سوخت های تمیز

مقدمه

      نفت و گاز طبيعي، مهم ترين منابع تأمين انرژيِ بشر امروزي هستند؛ به‌طوري که نفت خام ۴۵% و گاز طبيعي ۲۵% از انرژي مورد نياز براي مصارف خانگي، صنعتي، تجاري و وسايل نقليه را تأمين مي کنند؛ از اين رو نفت و گاز در معادلات اقتصادي ـ سياسي جهان اهميت راهبردي دارند و در فرآيند روابط بين الملل نقش مهمي مي‌توانند ايفا ‌کنند  . ايران با در اختيار داشتن 26.5 تريليون متر مکعب ذخاير گاز طبيعي، به لحاظ ميزان ذخاير، بعد از روسيه جايگاه دوم جهان را در اختيار دارد. اين ميزان ذخاير معادل 17% از کل ذخاير جهان، 47.4% از ذخاير منطقه خاورميانه و 38% از ذخاير گازي اوپک است. اين در حالي است که عمر مفيد اين ذخاير به بيش از 150 سال برآورد مي شود  .

      وجود بسياري از ميدان هاي فعال يا بالقوه گازي جهان در مناطقي دور از بازارهاي مصرف، باعث شده است که عدم توازن قابل توجهي ميان سهولت دسترسي و ميزان نياز به گاز طبيعي و فرآورده هاي حاصل از آن در جهان مشاهده شود. بر اين اساس، سه انتخاب اصلي به منظور بهره برداري از منابع دور از دسترس انرژي، براي کشور هاي در حال توسعه و توسعه يافته که با مشکلات ناشي از تخريب محيط زيست به دليل نشر آلاينده ها از صنايع و خودرو ها به موازات توسعه اقتصادي، دست به گريبان هستند، وجود دارد: محصولات فرآيند هاي GTL، متانول و دي متيل اتر. به اين مجموعه مي توان ترکيباتي همچون CNG ، LPG و LNG را که در واقع از انجام عمليات فيزيکي بر روي گاز طبيعي، حاصل شده اند نيز اضافه کرد.

 گاز طبيعي

اهميت

      از دهه هاي1970 و1980 ميلادي، اهميت گاز طبيعي در سبد جهاني سوخت افزايش يافت. به نظر  مي رسد که مي توان سه علت اصلي براي اين تحول به شرح زير نام برد:

1- آلودگي هاي کمتر زيست محيطي ناشي از استفاده از گاز طبيعي به ويژه در نيروگاه هاي برق.

2- تغييرات پيش بيني نشده در عرضه نفت خام.

3- آزادسازي صنايع انرژي در آمريکا و انگلستان.

      ترکيبي از عوامل يادشده سبب شدند که بازار گاز طبيعي در اروپا از اوايل دهه1990 به سرعت رشد کند؛ به طوری که پيش بينی می شود مصرف گاز طبيعي در اروپا در سال 2010 به حدود 612 ميليارد متر مکعب برسد. .

ايران و گاز طبيعي

      در حال حاضر کشور ما جزء توليد كنندگان عمده گاز در جهان است و در همين راستا، برنامه هاي گسترده اي براي افزايش توليد گاز در منطقه پارس جنوبي در حال اجرا مي باشد. ميزان کل توليد گاز طبيعي در ايران بر اساس آمارهاي منتشر شده تا دي ماهِ 1383 و با احتساب فاز هاي 1 و 2 و 3 پارس جنوبي، بالغ بر 270 ميليون متر مکعب در روز است که با بهره برداري از ساير فازهاي منطقه گازي پارس جنوبي، به 443 ميليون متر مکعب در روز خواهد رسيد. در جدول شماره 1، ميادين مشترک گازي ايران، شامل ميادين خشکي و ميادين دريايي، نشان داده شده است.

سوختهاي جايگزين                                                                                                         

      به طور کلي، سوختهاي جايگزين که از منابعي غير از نفت خام حاصل مي شوند، را مي توان به عنوان سوختهايي که امنيت تأمين انرژي در آينده را به موازات حفظ محيط زيست برقرار مي کنند، معرفي کرد. در زير، گروهي از ترکيباتي که
مي توان آنها را به عنوان سوختهاي جايگزين در نظر گرفت، فهرست شده است.

1-      مخلوطهايي که بيش از 85% حجم آنها را سوختهاي با پايه الکل، از قبيل اتانول، تشکيل مي دهد.

2-      گاز طبيعي (به شکل فشرده يا مايع شده).

3-      پروپان يا LPG .

4-      هيدروژن.

5-      سوختهاي مايع با پايه زغال سنگ.

