تصفیه گاز شهری با فناوری غشایی

گازی که در خط لوله گاز جریان دارد، گاز شهری نامیده می‌شود که در واقع گاز طبیعی تصفیه‌شده است. حدود 80 درصد گاز طبیعی را که از چاه گاز یا همراه نفت از چاه‌های نفتی استخراج می‌شود، متان تشکیل می‌دهد. همراه متان ناخالصی‌های دیگری نیز وجود دارد که موجب خوردگی خط لوله و افت خواص حرارتی گاز می‌شود. علاوه بر این، در گاز طبیعی ترکیبات سنگینی وجود دارد که در نتیجه میعان موجب تغییر جریان کل گاز خواهد شد. بنابراین ضروری است این ترکیبات از گاز طبیعی جدا شود تا گاز طبیعی به گاز شهری تبدیل شود. گاز شهری استاندارد مشخصی دارد. به عبارتی بر اساس این استاندارد باید میزان آلاینده‌های آن در محدوده مشخصی قرار گیرد. علاوه بر این، عدم تصفیه گاز طبیعی می‌تواند سلامت مصرف‌کنندگان را نیز در معرض خطر قرار دهد. تصفیه گاز شامل حذف ناخالصی‌ها از گاز طبیعی است.

سولفید هیدروژن و دی‌اکسیدکربن از آلاینده‌های زیست‌محیطی است. اگر در چاه گاز 10 درصد دی‌اکسید کربن داشته باشیم که تصفیه نشود و وارد خط لوله شود، این گاز همراه متان نمی‌سوزد و وارد محیط می‌شود که می‌تواند منبع آلاینده زیست‌محیطی بسیار مهمی باشد. بنابراین حذف این ترکیبات از نظر زیست‌محیطی نیز مزایای بسیاری را به همراه دارد. در تکنولوژی‌هایی که برای تصفیه گاز طبیعی کاربرد دارد از حلال‌هایی برای جداسازی ترکیبات و گازهای اسیدی استفاده می‌شود که خود این حلال‌ها آلاینده محیط‌زیست است. در فرآیندهای شیمیایی تصفیه گاز طبیعی حلالی که برای جذب گازهای اسیدی مورد استفاده قرار می‌گیرد مستقیما وارد محیط‌زیست شده و به آن آسیب می‌رساند، اما در فرآیند جدیدی که ارائه شده، تصفیه گاز طبیعی با فرآیند غشایی صورت می‌گیرد و در آن از حلال استفاده نمی‌شود. این فناوری، دوستدار محیط‌زیست است و هیچ پیامدی در تهدید محیط‌زیست ایجاد نمی‌کند. علاوه بر این، مصرف انرژی کمتری دارد و به علت این که این سیستم ابعاد کوچک‌تری دارد به آسانی قابل حمل و جابه‌جایی است و حتی در مناطق صعب‌العبور هم می‌توان از این روش برای تصفیه گاز طبیعی استفاده کرد.

در حال حاضر عمدتا برای جداسازی آلاینده‌ها از حلال‌ها یا به عبارتی سیستم جذب یا از روش سردکردن استفاده می‌شود. هر دو این روش‌ها مستلزم صرف انرژی بسیار زیاد و بهره‌گیری از تجهیزات خاصی است. استفاده از حلال‌ها نیز موجب آلودگی محیط‌زیست می‌شود، اما استفاده از روش جدید ارائه‌شده نه‌تنها چنین مشکلاتی را به همراه ندارد، بلکه می‌تواند هزینه‌ها را نیز به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

زیرساخت لازم برای این فناوری، غشاهای پلیمری و فیلم‌های پلیمری است که بعضی از گازها را به صورت انتخابی از خود عبور می‌دهد. در این فناوری، غشای پلیمری ناخالصی‌ها را از جریان اصلی جدا می‌کند. که بیش از 80 درصد آن را متان تشکیل می‌دهد و تنها 4 تا 5 درصد آن گازهای اسیدی و هیدروکربورهای سنگین است. این غشا گازهای ناخالص را عبور می‌دهد. مزیت آن در مقایسه با غشاهایی که جریان خالص را عبور می‌دهد، این است که عبور جریان از غشا موجب افت فشار می‌شود اما این غشا ناخالصی‌ها را از خود عبور می‌دهد و بنابراین جریان بدون افت فشار باقی‌می‌ماند و می‌تواند به لوله منتقل شود. تصفیه به روش غشایی می‌تواند سر چاه انجام شود. در این صورت، خط لوله آسیب نمی‌بیند و گاز شهری به استاندارد‌های تعیین‌شده می‌رسد.

یکی از هزینه‌های بالا در صنعت نفت خوردگی‌بیرونی و داخلی خطوط لوله است. خوردگی‌بیرونی‌، ناشی از خاک و عوامل محیطی است و خوردگی داخلی به سیالی که در خط لوله حرکت می‌کند بستگی دارد. اگر گاز اسیدی از لوله عبور کند و در تماس با رطوبت قرار گیرد، اسید بشدت لوله را تخریب می‌کند. به همین علت در خطوط انتقال گاز ترش یا همان گاز تصفیه‌نشده تمهیداتی اندیشیده می‌شود. یا داخل خط لوله پوشش داده می‌شود یا از ممانعت‌کننده‌های خوردگی استفاده می‌شود. اگر گاز قبل از ورود به خط لوله تصفیه شود نیازی نیست از این راهکارها استفاده شود و بخش قابل توجهی از هزینه‌ها کاهش می‌یابد.

در حال حاضر فناوری غشایی در مراحل آزمایش است و تنها محدودیت موجود این است که برای ورود به مراحل شبه‌پایلوت و میدانی با حمایت‌های مالی و صنعتی وجود داشته باشد. در این باره در پژوهشگاه صنعت نفت تحقیقاتی انجام شده که قرار است در قالب یک بسته برای تصفیه گاز طبیعی ارائه شود. مناطق نفت‌خیز جنوبی برای استفاده از بسته‌های غشایی پلیمری در میادین تحت مدیریت شرکت نفت اعلام آمادگی کرده‌اند. در زمینه شیرین‌سازی با مناطق نفت‌خیز جنوبی هماهنگی‌های لازم انجام شده تا مراحل آزمایشی آغاز شود.