ایمنی واحد نم‌زدایی با گلایکول (TEG) و تبرید پروپان
گاز شیرین‌شده، قاتلی خلع‌سلاح‌شده است، اما به دلیل اشباع بودن از بخار آب، مستعد ایجاد انسداد فیزیکی و خوردگی است. در واحدهای نم‌زدایی و تبرید پالایشگاه‌های پارس جنوبی، ما با دو سیال به‌شدت حساس کار می‌کنیم: تری‌اتیلن گلایکول (TEG) که مستعد تخریب حرارتی است، و پروپان (Propane) که پتانسیل انفجار حجمی (VCE) بالایی دارد. درک اندرکنش این دو واحد، مرز بین یک عملیات پایدار و یک فاجعه فرآیندی در سایت است.
در درس پیشین و هنگام بررسی ایمنی فرآیند در واحدهای شیرین‌سازی با آمین (MDEA)، آموختیم که چگونه تغییرات دمایی منجر به فرار حلال می‌شود. اکنون، گاز شیرین اما خیس، وارد واحد نم‌زدایی (Dehydration) می‌شود تا نقطه شبنم (Dew Point) آن تنظیم گردد.
هدف واحد نم‌زدایی با گلایکول (TEG)، جذب رطوبت گاز پیش از ورود به بخش تبرید (Refrigeration) است. اگر این رطوبت به‌خوبی گرفته نشود، در چیلرهای پروپان که در دمای منفی ۱۵ تا منفی ۳۰ درجه سانتی‌گراد کار می‌کنند، فاجعه یخ‌زدگی و تشکیل هیدرات رخ می‌دهد.
سفر مولکول و خطای انسانی: از قطره آمین تا پارگی تیوب چیلر
فرض کنید به دلیل یک اختلال در واحد شیرین‌سازی بالادست، مقداری حلال آمین همراه گاز (Carry-over) وارد برج تماس‌دهنده گلایکول (TEG Contactor) می‌شود. آمین به دلیل ماهیت قلیایی خود، فوراً باعث افت شدید کشش سطحی گلایکول و پدیده کف‌کردن (Foaming) در برج نم‌زدایی می‌شود.
اپراتور متوجه افت فشار ناگهانی در برج نمی‌شود. کف کردن باعث از بین رفتن سطح تماس گاز و مایع شده و گازِ مرطوب (Wet Gas) بدون از دست دادن کامل آب خود، از بالای برج خارج شده و مستقیم وارد مبدل‌های حرارتی واحد تبرید پروپان (Propane Chillers) می‌شود.
به محض ورود گاز مرطوب به چیلر، آب آزاد در دمای زیر صفر با هیدروکربن‌ها واکنش داده و کریستال‌های سخت هیدرات (Gas Hydrates) تشکیل می‌شود. این کریستال‌ها مسیر تیوب‌های چیلر را مسدود می‌کنند. فشار پشت انسداد به‌شدت بالا می‌رود، در حالی که جریان پروپان در سمت پوسته (Shell) در حال مکش توسط کمپرسور است. اختلاف فشار منجر به پارگی تیوب، نشت گاز پرفشار به سیکل پروپان و در نهایت عملکرد شیرهای اطمینان (PSV) و ارسال حجم عظیمی از پروپان و گاز به شبکه فلر می‌شود.
چالش‌های ترمودینامیکی تبرید پروپان در شرایط عسلویه
پروپان یک مبرد ایده‌آل است، اما حساسیت بالایی به دمای محیط دارد. در تابستان‌های عسلویه که دمای محیط گاهی به بالای ۵۰ درجه و رطوبت به ۹۰ درصد می‌رسد، کندانسورهای هوایی (Air Cooled Condensers) توان دفع حرارت سیکل تبرید را از دست می‌دهند.
عدم تقطیر کامل پروپان در کندانسور، باعث افزایش شدید فشار تخلیه (Discharge Pressure) در توربوکمپرسورهای پروپان می‌شود. اپراتور برای جلوگیری از توقف کمپرسور (Trip)، مجبور به باز کردن مسیر برگشت گاز (Anti-surge Valve) می‌شود که راندمان سرمایش را نابود کرده و دمای گاز خروجی از پالایشگاه را از حد مجاز بالاتر می‌برد.
همچنین باید به یاد داشت که پروپان از هوا سنگین‌تر است (چگالی نسبی ۱.۵). هرگونه نشتی از سیل مکانیکی (Mechanical Seal) پمپ‌ها یا کمپرسورها، در ترانشه‌ها و نقاط پست سایت تجمع پیدا کرده و به دلیل نبود جریان باد، یک بمب ساعتی برای انفجار ابر بخار (VCE) ایجاد می‌کند.
