لنس تزریق جمع شونده (Retractable Lance)

گاز طبیعی مهم ترین سوخت فسیلی است که به یکی از غالب‌ترین منابع انرژی تبدیل شده است که مصرف آن در طول این سال‌ها در جهان رشد چشمگیری داشته است. یک مسئله رایج در بسیاری از میادین نفت و گاز وجود سولفید هیدروژن (H₂S) و دی اکسید کربن (CO₂) در سیالات هیدروکربنی است. از آنجایی که گاز طبیعی در مخازن عمیق زیرزمینی وجود دارد، حاوی چندین جزء غیر هیدروکربنی است که این ناخالصی ها ترکیبات نامطلوبی هستند که خطرات متعددی را برای سلامت عمومی و محیط زیست ایجاد می کنند. همچنین چندین مشکل فنی از جمله خوردگی در خطوط لوله انتقال و کاهش ارزش حرارتی را ایجاد می کنند. بنابراین، اقدامات پایدار برای شیرین سازی نفت خام یا گاز طبیعی از اهمیت قابل توجهی برخوردار است.

یک روش متداول برای حذف یا کاهش غلظت H₂S تزریق مستقیم یک روبنده (Scavenger) به جریان هیدروکربنی است. میادین نفت و گاز ترش، آنهایی که حاوی سطوح بالای H₂S هستند، به زیرساخت های گران قیمت برای حفظ استانداردهای کار ایمن نیاز دارند. علاوه بر این، نفت و گاز ترش در پالایشگاه جریمه می شوند و می‌توانند در مقایسه با یک محصول شیرین به میزان قابل توجهی ارزان‌تر فروخته شوند، بنابراین نیاز به حذف هیدروژن سولفید را ضروری می کند.

گاز طبیعی با غلظت کم  هیدروژن سولفید (< 200 ppmv) اغلب با جاذب‌های مایع مبتنی بر تریازین تصفیه می‌شود تا سطح H₂S آن به کمتر از 4 ppmv در خط لوله کاهش یابد. تزریق مستقیم اسکونجر معمولا شامل یک پمپ تزریق از نوع رفت و برگشتی بوده که مستقیماً به خط لوله گاز طبیعی اسکونجر را تزریق می‌شود. طول مشخصی از لوله، برای تامین زمان لازم برای واکنش بین روبنده و هیدروژن سولفید، عاری از تاسیسات خواهد بود. تزریق مستقیم در جایی که زمان کافی برای واکنش با هیدروژن سولفید وجود دارد عالی است. عرضه‌کنندگان حداقل زمان واکنش را بین 15 تا 20 ثانیه توصیه می‌کنند. به طور معمول تزریق مستقیم از طریق Quill و یا اسپری نازل با قابلیت اتمیز بالا صورت می‌گیرد.

نمای کلی از سیستم تزریق مستقیم

Quill از تلاطم ایجاد شده توسط طراحی منحصر به فرد خود برای دستیابی به توزیع ماده شیمیایی تزریق شده در جریان سیال استفاده می‌کند. استفاده بیش از حد از مواد شیمیایی و بهره‌وری متوسط از ویژگی‌های این سیستم است. محاسبات استوکیومتری می‌تواند مقادیر مورد نیاز از اسکونجر را تعیین کند، اما معمولاً 2 تا 5 برابر بیشتر از مقدار مورد نیاز روبنده باید مورد استفاده قرار بگیرد.

نمایی از سیستم تزریق Quill

در مقایسه با کویل ها، اسپری نازل ها بهره‌وری را در تزریق روبنده به حداکثر می رساند. آنها مایع اسکونجر را اتمیزه کرده و در جریان فرآیند توزیع می‌کنند و سطح واکنش را برای هیدروژن سولفید و ترکیبات آن در خط لوله افزایش می دهند. اسپری نازل های اختلاط را افزایش می دهند. زاویه پاشش تحت تأثیر ویسکوزیته، فاصله اسپری و اختلاف فشار است. Retractable Lance به کاهش هزینه های عملیاتی و به حداقل رساندن خرابی این سیستم کمک می کنند. سیستم مبتنی بر اسپری نازل در شکل زیر نشان داده شده است.

نمایی از عملکرد سیستم مبتنی بر اسپری نازل

لنس جمع‌شونده طراحی شده توسط اسپادفلو مبتنی بر اسپری نازل توانایی کاهش هزینه‌های بهره‌برداری در پالایشگاه خواهد داشت.

تحقیقات بر روی حذف هیدروژن سولفید عمدتاً توسط سازمان‌های تحقیقاتی مستقل، واحدهای تحقیق و توسعه در شرکت‌های تولیدکننده H₂S Scavenger یا شرکت‌های پالایش گاز، برای مصارف داخلی خود انجام شده است. گروه صنعتی اسپادفلو توانست بر مبنای تحقیقات جامع و شبیه‌سازی‌های سیالاتی چارچوبی برای توسعه و اجراي Retractable Lance را به صورت بومی در سطح ملی برای اتمایزه کردن و پاشش H₂S Scavenger درون خط لوله گاز استخراجی است که برای اولین در یکی از پالایشگاه مطرح کشور شد. این سیستم شرایطی را مهیا می‌کند که تعویض نازل بدون اینکه خط اصلی نیاز به اورهال داشته باشد، انجام پذیرد. همچنین این سیستم توانایی افزایش بهره‌وری و کاهش20 تا 30 درصدی مصرف اسکونجر هیدروژن سولفید تزریق شده و کاهش رسوب در انتهای خط لوله به موجب تزریق غیربهینه را دارد. تمامی مراحل طراحی و ساخت، ابتدا مطالعات جامعی برای ارزیابی مسئله به خصوص در شرایط بهره‌برداری در پالایشگاه‌ها انجام می‌شود. بر مبنای این مطالعات، سناریوهای گوناگون مورد شبیه‌سازی CFD شده تا بهبود و شرایط پروژه مورد امکان سنجی قرار گیرد.  نازل‌های MW و PJ ازنازل‌های مخروط کامل و چتری برای عملکرد مناسب Retractable Lance انتخاب شده است.