گردهمایی پژوهش و فناوری با هدف ارائه دستاوردها در زمینه فرآورش گاز و جداسازی گاز، تصفیه، تولید کاتالیست ها و جاذب ها در تاریخ 1402/02/11 به میزبانی شرکت ملی گاز ایران برگزار گردید. شایان ذکر است در بخش افتتاحیه این گردهمایی، مدیران پژوهش و فناوری شرکت ملی گاز ایران بر انجام فعالیت ها جهت رفع معضلات و چالش های صنعت گاز تاکید کردند.
در پنل اول جناب آقای دکتر گنجی در خصوص اعمال تکنولوژی سوپر کلاوس و الزامات مورد نیاز آن نتایج بررسی ها بعمل آمده را مطرح فرمودند. در این مطالعه پالایشگاه های دوم و سوم پارس جنوبی به عنوان مطالعه موردی معرفی شدند. واحد کلاوس شبیه سازی و سپس واحد سوپرکلاوس افزوده گردید. نتایج حاصل از این کار بیانگر این واقعیت بود که بر خلاف آنچه در منابع ادعا شده است برای پالایشگاه های گازی با غلظت کم H2S در خوراک فرآیند سوپرکلاوس به راحتی نمیتوان به استاندارد های زیست محیطی رسید هرچند که بهبود قابل توجهی از نظر کاهش آلایندگی بوجود خواهد آمد.
در قسمت بعد در مورد “رصد و ترسیم نقشه راه استفاده از فناوری مایعات یونی در شیرین سازی گاز طبیعی” آقای دکتر جلیلی توضیحاتی ارائه نمودند. در این پنل ابتدا تاریخچه، ساختار، خصوصیات فیزیکی-شیمیایی، و ادبیات مراجع مربوط به مایعات یونی، بعنوان خانواده جدیدی از ترکیبات شیمیایی که اخیرا توسط صنایع در دست بررسی و کاربرد می باشد، ارائه گردید. همچنین در خصوص وضعیت کنونی مایعات یونی صنعتی و تجاری شده و آینده ودورنمایی از احتمال کاربرد مایعات یونی در صنایع نفت-گاز-پتروشیمی شاخص های آماری به همراه تحلیل های فنی بصورت کمی و کیفی ارائه شد. همچنین یکی از کاربردهای تجاری شده مایعات یونی در صنعت کمپرسورهای هیدروژن، که اخیرا وارد بازار آمریکا و اروپا و همچنین ژاپن شده است، مورد بحث و تبادل نظر قرار گرفت.
در خصوص تحقیقات بازار و نتایج مربوط به تقاضای بازار داخلی و جهانی جهت کاربرد و تجاری سازی مایعات یونی در شیرین سازی و فراورش گاز طبیعی و جداسازی گازهای صنعتی، همچون جداسازی کربن دی اکسید از گاز دودکش و دیگر گازهای صنعتی، توسط جناب آقای دکتر بندریان تحلیل های فنی و اقتصادی مفیدی ارائه گردید.
نتیجه گیری:
1- کاربرد مایعات یونی در مبحث شیرین سازی و فراورش گاز طبیعی و جذب و تبدیل کربن دی اکسید از گازهای دودکش همچنان از بحث های مورد در دانشگاه ها و مراکز پژوهشی است و به نظر میرسد تا رسیدن به یک سیستم مایع یونی مناسب راه چندانی باقی نمانده است. لذا ادامه پژوهش برروی مایعات یونی باید در دستور کار دانشگاه ها و مراکز پژوهشی داخل کشور نیز قرار گیرد.
2-کاربرد مایعات یونی در جذب و تبدیل کربن دی اکسید با سیستمهای الکتروشیمیایی یکی از فناوری های بسیار محتمل در آینده نزدیک جهت کاهش گازهای گلخانه ای و تولید محصولات با ارزش می باشد.
