کاهش میزان فلرینگ؛
به‌منظور جلوگیری از آلودگی محیط‌زیست

گیتی اللهی؛ دانشجو کارشناسی ارشد مدیریت محیط زیست دانشگاه آزاد اسلامی علوم تحقیقات تهران

یکی از سرچشمه‌های مهم تولید گازهای گلخانه‌ای در ایران، سوزاندن گازهای همراه نفت است که زیان‌های اقتصادی و مشکلات محیط‌زیستی مختلفی به همراه دارد. در این پژوهش زوایای مختلف آسیب گاز مشعل بر محیط‌زیست بررسی و تاحدی‌که اطلاعات در دسترس اجازه می‌دهد، جایگاه و وضعیت ایران نیز در مواجهه با این معضل تبیین می‌شود.

همچنین، برای برآورد میزان انتشار گازهای آلاینده و گلخانه‌ای به نتایج یک روش‌شناسی دقیق اشاره شده که بر اساس اطلاعات ماهواره‌ای از حجم گاز مشعل در مناطق نفت‌خیز ایران محاسبه شده است. نتایج حاکی از آن است که سالیانه حدود ۵۳ میلیون تن دی‌اکسیدکربن از طریق گاز مشعل در ایران منتشر می‌شود. این در حالی است که ایران بر اساس توافق‌نامۀ پاریس (COP21) به کاهش ۴ الی ۸ درصدی گازهای گلخانه‌ای متعهد است و این ایجاب می‌کند که در کشور برای نیل به این هدف با کمترین هزینه سیاست‌گذاری صحیحی وجود داشته باشد.

بهینه‌سازی مصرف انرژی و کاهش آلاینده‌های زیست‌محیطی یکی از دغدغه‌های اساسی صنایع، خصوصاً صنایع نفت، گاز و پتروشیمی است و تاکنون روش‌های گوناگونی چه در مرحله طراحی اولیه و چه در مرحله اصلاح واحدهای موجود مورد بررسی و استفاده قرار گرفته‌اند. ازآنجاکه اصلی‌ترین راه اتلاف انرژی در پالایشگاه‌ها سیستم فلرینگ بوده و عمدتاً بیشترین میزان آلاینده‌های زیست‌محیطی نیز از همین سیستم متصاعد می‌گردد، توجه به بهینه‌سازی عملکرد و اصلاح این بخش از اهمیت بسزایی برخوردار بوده و هست.

تا به امروز روش‌ها و راهکارهای گوناگونی جهت کاهش و یا بازیابی گازهای ارسالی به فلر ارائه گشته که عمدتاً بر روی اصلاح واحدهای تولیدکننده گازهای ارسالی به فلر معطوف گشته‌اند. اما می‌توان به کمک طراحی یک سیستم خاص فشرده‌سازی گاز، میزان فلرینگ پالایشگاه را به طور چشمگیری کاهش داده و از این طریق گازهایی که تاکنون سوزانده می‌شدند را جمع‌آوری و سپس به‌عنوان خوراک برای سیستم‌های همچون توربین‌های گازی سوخت و اچ ار اس جی تبدیل نمود، پیرو این فرایند آلودگی ناشی از سوختن گازها نیز به طور بسیار محسوسی کاهش خواهد یافت.

تعریف فلر

کلمه فلر برای توصیف یک مشعل بی حفاظ (باز) که گازهای مازاد را می‌سوزاند به کار برده می‌شود. این پدیده معمولاً در تأسیسات بالادستی نفت، پالایشگاه‌ها و صنایع پتروشیمیایی و همچنین در واحدهای شیمیایی به‌منظور حفظ ایمنی کارکنان و تجهیزات موجود در محل اتفاق می‌افتد.

سیستم فلر یک جزء بسیار مهم از مفهوم ایمنی می‌باشد. هدف اصلی فلر سوزاندن گازهای هیدروکربنی و ترکیبات ارگانیک فرار و بخارات حاصل از احتراق به اتمسفر می‌باشد. بدون دود کردن شعله فلر با استفاده از بخار زدن و از سوخت و Amr assisted flare Tip انجام می‌گیرد. فلرهای با ارتفاع زیاد برای جریان زیاد گاز و فلرهای با ارتفاع کم همراه با محفظه احتراق همانند زباله‌سوزها جهت سوزاندن گازهای غیرسمی استفاده می‌شوند. آشفتگی شعله فلر باعث پدیده برگشت شعله خواهد شد که جهت جلوگیری از آن استفاده از Water Seal Drum الزامی می‌باشد.

