4-1 بررسی خلوص و موارد مصرف صنعتی نیتروژن استحصالی ............................................................................... 70
2-4-2 مشکلات ناشی از حضور H2S و Co2 همراه با گاز طبیعی .................................................................................. 71
2-5 تاثیر تشکیل هیدرات¬های گازی به هنگام عبورگاز بر راندمان انتقال ............................................................................. 73
2-5-1 ساختمان هیدرات¬ها ......................................................................................................................................... 74
2-5-2 مشکلات ناشی از تشکیل هیدرات¬ها ................................................................................................................ 75
فصل سوم : اصول انتقال گاز طبیعی به¬وسیله¬ی خط لوله ....................................................................................................... 77
3-1 قواعد کلی حاکم بر عبور جریان تک فاز از درون خط لوله .......................................................................................... 78
3-1-1 رابطه¬ی تجربی شرکت EXXON ........................................................................................................................ 79
3-1-2 روش API (انجمن نفت آمریکا) ....................................................................................................................... 79
3-1-3 معادله¬ی PanHandle B .................................................................................................................................... 80
3-2 روابط ارائه شده برای تخمین راندمان کاری خطوط لوله ............................................................................................. 80
3-2-1 معادله¬ی AGA ................................................................................................................................................. 87
3-2-2 معادله¬ی Weymouth ........................................................................................................................................ 88
3-2-3 معادلات Pan-Handle (A & B) ...................................................................................................................... 89
3-2-4 معادله¬ی IGT ................................................................................................................................................... 91
3-2-5 روش Carr-Kobayashi-Burrows ................................................................................................................... 92
فصل چهارم : بررسی تاثیر پارامترهای عملیاتی و طراحی بر تغییرات راندمان انتقال گاز طبیعی ............................................. 95
4-1 مطالعه¬ی حالت موردی ............................................................................................................................................. 96
4-2 پارامتر فشار ............................................................................................................................................................. 99
4-2-1 فشار خروجی (P2) .......................................................................................................................................... 99
4-2-1-1 تغییرات دبی .......................................................................................................................................... 101
4-2-1-2 تغییرات دمای ورودی ........................................................................................................................... 103
4-2-2 فشار ورودی (P1) ......................................................................................................................................... 104
4-2-2-1 تغییرات دبی ....................................................................................................................................... 105
4-2-2-2 تغییرات دمای ورودی ......................................................................................................................... 106
4-3 پارامتر طول ........................................................................................................................................................... 108
4-4 پارامتر دبی ............................................................................................................................................................. 109
4-5 پارامتر قطر ............................................................................................................................................................. 110
4-6 پارامتر چگالی نسبی ............................................................................................................................................... 111
4-7 پارامتر ارتفاع خروجی خط لوله از سطح زمین ......................................................................................................... 112