6-      سوختهايي که از ترکيبات بيولوژيکي حاصل مي شوند.

7-      الکتريسيته (شامل الکتريسيته حاصل از انرژي خورشيدي)

8-      بيو ديزل     

سوختهاي حاصل از روشهاي تبديل فيزيکي گاز طبيعي

  CNG يا گاز طبيعيِ فشرده شده

      CNG در واقع همان گاز طبيعي مي باشد که تحت فشار Psi3600 -3000 در تانکرهاي مخصوص ذخيره و نگهداري مي شود. فناوري CNG، براي انتقال گاز طبيعي در مسافت هاي طولاني، قابليت مهمي به شمار مي رود. CNG را
مي توان در کشتي هاي مخصوصي ذخيره، سپس به مقاصد مورد نظر حمل کرد. اگر چه حجم بارگيري يک کشتي حامل CNG به اندازه کشتي هاي حامل LNG نمي باشد، ولي روش مايع سازي، همچنين تبديل مجدد به گاز در فناوري CNG آسان تر و بسيار کم هزينه تر از LNG است. ذخيره سازي گاز در کشتي هاي CNG به صورت نگهداري گاز در لوله هاي با تحمل فشار Psi 3000-1500 و به قطر 18 تا 36 اينچ است. به دليل فشار بالاي CNG در مخازن لوله‌اي شکل، بالابودن احتمال خطر انفجار، از مشکلات اساسي عملي ‌نشدن کاربرد وسيع فناوري CNG در جهان است. با توجه به شرايط فعلي فناوري CNG، استفاده از آن تنها براي انتقال گاز تا فواصل 2500 مايل، مقرون به صرفه به نظر مي رسد]1[ . هم اکنون نزديک به 4 ميليون و 700 هزار خودروي گاز طبيعي سوز (CNG) در سراسر جهان تردد مي کنند. آرژانتين با 5/1 ميليون، برزيل با يک ميليون، پاکستان با 700 هزار و ايتاليا با 382 هزار خودروي گاز سوز، بالاترين آمار خودروهاي گازسوز در حال تردد در جهان را دارند .

CNG  در ايران

      ادامه توليد خودروهايي كه با فن آوري كهن و تفكر يارانه اي عرضه مي شوند و تردد خودروهاي فرسوده، روز به روز بر مشكلات اقتصادي، اجتماعي و زيست محيطي كشور مي افزايد. در چنين شرايطي تلاش براي شناسايي و تامين سوختي ارزان و پاك كه جايگزين مناسبي براي  سوخت هاي متداول همچون بنزين و گازوئيل باشد ضرورت مي يابد. امروزه تقريباً 18% از ناوگان حمل و نقل جهان، گاز طبيعي مصرف مي كنند. اكثر كشورها به دليل ملاحظات زيست محيطي، كارايي تجهيزات، هزينه كمتر و سهولت دسترسي به گاز طبيعي، در زمينه گسترش استفاده از خودروهاي با سوخت طبيعي طرح هاي ملي بلند مدتي را در دستور كار خود دارند. با تأسيس سازمان بهينه سازي مصرف سوخت کشور در سال 1379 در مجموعه وزارت نفت، مطالعات مقدماتي طرح گاز سوز کردن خودروها در اين سازمان انجام و به منظور دستيابي به کاهش مصرف بنزين و کاهش آلاينده هاي هوا، طرح مزبور با انعقاد قراردادهايي با خودروسازان و بخش خصوصي براي توليد و تبديل خودروهاي گازسوز از يک سو و ايجاد زيرساخت هاي لازم و ساخت جايگاه هاي CNG از سوي ديگر، وارد مرحله اجرايي شد. اجراي طرح گاز سوزکردن خودروها به رغم مشکلات موجود، روند رو به رشدي داشته است و هم اکنون با مشارکت خودروسازان و بخش خصوصي، بيش از 86 هزار خودرو که از CNG به عنوان سوخت استفاده مي کنند، در کشور تردد دارند. براي سوخت گيريِ CNG مي توان از سيستم هاي پر فشار يا کم فشار استفاده کرد. تفاوت عمده آنها مربوط به قيمت جايگاه سوخت گيري و زمان سوخت گيري مي باشد. در کشور ما در جايگاه هاي سوخت گيريِ CNG، با توجه به حجم مخزن سوخت اتومبيل، سوخت گيري در حدود 8 الي10 دقيقه به طول خواهد انجاميد.