3-ساخت کمپرسورهای مایع یونی در ایران با هدف جایگزینی کمپرسورهای مکانیکی متداول و کاهش مصرف انرژی، بخصوص در بخش انتقال و ذخیره سازی هیدروژن بعنوان سوخت پاک، مورد بررسی و مطالعه قرار گیرد.
مطالعات بازار در حوزه توسعه فناوری‌های نوین برای شیرین‌سازی گاز طبیعی از جمله فناوری‌های ذیل است:
- فناوری غشاهای نانوکامپوزیت پلیمری
- فناوری مایعات یونی
- چارچوب‌های آلی- فلزی
توسط آقای دکتر بندریان بیان گردید.
هریک از این فناوری‌ها علیرغم قابلیت ها و پتانسیل های خاص خود که آنها را برای بکارگیری در فرایند شیرین‌سازی گاز طبیعی جذاب می‌نماید، چالش‌ها و محدودیت‌های خاص خود را نیز به همراه دارند بگونه‌ای که در شرایط موجود عمدتا فرآیندهای هیبریدی آنها با آمین به منظور استفاده از مزیت‌ها و اجتناب از چالش های آنها مورد توجه قرار گرفته است.
براساس بررسی‌های بازار صورت گرفته حجم بازار شیرین سازی گاز در جهان سالانه حدود 5 میلیارد دلار است. براین اساس بازار فناوری‌های فوق الذکر به شرح ذیل است:
- فناوری غشاهای نانوکامپوزیت پلیمری
- سهم بازار فناوری غشایی در حدود 10% از کل بازار جهانی معادل 5۰۰ میلیون دلار (شامل هزینه غشاها و کلیه تجهیزات مربوط به واحدهای صنعتی شیرین سازی غشایی گازها) است. با توجه به اینکه هزینه غشاها در حدود یک سوم هزینه کل واحد می‌باشد، ارزش مالی بازار غشاهای مورد نیاز در صنعت شیرین سازی در حدود 15۰ تا 2۰۰ میلیون دلار است. بنابراین براساس برآوردها، سطح غشای مورد نیاز در وضعیت فعلی حداکثر 2 میلیون مترمربع برآورد می گردد.
- فناوری مایعات یونی
- بنابر گزارشات معتبر حجم جهانی سالانه فروش مایعات یونی در سال 2017 میلادی کمتر از 1000 تن بوده است که با توجه به برآوردهای موجود از پتانسیل‌های آن، کمتر از 2% از بازار بالقوه قابل‌دسترس مایعات یونی بالفعل شده است. چشم انداز رشد بازار مایعات یونی در آینده فزاینده است و پیش‌بینی می‌شود اولین کاربردهای عظیم مایعات یونی در چند سال آینده با بالفعل شدن بسیاری از کاربردهای بالقوه فعلی مایعات یونی ظاهر شود.
- چارچوب‌های آلی- فلزی
- اندازه بازار جهانی چارچوب فلزی-آلی در سال 2022 در حدود 305 میلیون دلار بوده است که نرخ رشد سالانه آن 37% نسبت به سال 2021 بوده است. براساس پیش‌بینی‌ها اندازه بازار جهانی در سال 2026 به 742 میلیون دلار با نرخ رشد ترکیبی سالانه 25% خواهد رسید.
در پنل بعدی در خصوص توسعه تکنولوژی ساخت کاتالیست فرایند سوپرکلاوس آقای مهندس چشمه روشن توضیحاتی ارائه نمودند. نخست در خصوص شرایط خوراک و شرایط عملیاتی راکتور نهایی فرآیند سوپرکلاوس توضیحاتی بیان گردید و سپس به ضرورت رعایت محدودیت‌های شرایط خوراک در مقیاس صنعتی پرداخته شد. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی کاتالیست‌های فرآیند سوپرکلاوس بر مبنای مطالعات انجام شده از منابع علمی تشریح گردید و همچنین بخشی از فعالیت‌های انجام شده در پژوهشگاه صنعت نفت در خصوص توسعه این دسته از کاتالیست‌ها ارائه گردید. در پایان به مزایای فنی و زیست محیطی بکارگیری این دسته از کاتالیست ها در مقیاس صنعتی از قبیل میزان کاهش حداقل 50 درصدی گازهای اسیدی در دودکش واحدهای کلاوس و افزایش طول عمر کاتالیست‌های راکتورهای ابتدایی واحد کلاوس پرداخته شد.
