فرآیند انتقال نفت خام
پس از آن که نفت خام از چاه خارج شد نیاز به یکسری مراحل تصفیه، ذخیره و فرآیند انتقال نفت خام نیاز دارد. نفت خام خروجی از چاه دارای ناخالصی هایی مانند نمک، آب و گازهای محلول است. به منظور جداسازی هرکدام از این ناخالصیها تجهیزات خاصی در نظر گرفته شده است.پس از تصفیۀ نفت خام خروجی از چاه، باید ابتدا آن را ذخیره کرد. در مرحلۀ بعدی نفت خام از طریق روش های مختلف به بنادر جهت صادرات و یا به پالایشگاه ها جهت پالایش و فراوری فرستاده میشود.
تصفیه نفت خام
تصفیۀ نفت خام شامل جداسازی آب و گازهای محلول، نمک ها و ذرات جامد اضافی موجود در نفت خام میباشد. هرکدام از این مراحل به طور جداگانه در زیر بیان شده است:
جداسازی آب
جداسازی آب (Dehydration) از مراحل مهم عملیات بر روی نفت خام خروجی از چاه است. جداسازی آب میتواند به صورت یک مرحله ای یا چند مرحله ای باشد. روش های جداسازی آب شامل روش ته نشینی، روش جداسازی با توری، و روش الکتریکی است.
در جداسازی به روش ته نشینی، نفت خام داخل یک مخزن برای مدتی ثابت میشود. به علت آن که چگالی آب از نفت بیشتر است آب ته نشین شده و نفت بالا آمده از روی یک دیوارۀ جدا کننده سرریز میشود. این روش معمولاً در ابتدا انجام شده و روش های دیگر جدا سازی بعد از آن انجام میشوند.
روش ته نشینی جداسازی آب از نفت
روش جداسازی با توری به این صورت است که یک توری مشبک با سوراخ های ریز در برابر جریان نفت خام قرار میگیرد. آب به علت کشش سطحی بالایی که دارد به توری ها چسبیده و از آن عبور نمیکند. در ادامه آب سنگین تر شده و به ته ظرف جداساز جریان پیدا میکند. در این گونه جداسازها، قبل از توری یک اَلک برای جدا کردن ذرات جامد، قرار گرفته است.
جداسازی آب از نفت با توری
در روش الکتریکی جداسازی آب و نفت، یک میدان الکتریکی با ولتاژ بسیار بالا اعمال میکنند. این عمل باعث یونیزه شدن مولکول های آب و شده و آن هارا از مولکول های نفت جدا کرده و ته نشین میکند.
روش الکتریکی جداسازی آب از نفت
جداسازی نمک ها
اکثر نفت های خام دارای مقداری از کلریدهای سدیم، منیزیم، سیلیس و… هستند. همانگونه که در مقالۀ مربوط به ساختار نفت خام هم توضیح داده شد، وجود این نمک ها سبب ایجاد مشکلاتی در مراحل پالایش نفت خواهند شد. به منظور جداسازی نمک های موجود در نفت خام ابتدا مقداری حدود 3 تا 10 درصد حجمی، آب به نفت خام تزریق میکنند. در ادامه دمای محلول را بالا برده و تا حدود 130˚C میرسانند. محلول مورد نظر وارد مخزن جداساز شده و عملیات جداسازی نمک آغاز میگردد.
یکی از روش های جداسازی نمک، افزودن یک مادۀ شیمیایی شکنندهی امولسیون است که باعث ته نشین شدن محلول آب نمک و جدایش این محلول از نفت خام میشود.
روش دیگر جداسازی نمک، استفاده از دستگاه جداساز نمک الکترواستاتیک (Electrostatic Desalter) است. در این دستگاه دو الکترود به صورت موازی با هم قرار گرفته اند. با برقرار کردن جریان الکتریسیته میان الکترودها یک میدان الکتریکی با ولتاژ بسیار بالا ایجاد میشود. ولتاژ جریان مورد نظر باید چیزی بین 16000 تا 35000 ولت باشد. همچنین میتوان از جریان مستقیم (DC) یا جریان متناوب (AC) برای این منظور استفاده کرد.
در واحدهای نمک گیری یک مرحله ای بازده نمک گیری چیزی بین 80 تا 95 درصد بوده و در حالت دو مرحله ای میتواند تا 99% هم بالا رود.
جداسازی گازها
پس از جداسازی آب و نمک از نفت خام، لازم است تا گازهای محلول در نفت خام را هم جدا شده و تصفیه شوند. طی فرایند های جداسازی آب و نمک مقداری از گاز موجود در نفت هم آزاد شده و از شیرهای مخصوص خروج گاز در تجهیزات خارج میشوند. اما برای جداسازی کامل گازهای موجود در نفت روش های خاصی وجود دارد.
اگر مقدار گاز موجود در نفت اندک بوده و فشار آن پایین باشد جداسازی به صورت یک مرحله ای انجام میشود. در صورتی که فشار گاز بالا باشد لازم است تا جداسازی به صورت چند مرحله ای صورت پذیرد.
عمل جداسازی در یک مخزن فولادی انجام میشود. فرایند جداسازی گاز به این صورت است که فشار مخزن را کاهش میدهند و در اثر کاهش فشار، گاز از محلول جدا شده و از قسمت بالای مخزن خارج میگردد. در جداساز های چند مرحله ای فشار هر قسمت کمتر از قسمت قبلی است و در هر مرحله گازهای سنگین تر و با چگالی بالاتری نسبت به قبل جدا میشوند.
