نانو

چکیده:

تحقیق فعلی ، احتمال کاربرد صنعتی هیدرات های گازی طبیعی برای ذخیره سازی گاز طبیعی را بررسی و توضیع می دهد . متد ذخیره سازی گاز طبیعی در هیدرات ها دارای مزیت های خاصی مثل فشارهای عملیاتی پایین ، ایمنی ، انتشار کم گاز در موارد مشتی ، و ظرفیت علمی نسبتاً بالایی است . راکتورهای محرکی ( مواد واکنش کننده جنبشی ) که اخیراً توسط محققان بکار گرفته می شوند ، دارای نقاط ضعف زیر هستند :

تبدیل و تسریر پایین آب ، مواد چسبناک ، سرعت پایین تشکیل هیدرات ، و پر هزینه و دشوار بودن بزرگ نمایی آنها ( بزرگ مقیاس نشان دادن آنها پر هزینه و دشوار است . )

ب استفاده از یک محلول میسلی کم غلظت در این تحقیق ، موانع زیر مشهود و مشخص شده اند :

1 ) تشکیل سریع هیدرات در یک سیستم غیر جنبشی ،

2 ) واکنش آب در میان دانه ای برای به حداکثر رسانیدن عمل تبدیل وتسریر ،

3 ) افزایش ناحیه سطحی گاز – آب بواسطه افزودن سولفات دود دسیبل سدیم ،

4 ) خود فشردگی ذرات هیدرات از طریق التصاق و انقباض در حین تشکیل هیدرات . در Psig  . 55 و F36 ، 156 حجم گازی در هر میزان حجم STP ظرفیت ذخیره سازی هیدرات در عرض 3 ساعت بدست آمد ، 87 % حفره های گاز – مهمان از کریستال هیدرات پر شدند . با استفاده از یک مدل ریاضی ، سرعت تشکیل هیرات تخمین زده شد به نمای فشار تشکیل هیدرات گاز اتان 89/2 و نمای فشار تشکیل هیدرات گاز طبیعی 75/2 بود که این مقادیر محاسبه شده شبیه به یک سیستم جنبشی و محرک بودند . این نتایج ، پروسه ذخیره سازی گاز طبیعی در هیدراتها را جالب و جذاب نشان می دهند .

فصل 1 :

مقدمه :

نیاز کاربرد و مصرف گاز طبیعی :

در سالهای اخیر ، گاز طبیعی قسمت اعظم کل بازار انرژی آمریکا را بخود اختصاص داده است و نقش خود را گسترش داده است . در سال 1989 گاز طبیعی جای زغال سنگ را گرفت و تبدیل به دومین منبع انرژی شد ، در ایالات متحده گاز طبیعی فقط برای تولید نفت دومین منبع محسوب می شد . گاز طبیعی پاکترین و تمیزترین سوخت از بین سوختهای فسیلی است و این بدان معناست که در زمان احتراق آن ، حداقل ذرات مضر ، حداقل مونواکسید کربن و حداقل اکسیدهای سولفوری تولید می شود . گاز طبیعی ارزانتر از بقیه سوختهای رقابتی است . منبع داخلی گاز طبیعی فراوان است . یک شبکه حمل و نقل لوله ای گاز طبیعی در همان مکان کار گذاشته می شود تا منابع بزرگی از گاز طبیعی در سرتاسر ایالات متحده توزیع شود . بر اساس این واقعیتها ، گاز طبیعی نقش مهمی را در بازار انرژی آمریکا بازی می کند و بازی  خواهد کرد .

 موسسه و مرکز تحقیقات گاز ( GRI ) پیش بینی می کند که سهم گاز طبیعی در مصرف کل انرژی ایالات متحده از 24% سال 1997 ( حدود 5/23 کادریلیون ) تا 28 % در سال 2015 ( حدود 32 کادریلیون ) افزایش خواهد یافت . گر چه تقاضای بازار برای گاز طبیعی زیاد است ، ولی رشد بالقوه آن بنا به چند مشکل محدود شده است .

مشکلاتی که مصرف گاز طبیعی را محدود می کنند ؛

مصارف بزرگ – مقیاس گاز طبیعی قبل مصرف گاز طبیعی برای فشارهای پیک در دستگاههای قدرتی الکتریکی ، به یک وسیله ذخیره گاز در محل احتیاج دارند . بنابراین صنعت گاز در توسعه بازارش با مشکلات زیر مواجه شده است : 1 ) انتخاب یک سایت

( محل ) زیر زمینی برای ذخیره سازی گاز طبیعی که بخاطر ویژگیهای زمین شناسی محل دستگاه ، محدود می شود ؛ 2 ) محدودیت حمل و نقل و انتقال گاز طبیعی به شبکه لوله ای یا گاز طبیعی بیش از حد آبدار ؛ 3 ) محدودیت شدید وسایل صرفه جویی اقتصادی ؛ 4 ) عدم وجود وسایل ایمن و اقتصادی برای ذخیره سازی آن – سایت گاز طبیعی برای اکثر دستگاه های قدرتی الکتریکی .

مشکلات ذخیره سازی در 15 سال آینده از اهمیت خاصی برخوردار خواهند شد چون صنعت مصرف الکتریسیته باید لزوماًً پایه خودش را گسترش بدهد . صنعت با مصرف بیشتر گاز طبیعی ، شرایط و مقررات محیطی مغتتری را اجرا خواهد کرد که این از لحاظ اقتصادی هم مطلوب خواهد بود . ولی فقدان ذخیره سازی آن – سایت گاز باعث محدودیت اکثر طرح های توسعه ای می شود .