4-8 اجزای همراه گاز طبیعی (H2S ، N2 ، CO2) ............................................................................................................. 113
4-9 پارامتر دما .............................................................................................................................................................. 115
4-9-1 دمای ورودی ................................................................................................................................................ 115
4-9-2 ضرایب هدایت حرارتی لوله و پوشش¬های آن ................................................................................................ 117
4-9-3 دمای سطح خاک .......................................................................................................................................... 118
4-9-4 عمق دفن لوله ............................................................................................................................................... 119
4-9-5 ضخامت لوله و پوشش¬های آن ...................................................................................................................... 119
فصل پنجم : نتیجه¬گیری و پیشنهاد ...................................................................................................................................... 121
5-1 بحث و نتیجه¬گیری ................................................................................................................................................. 122
5-2 ارائه پیشنهاد برای ادامه کار در آینده......................................................................................................................... 125
منابع و مراجع ................................................................................................................................................................... 126
فهرست جدول¬ها و شکل¬ها
عنوان.............................................................................................................................................................................صفحه
شکل 1-1 تحولات میزان مصرف منابع اصلی انرژی در سال 1973 و انتهای 2009 ................................................................... 2
جدول 1-1 اجزاء تشکیل دهنده¬ی گاز طبیعی ........................................................................................................................... 4
جدول 1-2 ذخایر گاز طبیعی کشف شده بر حسب میلیارد مترمکعب ...................................................................................... 7
جدول 1-3 ذخایر گاز طبیعی کشور در سال 1387 (برحسب تریلیون مترمکعب) ....................................................................... 8
جدول 1-4 میادین مشترک گاز طبیعی با کشورهای همسایه ..................................................................................................... 9
جدول 1-5 تولید گاز طبیعی طی سال¬های 87 – 1380 برحسب میلیون مترمکعب .................................................................... 10
جدول 1-6 درصد تولید گاز طبیعی در ایران نسبت به کل گاز تولیدی در خاورمیانه ................................................................. 11
جدول 1-7 درصد تولید گاز طبیعی در ایران نسبت به کل گاز تولیدی در دنیا .......................................................................... 12
جدول 1-8 درصد تولید گاز طبیعی در دنیا به تفکیک مناطق جغرافیایی و راهبردی .................................................................. 13
جدول 1-9 میزان مصرف گاز طبیعی در بخش¬های مختلف بر حسب میلیون متر¬مکعب طی 8 سال .......................................... 14
جدول 1-10 درصد مصرف گاز طبیعی در ایران نسبت به کل گاز مصرفی در خاورمیانه ........................................................... 17
جدول 1-11 درصد مصرف گاز طبیعی در ایران نسبت به کل گاز مصرفی در جهان ................................................................. 18
جدول1-12 درصد مصرف گاز طبیعی در جهان به تفکیک مناطق جغرافیایی و راهبردی .......................................................... 19
جدول 1-13 احداث خطوط لوله¬ی انتقال گاز طبیعی طی سال¬های 87-1380 بر حسب کیلومتر بر سال ................................... 20
جدول 1-14 میزان شبکه گذاری خطوط لوله انتقال گاز طبیعی در ایران به تفکیک استان¬ها تا سال 1388 .................................. 26
جدول 1-15 میزان شبکه گذاری¬های لوله¬های پلی اتیلنی در خطوط¬ لوله¬ی انتقال گاز به تفکیک استان¬ها تا سال 1388 ............... 27
جدول 1-16 هزینه¬ی صدور گاز ایران به اروپا (دلار/میلیون بی تی یو) با خط لوله(دلار/میلیون BTU) ....................................... 30
جدول 1-17 هزینه¬ی صدور گاز ایران به اروپا (دلار/میلیون بی تی یو) با روش LNG و GTL(دلار/میلیون BTU)..................... 30
جدول 1-18 قیمت گاز طبیعی در اتحادیه¬ی اروپا طی سال های 1990 الی 2001 (دلار/میلیون BTU) ...................................... 31