پارامترهای حیاتی عملیاتی در واحدهای نم‌زدایی و تبرید
پایش مداوم داده‌های فرآیندی، تنها راه جلوگیری از واکنش‌های زنجیره‌ای مخرب است. مقادیر زیر بر اساس طراحی رایج در فازهای پارس جنوبی تدوین شده است:
| پارامتر فرآیندی | محدوده نرمال | محدوده بحرانی (خطر) | پیامد ایمنی / عملیاتی |
|---|---|---|---|
| دمای کوره ریبویلر TEG | ۱۹۵ تا ۲۰۴ درجه سانتی‌گراد | بالای ۲۰۶ درجه | تخریب حرارتی حلال، تولید مواد پلیمری و مسدود شدن فیلترها |
| نقطه شبنم آب (Water Dew Point) | کمتر از ۲۵- درجه | بالاتر از ۱۵- درجه | تشکیل قطعی هیدرات در چیلر و انسداد مسیرهای جریان |
| فشار دیس‌شارژ کمپرسور پروپان | ۱۴ تا ۱۶ بار (بسته به فصل) | بالاتر از ۱۸ بار | توقف اضطراری کمپرسور، پدیده Surge، قطع سرمایش سایت |
| PH حلال در گردش TEG | ۷.۰ تا ۷.۵ | کمتر از ۶.۰ | خوردگی شدید تجهیزات فولادی و نشت هیدروکربن از تیوب‌ها |
در صورت پارگی تیوب مبدل گاز/پروپان (Chiller Tube Rupture)، گاز با فشار بالا (حدود ۷۰ بار) وارد سیکل کم‌فشار پروپان (حدود ۲ تا ۱۵ بار) می‌شود. اگر سیستم‌های حفاظت فشار (HIPPS) به‌موقع عمل نکنند، پارگی درام مکش کمپرسور (Suction Drum) و انتشار یک ابر گازی فوق‌سرد و به‌شدت قابل‌انفجار قطعی است.
سناریوی تمرین میدانی (Field Exercise)
تکلیف کارگاهی جهت ثبت در لاگ‌شیت (Log Sheet):
سناریو: در یکی از روزهای شرجی مردادماه عسلویه، دمای هوای ابزاردقیق به شدت بالا رفته است. آلارم High Pressure در خروجی کمپرسور پروپان روی DCS ظاهر می‌شود. هم‌زمان، واحد آزمایشگاه گزارش می‌دهد که غلظت H2S در گاز شیرینِ ورودی به واحد نم‌زدایی، روی 4 PPM است اما آب همراه گاز در حال افزایش است.
اقدامات مورد انتظار از پرسنل بهره‌بردار و تیم مهندسی:
- ۱. اولین دستور شما به اپراتور بورد (Boardman) برای مدیریت فشار دیس‌شارژ پروپان بدون از دست دادن کامل سرمایش چیست؟
- ۲. با توجه به افزایش رطوبت گاز ورودی، چه تغییری باید در دبی گردش حلال TEG (Circulation Rate) یا دمای ریبویلر اعمال کنید؟ ریسک افزایش دمای ریبویلر در اینجا چیست؟
- ۳. برای اپراتور محوطه (Field Operator) چه دستورالعملی جهت بررسی سیستم‌های پاشش آب (Water Deluge System) روی مخازن پروپان صادر می‌کنید؟
پاسخ‌های خود را با استناد به ماتریس علت و معلول (C&E Matrix) واحد تبرید تدوین کرده و در نشست ایمنی شیفت ارائه دهید.
جمع‌بندی فنی و گام بعدی
ایمنی واحدهای نم‌زدایی و تبرید، نیازمند تسلط کامل بر مفاهیم ترمودینامیک و درک حساسیت تجهیزات دوار (توربوکمپرسورها) به شرایط محیطی است. حفظ کیفیت TEG و کنترل فشار پروپان، تضمین‌کننده تولید پایدار گاز خشک برای خطوط لوله سراسری (IGAT) است.
با خنک شدن گاز در این بخش، مایعات گازی ارزشمند (NGL) جدا می‌شوند. اما این مایعات ناپایدارند و فشار بخار بالایی دارند. برای بررسی چگونگی مدیریت این ترکیبات فرار و خطرناک، در ایستگاه آموزشی بعد به مطالعه تخصصی مدیریت ریسک در واحدهای تثبیت میعانات گازی (Condensate Stabilization) خواهیم پرداخت.
دیدگاهتان را بنویسید
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.