ابزار رایج ذخیره سازی گاز طبیعی :

نیازهای صنعت برق هر روز و هر ماه تغییر می کند . در بالاترین نقطه تقاضای صنعت ، بالاترین مقدار سوخت نیز باید وجود داشته باشد . در صنعت گاز ، امکانات ذخیره سازی فشار پیک ( حد اکثر بار ) گاز و در بالاترین سرعت تولید می کنند تا این نیازهای ضروری و فوری گاز طبیعی را برطرف کنند .

امکانات و تسهیلات فعلی ذخیره سازی فشار پیکpeak – Load )          ) عملیاتی عبارتند  از : مخازن گازی تخلیه شده ، غارهای نمک ، آبخیزها و گاز طبیعی آبگونه شده ( LNG ) . طبق یکی از گزارشات GRI ، مخازن گازی تخلیه شده ، 2/74 % کل عرضه گاز را به عهده دارند ، غارهای نمک 3/10 % گاز را تولید می کنند ، آبخیزها 4/9 % را تولید می کنند ، و LNG هم ( 6 % باقیمانده از فرایند عرضه گاز طبیعی را تولید می کند .

اکثر مخازن گازی تخلیه شده در آلباما ، می سی سی پی ، لویسان و تگزاس قرار گرفته اند . در غرب ایالات متحده یعنی جایی که مخازن تخلیه شده ارزان و مناسبی در دسترس نیست ، از میادین ذخیره سازی آبخیز برای ذخیره سازی گاز طبیعی استفاده می شود . در مناطق میشیگان ، تگزاس ، می سی سی پی و لوسیان ، از غار نمک برای برطرف کردن احتیاجات ذخیره سازی گاز استفاده شده است .

و آتلانتیک مرکزی و ایالات نیوانگلند یعنی جائیکه ذخیره سازی زیر زمینی گاز عملی و امکان پذیر نیست ، عرضه گاز برای دستگاههای برقی فشار بالا وابسته به LNG گرانتر خواهد بود .

در سال 1997 ، گاز مصرفی در تولید برق هر ساله 2 % افزایش یابد و اینطور پیش بینی می شود که تا سال 2015 این میزان تقاضا به tcf 3/7 برسد . برای برطرف کردن نیازهای افزایش یافته برای گاز طبیعی در آینده ، امکانات و تسهیلات ذخیره سازی زیر زمینی در ایالات متحده ، در نواحی مرکز جنوب غرب ، اقیانوس آرام ، و نواحی مرکز جنوب شرق در حال تأسیس هستند .

در نیواگلند ، آتلانتیک میانی و نواحی آتلانتیک جنوبی ، ذخیره سازی LNG اصلیترین قند ذخیره سازی گاز طبیعی است . LNG یک وسیله ذخیره سازی انعطاف پذیر با ظرفیت بالای ذخیره گاز است که در یک دمای خیلی پایین F 260 – و فشار نسبتاً پایین Psi 30 ، قابلیت ذخیره سازی 701/701  615 ( حجم گاز در دما و فشار استاندارد هر حجم مایع ) گاز طبیعی را دارد . LNG با ظرفیت بالا و فشار ذخیره سازی پایین ، ابزار مناسبی برای ذخیره سازی گاز طبیعی خواهد بود و تنها مشکل آن هزینه بالای توسعه آن ( بین Mcf / 40 تا 25 ) ، هزینه بالای کاربردی آن (Mcf / 10 یا بیشتر از آن بر یک پایه تک چرخشی ) و شرایط سخت نصب و محدودیت تبرید و خنک سازی آن است . به علاوه ، مسایل ایمنی ذخیره سازی مقادیر زیاد LNG در نزدیکی شهرها نیز مطرح است چون گاز طبیعی آبگونه شده ( گاز طبیعی گدازی ) در شرایط محیطی سریعاً بخار می شود و ترکیبات قابل اشتعالی را با هوای محیط تشکیل می دهد .

جستجوی مترهای جدید ذخیره سازی گاز طبیعی :

ابزار قطعی ذخیره سازی آن – سایت ( در محل ) گاز طبیعی به روند توسعه و پیشرفت خود در آینده ی نزدیک ادامه خواهند داد ولی این ذخیره سازی همچنان قادر به پاسخگویی مشکلات در شهر های متراکم ایالات متحده نخواهد بود ، مگر اینکه جایگزین ها و ابزار های جدید ، اقتصادی ، مناسب و ساده ای برای ذخیره سازی گاز طبیعی معرفی بشوند . در این پروسه ی مصرفی ، ابزار های ذخیره سازی پرظرفیت موجود در روی زمین از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند .

و پارلمان انرژی ( DOE ) نیاز به مفاهیم جدید ذخیره سازی گاز طبیعی در ایالات متحده در سال 2010 را شناسایی کرده است . DOE در ژوئیه 1996 تقاضای ارائه پیشنهاداتی برای پروژه های عملی مربوط به معرفی ابزار جدید ذخیره سازی گاز طبیعی را مطرح کرد . DOE در سال 1997 سه پروژه را در این زمینه پیدا کرد . یکی از این پروژه ها ، پروژه ذخیره سازی گاز طبیعی در هیدراتها بود که در دانشگاه ایالت می سی سی پی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت و موضوع این مقاله را تشکیل داد .