شکل 1-2 مسیر خط لوله¬ی پیشنهادی ایران-پاکستان-هند ...................................................................................................... 34
جدول 1-19 واردات گاز طبیعی ایران از ترکمنستان برحسب میلیون متر مکعب در سال .......................................................... 38
شکل 2-1 دبی خط لوله برای حالت پوشش داده شده و بدون پوشش .................................................................................... 49
شکل 2-2 ساختار سه بعدی پلی یورتان¬ها از چپ به راست: الاستومرهای پلی یورتانی، پوشش¬های سخت یورتانی ............... 56
جدول 2-1 مقایسه¬ی تعمیر گاز به روش قدیمی و متداول با روش لایه¬های کامپوزیتی ............................................................ 58
شکل 2-3 درصد سهم پیامدهای منفی ناشی از حضور پودر سیاه در راندمان شبکه¬های انتقال گاز .............................................. 72
شکل 2-4 منحنی تشکیل هیدرات به¬صورت تفکیکی .............................................................................................................. 74
شکل 3-1 مقاومت های حرارتی موثر بر خط لوله گاز طبیعی مدفون در خاک .......................................................................... 84
جدول 3-1 ثوابت معادله¬ی (3-34) ....................................................................................................................................... 86
جدول 3-2 ثوابت معادله¬ی کار- کوبایاشی- بروس ............................................................................................................... 93
جدول 4-1 داده¬های عملیاتی مربوط به یک روز کاری در ایستگاه تقویت فشار 1 ...................................................................... 96
جدول 4-2 داده¬های عملیاتی مربوط به یک روز کاری در ایستگاه تقویت فشار 2 ..................................................................... 97
جدول 4-3 درصد مولی اجزاء تشکیل دهنده¬ی گاز طبیعی ...................................................................................................... 97
جدول 4-4 درصد متفاوت متان در حوزه¬های گازی کشور ...................................................................................................... 98
جدول 4-5 مشخصات فیزیکی و عملیاتی مربوط به خط لوله مورد مطالعه................................................................................ 98
جدول 4-6 تصحیحات طول خط لوله به ازای انواع انشعابات و اتصالات .............................................................................. 108
جدول 5-1 خلاصه¬ای از نتایج به¬دست آمده در مورد نحوه تغییر راندمان حین تغییر پارامتر¬های تاثیرگذار.................................. 124
فهرست نمودارها
عنوان..............................................................................................................................................................................................صفحه
نمودار 1-1 درصد ذخایر گاز طبیعی در کشورهای عمده¬ی دارنده مخازن گازی تا انتهای سال 2009 ........................................... 7
نمودار 1-2 تولید گاز طبیعی سه کشور ایرن ، قطر و عربستان طی چهل سال اخیر بر حسب میلیون متر مکعب در سال ............... 11
نمودار 1-3 تولید گاز طبیعی کشور ایرن نسبت به روسیه، آمریکا و کانادا طی چهل سال اخیر بر حسب میلیون متر مکعب در سال .............. 12
نمودار 1-4 تولید گاز طبیعی بر حسب مناطق جغرافیایی و راهبردی ....................................................................................... 12
نمودار 1-5 مصرف گاز طبیعی سه کشور ایرن، قطر و عربستان طی چهل سال اخیر بر حسب میلیون متر مکعب در سال ............ 17
نمودار 1-6 مصرف گاز طبیعی کشور ایرن نسبت به روسیه، آمریکا، ژاپن و کانادا طی چهل سال اخیر بر حسب میلیون متر مکعب در سال .... 18
نمودار 1-7 مصرف گاز طبیعی بر حسب مناطق جغرافیایی و راهبردی ..................................................................................... 19
نمودار 1-8. تولید و مصرف گاز طبیعی کشور ایرن طی چهل سال اخیر بر حسب میلیون متر مکعب در سال ............................... 19
نمودار 1-9 میزان شبکه گذاری خطوط لوله¬ی انتقال گاز طبیعی در ایران به تفکیک استان ها تا سال 1388 ............................... 25
نمودار 2-1 کاهش متوسط دمای گاز در مسیر بر اثر خنک کاری برحسب درجه سانتی¬گراد....................................................... 63
نمودار 2-2 روند تغییرات افزایش هزینه برق، صرفه جویی در هزینه¬ی گاز مصرفی و خالص صرفه جویی ایستگاه اقلیم.................. سردسیر با افزایش خنک کاری در دبی گاز عبوری MMSCMD 60 ............................................................................................... 65
نمودار 2-3 تعیین میزان خنک کاری بهینه براساس محاسبات اقتصادی با دبی گاز عبوری MMSCMD 60.................................... در ایستگاه اقلـیم سردسیر .......................................................................................................................................................65
نمودار 2-4 منطقه¬ی تشکیل هیدرات بر حسب دما و فشار ....................................................................................................... 75