LPG  يا گاز مايع

      LPG در واقع، مخلوطي از هيدرو کربنهاي گازي شکل، به طور عمده پروپان و بوتان، مي باشد که طي فرآيند پالايش نفت خام و يا از گاز طبيعي حاصل مي شوند. LPG نيز همانند ساير سوختهاي فسيلي، جزء منابع تجديد ناپذير انرژي مي باشد. نقطه جوش LPG بين 44- تا ^oC0 متغير است. بنابراين، LPG در دما و فشار معمولي، به حالت گاز مي باشد. اما در فشار هاي متوسط و يا دماهاي به اندازه کافي پائين، مي تواند به حالت مايع تبديل شود. در اين حالت، LPG را مي توان به راحتي، ذخيره کرده و سپس مورد استفاده قرار داد. اين امر باعث شده است که LPG به عنوان منبع تأمين انرژي، در موارد مختلفي مورد استفاده واقع شود. براي ذخيره سازي LPG در حالت مايع، از مخازن فولادي استوانه اي و يا کروي شکل، تحت فشار بسيار بالا استفاده مي کنند. ميزان فشار مخزن، تابعي از نوع LPG (پروپان خالص، بوتان خالص و يا مخلوطي از اين دو) و دماي محيط مي باشد. LPG به شدت، آتش زا بوده و بايد در محيط هايي که داراي تهويه مناسب مي باشند و به دور از وسايلي که توانايي ايجاد جرقه را دارند نگهداري شود. LPG را مي توان به عنوان سوخت موتورهاي احتراق داخلي و يا براي توليد حرارت در تجهيزات گرمايشي مورد استفاده قرار داد. LPG را مي توان  به عنوان جايگزيني براي CFC ها، عامل پيشران در افشانه ها، و يا به عنوان عامل سرماساز در تجهيزات سرمايشي نيز در نظر گرفت. در حالت دوم، LPG تقريبا شامل پروپان خالص مي باشد. بر اساس نوع فصل، ترکيب LPG تغيير مي کند. در فصول گرم، بخش عمده اي از LPG شامل بوتان مي باشد؛ در حالي که در فصول سرد، پروپان جزء اصلي LPG مي باشد. براي تشخيص آسان موارد نشتي در کپسولهاي LPG، نوعي ماده خوشبو تحت عنوان اتانتيول به LPG اضافه مي شود.

LPG در ايران

      در حال حاضر شرکت ملي ايران (NIOC) داراي سه واحد کوچک  LPG و ترمينال هاي مربوط به آنها در بندر ماهشهر، جزيره خارک و بندرعباس مي باشد. ظرفيت کلي اين واحدها کمتر از 600000 تن در سال مي باشد. مجتمع پتروشيمي بندر امام، وابسته به شرکت ملي صنايع پتروشيمي (NPC)، داراي يک واحد LPG با ظرفيت 1.9 ميليون تن در سال مي باشد که بخشي از آن در سال 1990 و بخشي ديگر نيز در سال 1995 به بهره برداري رسيد. بخش عمده اي از LPG ي توليدي اين واحد به عنوان خوراک واحد هاي پترو شيميايي مستقر در مجتمع مورد استفاده قرار مي گيرد. سومين واحد جداسازي گاز طبيعي[1] در مجتمع پتروشيمي بندر امام، NF3، نيز با هدف توليد روزانه 100000 بشکه LPG  با همکاري شرکت هاي داخلي و خارجي به بهره برداري خواهد رسيد. خوراک اين واحد از ساير واحدهاي مستقر در مجتمع تأمين خواهد شد. بخش عمده اي از محصول واحد براي صادرات در نظر گرفته خواهد شد . صادرات LPG در اوايل سال 1979 ميلادي متوقف شد. پس از آن، بخش بازاريابي شرکت ملي نفت ايران براي LPG (NILPG)، صادرات پروپان و بوتان را در سال 1991 ميلادي از سر گرفت. در سال 1992 ميلادي، حجم صادرات LPG بالغ بر 800000 تن مي شد که بخش عمده اي از آن از  ترمينال بندر امام خميني، که در اصل براي صادرات محصولات شرکت ملي صنايع پتروشيمي در نظر گرفته شده بود، صادر مي شد. با ادامه اين روند، حجم صادرات LPG در سال 1997 به حدود 1 ميليون تن رسيد، اما پس از آن به دليل نياز بازارهاي داخلي دچار رکود قابل ملاحظه اي شد . در حال حاضر، در فازهاي 4، 5، 6، 7، 8، 9 و 10 حوزه عظيم گازي پارس جنوبي، طبق برنامه پيش بيني شده، سالانه در حدود 4.2 ميليون تن LPG جهت صادرات توليد خواهد شد.