در آخرین پنل افزایش راندمان واحد بازیافت گوگرد با استفاده از فرآیند سوپرکلاوس و بررسی ملزومات مورد نیاز در واحدSRU پالایشگاه گاز خانگیران با حداقل تغییرات توسط دکتر صدیقی ارائه گردید. ایشان خاطر نشان کردند که فرآیند سوپرکلاوس بازدهی اسمی بالاتری نسبت به فرآیندهای رایج کلاوس برای تبدیل هیدروژن سولفید به گوگرد داشته و مقدار گوگرد دی‌اکسید در گاز دنباله یا پسماند آن، حدود 50 درصد کمتر است. کاتالیست‌های حاوی 5 تا 10 درصد وزنی فلز آهن بر پایه اکسیدهای سیلیسیم و آلومینیوم در ساختار کاتالیست¬های سوپرکلاوس در صنعت بیشتر مورد توجه قرار گرفته که طرح اولیه برای ساخت این نوع کاتالیست نشان می‌دهد که برگشت سرمایه برای تولید آن در داخل کشور کمتر از 3 سال است.
نتایج شبیه سازی فرآیند کلاوس واحد بازیافت گوگرد پالایشگاه گاز خانگیران و پیاده‌سازی سوپر کلاوس در شرایط عملیاتی در شبیه‌ساز پروماکس نشان داد که با در نظر گرفتن محدودیت‌های کاتالیست سوپرکلاوس، حداقل درصد بازیافت گوگرد در شرایط عملیاتی در سختترین شرایط به حدود 95 درصد و مقدار گوگرد دی اکسید در گاز دودکش به حدود 5300 پی‌پی‌ام (11000 پی‌پی‌ام وزنی) خواهد رسید. ضمنا، حداکثر کل سرمایه مورد نیاز و بازگشت سرمایه برای تغییرات فوق در پالایشگاه گاز خانگیران، به ترتیب حدود 7/3 میلیون دلار و 6 سال می‌باشند.
در ادامه جناب آقای دکتر خانبابایی در خصوص استفاده از غشای نانو کامپوزیتی پلیمری برای شیرین سازی گاز طبیعی مطالبی را ارائه فرمودند. در این ارائه پس از مقدمه ای در مورد ضرورت شیرین سازی گاز طبیعی و فناوری های منطقه برای این منظور، فناوری غشایی و مزیت های رقابتی آن بطور خلاصه مطرح شد و سپس غشاهای پلیمری مطرح برای شیرین سازی گاز طبیعی شامل پلی بورتان، پلی از بلاک آمید، پلی ایمید و نسل جدید پلیمرهای شیشه ای با تخلخل ذاتی (PIM) و پلیمرهای با بازآیی مجدد حرارتی (IR) معرفی شدند. سپس، غشاهای زمینه مختلط و نانو کامپوزیتی پلیمری پایه راهبری و پایه شیشه ای معرفی شدند و سوابق پژوهشی مرتبط با آنها مرور شد و غشاهای مناسب غربالگری گردید. در بخش دوم ارائه، بازار و زیرساخت های توسعه غشاهای نانو کامپوزیتی بررسی شده و پس از تحلیل شرایط و ارائه ماتریس های جدابیت توانمندی، نقشه را توسعه فناوری غشای نانو کامپوزیتی منتخب در یک بازه زمانی 3 ساله ارائه گردید.