نمودار 4-1 تغییرات راندمان بر حسب فشار خروجی (ورودی به ایستگاه 2) در دو مقیاس متفاوت برای راندمان .......................... 100
نمودار 4-2 تغییرات راندمان بر حسب فشار خروجی در دبی¬های متفاوت بر اساس محاسبات معادله¬ی Weymouth .................... 102
نمودار 4-3 تغییرات راندمان بر حسب فشار خروجی در دبی¬های متفاوت بر اساس محاسبات معادله¬ی IGT ............................... 102
نمودار 4-4 تغییرات راندمان بر حسب فشار خروجی در دماهای متفاوت بر اساس محاسبات معادله¬ی Weymouth ..................... 103
نمودار 4-5 تغییرات راندمان بر حسب فشار خروجی در دماهای متفاوت بر اساس محاسبات معادله¬ی IGT ................................ 104
نمودار 4-6 تغییرات راندمان بر حسب فشار ورودی (خروجی از ایستگاه 1) در دو مقیاس متفاوت برای راندمان ........................ 105
نمودار 4-7 تغییرات راندمان بر حسب فشار ورودی در دبی¬های متفاوت بر اساس محاسبات معادله¬ی Weymouth ..................... 106
نمودار 4-8 تغییرات راندمان بر حسب فشار ورودی در دبی¬های متفاوت بر اساس محاسبات معادله¬ی IGT ................................ 106
نمودار 4-9 تغییرات راندمان بر حسب فشار خروجی در دماهای متفاوت بر اساس محاسبات معادله¬ی Weymouth ..................... 107
نمودار 4-10 تغییرات راندمان بر حسب فشار خروجی در دماهای متفاوت بر اساس محاسبات معادله¬ی IGT .............................. 107
نمودار 4-11 تغییرات راندمان بر حسب طول خط لوله ........................................................................................................... 109
نمودار 4-12 تغییرات راندمان بر حسب دبی حجمی خط لوله .................................................................................................. 110
نمودار 4-13 تغییرات راندمان بر حسب قطر لوله ..................................................................................................................... 111
نمودار 4-14 تغییرات راندمان بر حسب دانسیته نسبی .......................................................................................................... 111
نمودار 4-15 تغییرات راندمان بر حسب ارتفاع از سطح دریا ورودی به ایستگاه تقویت فشار شماره 2 ..................................... 112
نمودار 4-16 تغییرات جزء مولی سولفید هیدروژن و تاثیر این تغییرات بر راندمان انتقال ......................................................... 114
نمودار 4-17 تغییرات جزء مولی نیتروژن و تاثیر این تغییرات بر راندمان انتقال ....................................................................... 114
نمودار 4-18 تغییرات جزء مولی سولفید دی اکسید کربن و تاثیر این تغییرات بر راندمان انتقال .............................................. 114
نمودار 4-19 تغییرات راندمان بر حسب دمای ورودی ........................................................................................................... 116
نمودار 4-20 تغییرات راندمان بر حسب ضریب هدایت حراتی بر اساس محاسبات معادله¬ی AGA .......................................... 118
نمودار 4-21 تغییرات راندمان بر حسب دمای سطح خاک .................................................................................................... 118
نمودار 4-22 تغییرات راندمان بر حسب عمق دفن خط لوله .................................................................................................. 119
نمودار 4-23 تغییرات راندمان بر حسب ضخامت لوله و پوشش آن ....................................................................................... 120
ﭼﻜﻴﺪه
افزایش راندمان ﺧﻄﻮط ﻟﻮﻟﻪ¬ی گازی به¬منظور رسیدن به حالت بهینه¬ به هنگام انتقال گاز، ﺑﺎ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ اﻧﻮاع عوامل و ﺷﺮاﻳﻂ ﻣﺤﻴﻄﻲ ﻣﻮﺟﻮد، ﮔﻮﻧﺎﮔﻮﻧﻲ حالت¬هایی ﻛﻪ ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﺷﺮاﻳﻂ ﺧﺎص ﻟﻮﻟﻪ و شرایط عملیاتی وﺟﻮد دارد ﻳﺎ به¬وﺟﻮد ﻣﻲآﻳﺪ و ﺑﺎ در¬ﻧﻈﺮ¬ﮔﺮﻓﺘﻦ اﻳﻨﻜﻪ پارامترها و عوامل ﺑﺴﻴﺎر زﻳﺎدی در آن ﻣﻮﺛﺮ ﺑﻮده و ﺑﺎﻳﺪ اﺛﺮات آﻧﻬﺎ در¬ﻧﻈﺮ-ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﻮد، ﺑﺎﻳﺴﺘﻲ صورت پذیرد. در این پژوهش با استفاده از اطلاعات به¬دست آمده از یکی از خطوط لوله¬ی سراسری کشور و معادلات مطرح در زمینه¬ی انتقال گاز به¬وسیله خط لوله، بررسی¬هایی بر¬روی کلیه پارامترهای تاثیرگذار بر راندمان انتقال و نحوه¬ی اثر گذاری این پارامترها بر آن صورت پذیرفته است. راه¬کارهای استنتاج شده از این بررسی¬ها برای افزایش راندمان از دیگر بخش¬های این پژوهش می¬باشد. پارامترهای مهمی همچون فشار، دما، دبی حجمی و قطر لوله و بقیه پارامترهای موثر بر راندمان انتقال گاز نظیر ترکیب سیال و اجزای همراه با گاز طبیعی، طول خط لوله، جنس و ضخامت لوله و پوشش¬های بیرونی و درونی آن، جنس خاک و شرایط محیطی آن و عمقی که در آن خط لوله دفن شده در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته¬اند و تاثیرات هر یک از این پارامترها (با ثابت فرض کردن باقی پارامترها) بر روی راندمان با استفاده از معادلات مطرح در این زمینه (شامل AGA، ویموث، پن¬هندل B&A و همچنین IGT) بررسی شده است. نتایج حاصله نشان می¬دهد که با انجام راه¬کارهای پیشنهادی، می¬توان به طور متوسط تا میزان حداکثر 30 درصد راندمان فرآیندی انتقال گاز از درون خطوط لوله¬ی انتقال را افزایش داد.
کلمات کلیدی : خطوط لوله¬ی انتقال، راندمان فرآیندی، ایستگاه¬های تقویت فشار، پارامترهای عملیاتی و طراحی