بازیابی یا سوزاندن (Flare) گازها
گازهایی که طی فرایند جداسازی از نفت جدا شده اند و همچنین گازهای مختلفی که در اثر باز شدن شیرهای ایمنی و فشارشکن طی مراحل مختلف استخراج نفت به دست آمده اند را توسط لوله های انتقال دهنده به صورت یکجا تجمیع میکنند.
پس از تجمیع، دو کار میتوان بر روی این گازها انجام داد. راه اول بازیابی و ریکاوری این گازها به وسیلۀ یک سری تجهیزات خاص است. در این حالت در مصرف انرژی صرفه جویی کرده و آلودگی کمتری وارد محیط زیست میشود. پس از افزایش کیفیت و حذف مواد نامطلوب و سمی از گازها، از آنها را به عنوان سوخت مصرفی مورد استفاده در صنایع مختلف بهره میبرند.
راه دوم که معمولاً در ایران هم از این روش استفاده میشود، سوزاندن یا اصطلاحاً فلر (Flare) کردن گازها است. در این روش ابتدا گازها وارد یک مخزن فلاشبک (Flashback Drum) حاوی آب میشوند. در این مخزن مقداری گاز طبیعی و مناسب برای احتراق به گازهای اولیه افزوده میشود. نهایتاً گازها پس از خروج از مخزن وارد برج فلر (Flare Stack) شده و توسط شمع جرقه زن برج میسوزند.
یکی از عوامل قرار دادن مخزن فلاشبک قبل از برج فلر، رعایت ایمنی و جلوگیری از برگشت شعله به داخل، در اثر تغییرات دبی گازها میباشد. ارتفاع برج فلر بسته به شرایط چاه نفت و میزان گاز خروجی از آن بین 10 تا 100 متر متغیر است. جهت رعایت مسائل ایمنی و محیط زیستی برج فلر باید حتی الامکان دارای ارتفاع زیاد باشد.
ذخیره و فرآیند انتقال نفت خام
پس از آن که تمام مراحل تصفیه بر روی نفت خام انجام شد، نفت خام در یک سری مخازن ذخیره میشود. مخازن ذخیرۀ نفت خام از نوع استوانه ای و با سقف ثابت یا شناور هستند. این مخازن دارای تجهیزاتی مثل سطح سنج، تجهیزات کنترل فشار و دما، المنت های گرمایی جهت جلوگیری از سفت شدن نفت خام در زمستان، تجهیزات اطفاء حریق، شیرهای اطمینان و شیرهای ورود و خروج مواد هستند.
خروجی مخازن به خط لولۀ انتقال نفت خام متصل میشود. اصولاً در مناطق خشکی خط لوله به صورت زیر زمینی قرار داده میشود. در دریاها لولۀ انتقال میتواند به صورت زیر آبی یا روی آب باشد. به منظور فرآیند انتقال نفت خام باید بهترین و کوتاهترین مسیر ممکن توسط کارشناسان انتخاب شود.
خط لولۀ انتقال نفت (Oil Pipeline) برای تأمین فشار نیازمند یکسری ایستگاه های پمپاژ در طول مسیر خود میباشد. در صورتی که از لوله با قطر زیاد برای فرآیند انتقال نفت خام استفاده شود، افت فشار کمتر و درنتیجه ایستگاه های پمپاژ کمتری لازم است. اما باید به این نکته هم توجه کرد که لوله با قطر زیاد دارای قیمت بالاتری میباشد. همچنین در صورت استفاده از لوله های با قطر کمتر افت فشار بیشتر و نیاز به ایستگاه های پمپاژ بیشتر در برابر هزینۀ لوله کشی (Piping) کمتر خواهیم داشت.
انتخاب بهینه ترین قطر ممکن از لحاظ تأمین فشار مناسب و هزینۀ کمتر نیازمند محاسبات و مطالعات کارشناسی توسط متخصصان و کارشناسان فنی و اقتصادی میباشد.
فاصلۀ قرار گرفتن ایستگاه های پمپاژ از همدیگر چیزی بین 25 تا 50 کیلومتر بوده و بستگی به ناهمواری های زمین و شرایط منطقه دارد.
عمق کانال مربوط به لوله های فرآیند انتقال نفت خام باید 2 متر یا بیشتر بوده و حتی الامکان شیب و ناهمواری نداشته باشد. طول لوله های انتقال نفت حدود 10 متر است و از جوشکاری برقی برای اتصال آن ها به هم استفاده میشود که این جوش ها جهت اطمینان باید تماماً مورد تست و بازرسی قرار بگیرند.
به منظور حفاظت لوله ها در برابر خوردگی و نفوذ آب و رطوبت، باید دور آن ها یک لایه از قیر و پشم شیشه کشیده شده و اقدامات حفاظت کاتدی بر روی آن ها انجام شود. همچنین قرار دادن المنت های گرمایی جهت حفظ دمای نفت خام و جلوگیری از افزایش ویسکوزیتۀ آن در فصول سرد سال، ضروری است.
در نهایت فرآیند انتقال نفت خام توسط خط لوله به بنادر انجام شده و توسط نفتکش ها بارگیری می شود و یا اینکه با انتقال به پالایشگاه و انجام پالایش بر روی آن به محصولات و فراورده های نفتی تبدیل میشود.
با سلام لطفاً چند مورد از روش های جداسازی نمک اطلاعات بفرمایین.با تشکر از سایت اینرژی
مطلب مفیدی بود و تقریبا به تمام بخش های کلید صنعت استخراج اشاره شد ولی به روش جداسازی ذرات جامد از نفت خام اشاره نشد.