گازهای فلر شامل محصولات با ارزشی می‌باشد که می‌توان توسط سیستم‌های بازیافت مدرنی جمع‌آوری و فشرده و خنک نمود و به‌عنوان از سوخت پالایشگاه و نیروگاه‌ها استفاده نمود صاحبان صنایع و کارخانجات و کلیه مراکزی که در انجام فعالیت‌های خود با محیط‌زیست در ارتباط می‌باشند، بایستی طرح‌هایی به‌منظور واکنش به وضعیت‌های اضطراری همچون سیل، زلزله، انتشار مواد شیمیایی و هسته‌ای را مدنظر داشته باشند. مواقع اضطراری موقعیت‌هایی ناگهانی می‌باشند که در آن مواد خطرناک و سایر موادی که می‌توانند اثرات منفی جدی بر روی سلامتی و ایمنی افراد و محیط‌زیست ایجاد کنند، آزاد شده و یا رها شدن آن‌ها قریب‌الوقوع باشد و در پی این حادثه عواقب زیان‌بار بر روی سلامتی افراد و محیط‌زیست حادث شود.

طرح واکنش در شرایط اضطراری برنامه کامل و دقیقی از مجموعه‌ای از فعالیت‌های گروهی و اجتماعی در جهت مهار و به‌حداقل‌رساندن اثرات یک حادثه غیرمترقبه می‌باشد که مستلزم تدابیر اصلاح‌کننده فوری فراتر از حد معمول و طبیعی آن بوده تا بدین‌وسیله از جان انسان‌ها حفاظت شده، جراحات به حداقل برسد و توانایی مهار حادثه حالت مطلوب یافته و آسیب به محیط‌زیست و اموال نیز کاهش یابد. این طرح‌ها بایستی خطرات بالقوه را شناسایی نموده، دیدار تیم‌های مربوط به پیشگیری از حوادث را ایجاد نموده و مکانیسم‌های مناسب جهت به‌حداقل‌رساندن خطرات و آسیب حاصل از بروز این حوادث را ارائه نماید.
در فرایند استخراج نفت همواره مقداری آب و گاز طبیعی هم که در لایه‌های زیرین وجود دارند همراه نفت از چاه خارج می‌شوند. جدا از گازی که همراه نفت از چاه بالاآمده، وقتی نفت به سطح زمین و فشار اتمسفر می‌رسد هیدروکربن‌های سبک‌تر موجود در نفت هم تبخیر شده و به شکل گاز درمی‌آیند. مجموعۀ این گازها را که هنگام استخراج از میادین نفتی به‌عنوان محصول جانبی نفت محسوب می‌شود گاز همراه نفت می‌نامند.

در بسیاری از موارد جمع‌آوری این گازها که از لحاظ ارزش حرارتی بسیار غنی هم هستند دشوار است یا از لحاظ اقتصادی به‌صرفه تشخیص داده نمی‌شود. درنتیجه به دلایلی چون حفظ ایمنی منطقه، ترشی بیش از حد و قابل‌استفاده نبودن، دوری محل استخراج از خشکی، دشواری انتقال گاز و… در محل تولید سوزانده (فلر) می‌شود. درمجموع باید پذیرفت که گازِ همراه یک محصول جانبی است و تولید نفت همواره نسبت به تولید گاز اولویت بیشتری داشته است و دارد.

به مجموعۀ این گازهای سوزانده شده در بخش‌های بالادستی نفت و گازهای سوزانده شده در پالایشگاه‌ها، صنایع شیمیایی و برخی کارخانجات (مانند کُک‌سازی‌ها)، گاز مشعل گفته می‌شود. در تمام این موارد، هدف اصلی از سوزاندن گاز، ازبین‌بردن هیدروکربن‌های گازی و ترکیبات ارگانیک فرار، و واردکردن محصولات احتراق به اتمسفر است. مشعل‌های با ارتفاع زیاد برای جریان زیاد گاز و مشعل‌های با ارتفاع کم همراه با محفظۀ احتراق همانند زباله‌سوزها جهت سوزاندن گازهای غیرسمی استفاده می‌شوند.

علاوه بر گاز همراه سوزانده شده در بخش بالادستی نفت، نوع دیگری از عملیات مشعل نیز در پالایشگاه‌ها و پتروشیمی‌ها وجود دارد که ممکن است به طور مستمر و پیوسته یا موقت و ناپیوسته اتفاق بیفتد. در این واحدها، مشعل جزئی از سیستم ایمنی به شمار می‌رود و برای امنیت پرسنل مجموعه موردنظر و نیز حفاظت از اجزای مختلف سیستم‌ها طراحی می‌شود. در اکثر فرایندهای پالایشگاهی و پتروشیمی طراحی مشعل به‌گونه‌ای است که سوزاندن گازهای زائد از بروز خطرها، آتش‌سوزی‌ها، انفجار و صدمه دیدن کارکنان جلوگیری می‌کند و با تبدیل مواد قابل‌اشتعال، سمی و بخارات خورنده به ترکیبات کم‌ضرر، آن‌ها را به اتمسفر تخلیه می‌کند. ازآنجاکه گازهای سوزانده شده در واحدهای مذکور می‌تواند از رویدادهای مختلفی ناشی شده باشد، بنابراین ترکیبات موجود در گاز مشعل صنایع پایین‌دستی یکنواخت نبوده و حجم و مدت‌زمان عملیات مشعل معمولاً منظم و قابل‌پیش‌بینی نیست.

