بازچرخش و جمع‌آوری گازهای همراه در پالایشگاه‌های گاز: چالش‌ها و راه‌حل‌های محیط زیستی

صنعت نفت و گاز به عنوان یکی از ارکان اصلی اقتصاد جهانی، همواره با چالشهای زیست محیطی همراه بوده است. یکی از این چالشها، مدیریت گازهای همراه (Associated Gas) است که در فرآیند استخراج نفت خام و پالایش گاز تولید میشوند. این گازها که عمدتاً شامل متان، اتان، پروپان و سایر هیدروکربن ها هستند، در صورت مدیریت نادرست، نه تنها به عنوان یک منبع انرژی ارزشمند هدر می روند، بلکه اثرات مخربی بر محیط زیست بر جای می گذارند. در این جا به بررسی فرآیند جمع آوری و بازگردانی گازهای همراه در پالایشگاه های گاز، معضلات زیست محیطی مرتبط با آن و راهکارهای کنترلی نوین می پردازیم.

فرآیند جمع آوری و بازگردانی گازهای همراه

گازهای همراه، به گازهایی گفته میشود که به طور طبیعی در مخازن نفت خام وجود دارند و هنگام استخراج نفت، به صورت ناخواسته آزاد می شوند. در پالایشگاه های گاز، این گازها طی مراحل زیر مدیریت می شوند:

1. جمع آوری و جداسازی اولیه

پس از استخراج نفت خام، گازهای همراه از طریق خطوط لوله به واحدهای تفکیک هدایت می شوند. در این واحدها، با استفاده از تفکیک کننده های دو یا سه فازی (گاز، نفت و آب)، گاز از نفت و آب جدا می شود. این فرآیند تحت فشار و دمای کنترل شده انجام می گیرد تا از تشکیل هیدرات ها (ترکیبات کریستالی گاز و آب) جلوگیری شود.

2. فرآیند شیرین سازی و نمک زُدایی

گازهای همراه اغلب حاوی ناخالصی هایی مانند سولفید هیدروژن (H₂S) و دی اکسید کربن (CO₂) هستند، که خورنده بوده و برای محیط زیست خطرناک اند. در مرحله شیرین سازی، این ترکیبات اسیدی با استفاده از محلول های آمین یا فرآیندهای جذب سطحی حذف می شوند. نمک زُدایی نیز با استفاده از جاذب های مولکولی یا سردکردن گاز انجام می شود تا از تشکیل رسوبات نمک در خطوط لوله جلوگیری شود.

۳. بازگردانی گاز به چرخه مصرف

پس از پالایش، گازهای همراه به روشه ای زیر مورد استفاده قرار می گیرند:
- تزریق مجدد به مخازن نفت: برای افزایش فشار مخزن و بهبود بازیابی نفت (Enhanced Oil Recovery).
- انتقال به خطوط گاز شهری: پس از مطابقت با استانداردهای کیفی.
- تولید برق: با سوزاندن گاز در نیروگاه های داخلی پالایشگاه.
- تبدیل به فرآورده های پتروشیمی: مانند پروپان و بوتان.

معضلات زیست محیطی گازهای همراه

با وجود پیشرفت های فناوری، مدیریت نادرست گازهای همراه پیامدهای زیر را به دنبال دارد:

۱. انتشار گازهای گلخانه ای

سوزاندن گازهای همراه در مشعل ها (Flaring) یا رهاسازی مستقیم آنها (Venting)، منجر به انتشار مقادیر عظیمی از متان (با اثر گلخانه ای ۲۵ برابر CO₂) و کربن سیاه (ناشی از احتراق ناقص) می شود. بر اساس گزارش سازمان جهانی انرژی (IEA)، سالانه حدود ۱۴۰ میلیارد مترمکعب گاز همراه سوزانده می شود که معادل انتشار ۳۵۰ میلیون تن CO₂ است.

۲. آلودگی هوا و خاک

ترکیبات سمی مانند H₂S و بنزن موجود در این گازها، در صورت نشت، سلامت کارکنان و جوامع محلی را تهدید می کنند. همچنین، نفوذ گازها به خاک، تعادل اکوسیستم های میکروبی را مختل کرده و بهره وری زمین های کشاورزی را کاهش میدهد.

۳. هدررفت منابع انرژی

سوزاندن یا رهاسازی گازهای همراه به معنای از دست دادن منابعی است که می توانند به برق، سوخت پاک یا مواد اولیه پتروشیمی تبدیل شوند. این مسئله در کشورهای در حال توسعه که از زیرساخت های لازم بی بهره اند، شدیدتر است.

راهکارهای کنترلی و کاهش اثرات زیست محیطی

برای مقابله با این چالشها، راهکارهای زیر پیشنهاد می شود:

۱. جایگزینی مشعلهای معمولی با فناوری های کم مصرف

استفاده از مشعل های بدون دود (Clean Flare) که با تزریق بخار یا هوا، احتراق کامل را تضمین می کنند، انتشار کربن سیاه را تا ۹۰٪ کاهش می دهد. همچنین، نصب سیستم های بازیابی بخار (Vapor Recovery Units) برای جذب گازهای منتشر شده از مخازن ذخیره، مؤثر است.

ساخت خطوط لوله و ایستگاه های فشرده سازی گاز (CNG Stations) در میادین نفت، امکان انتقال گازهای همراه به پالایشگاه ها یا مراکز مصرف را فراهم می کند. پروژه های بین المللی مانند ابتکار جهانی کاهش مشعل سازی (GFI) نیز در این زمینه نقش کلیدی دارند.

فناوری های گاز به مایع (GTL) و تولید برق پراکنده (Distributed Generation) امکان استفاده از گازهای همراه در مناطق دورافتاده را فراهم می کنند. برای مثال، در نیجریه، پروژههای GTL سالانه از سوزاندن ۱.۵ میلیارد مترمکعب گاز جلوگیری کرده است.

اجرای قوانین سخت گیرانه مانند ممنوعیت مشعل سازی قدیمی (مطابق توافق پاریس) و اعمال جریمه، انگیزه شرکت ها را برای سرمایه گذاری در فناوری های پاک افزایش می دهد. استفاده از ماهواره های رصدکننده (مانند ماهوارههای سازمان ESA) نیز برای شناسایی نقاط مشعل سازی غیرمجاز مفید است.

مدیریت گازهای همراه در پالایشگاه های گاز، نه تنها یک ضرورت زیست محیطی، بلکه یک فرصت اقتصادی برای تبدیل ضایعات به ثروت است. با این حال، تحقق این هدف مستلزم همکاری سه جانبه دولت، صنعت و جامعه علمی است. از یکسو، باید با نوآوری در فناوری هایی مانند جذب و ذخیره کربن (CCUS) و هیدروژن سبز، ردپای کربنی صنعت گاز را کاهش داد. از سوی دیگر، آگاهی رسانی به جوامع محلی و جلب مشارکت آنها در نظارت بر پروژه های صنعتی، تضمین کننده پایداری بلند مدت این اقدامات خواهد بود.