آثار محیط‌زیستی گاز مشعل

سوزاندن بیش از ‌۱۵۰ ‌ میلیارد مترمکعب گاز طبیعی تصفیه نشده در صنایع نفت، باعث ورود حجم عظیمی از آلاینده‌های مضر به جو زمین می‌شود. این موضوع زیست‌بوم را در ابعاد مختلفی تحت‌تأثیر قرار می‌دهد و علاوه بر انتشار گازهای گلخانه‌ای، آثار مختلفی بر محیط پیرامون خود دارد. در این بخش پیامدهای ناشی از انتشار آلاینده‌های ناشی از گاز مشعل بیشتر بررسی خواهد شد.

انتشار گازهای گلخانه‌ای و ترکیبات آلاینده

با فرض احتراق کامل، محصولات حاصل از سوزاندن گاز مشعل CO2، SOX و NOX خواهد بود. اما احتراق این گازها هیچ‌گاه به طور ایدئال اتفاق نمی‌افتد، هرچند که راندمان احتراق مشعل‌های گازی معمولاً بالای ‌۹۰ ‌ درصد است .
مهم‌ترین ترکیباتی که بر اثر احتراق گاز مشعل وارد جو می‌شوند عبارت‌اند از:

۱) دی‌اکسیدکربن. این گاز که مهم‌ترین محصول احتراق است، هرچند به طور مستقیم موجب آلودگی محیط‌زیست نمی‌شود، اما با تشدید اثر گلخانه‌ای نقش مؤثری در روند گرمایش زمین ایفا می‌کند. محصولات احتراق، به‌جز CO2، تقریباً همگی سمی و برای سلامتی موجودات زنده مضر هستند.

۲) اکسیدهای گوگرد. ترکیبات گوگرددار موجود در جریان گاز مشعل ازجمله H2S در فرایند احتراقْ تشکیل SOX می‌دهند. اکسیدهای گوگرد بی‌رنگ، بویی مخصوص دارند و غیرقابل‌اشتعال‌اند. دی‌اکسید گوگرد با ورود به جو به‌سرعت تبدیل به SO3 می‌شود و بعد از آن با انحلال در محیط مرطوب تشکیل اسیدسولفوریک می‌دهد؛ لذا هرچند SOX را نمی‌توان یک گاز گلخانه‌ای به‌حساب آورد، اما مهم‌ترین نگرانی از انتشار آن مربوط به باران‌های اسیدی است .

۳) اکسیدهای نیتروژن ‌ (NOX ‌.( NOX طی واکنش با اکسیژن هوا باعث ایجاد اوزون تروپوسفری شده، و آثار بسیار ناهنجاری بر سیستم تنفسی بر جای می‌گذارد. همچنین NOX در ایجاد رسوبات اسیدی، کاهش کیفیت هوا، اختلال در دید، و پدیدۀ اوتروفیکاسیون نقش دارد .

۴) منو اکسید کربن. این ماده ممکن است در اثر احتراق ناقص در مشعل ایجاد شود. به دلیل مرگ‌آور بودن تنفس منو اکسید کربن، آن را می‌توان خطرناک‌ترین ترکیب کربنی حاصل از احتراق به شمار آورد.

۵) ذرات معلق. این مواد با ایجاد آلودگی هوا به شکلی مشهود، ملموس‌ترین آلایندۀ محیط‌زیستی ناشی از احتراق به شمار می‌روند. ذرات معلق یا مستقیماً از احتراق ناقص در مشعل و به‌صورت هیدروکربن نسوخته (دوده) به وجود می‌آیند که به آن نوع اولیه می‌گویند، یا به‌صورت غیرمستقیم از واکنش اکسیدهای سولفور و نیتروژن با ترکیبات هوا مثل اوزون تولید می‌شوند که نوع ثانویه نامیده می‌شوند .

۶) مواد آلی فرار. ازجمله بیش از ‌۲۵۰ ‌ مادۀ سمی و سرطان‌زا مانند بنزوپیرن، بنزن و تولوئن.

۷) فلزات سنگین. مانند جیوه، آرسنیک و کروم.

جدا از احتراق متعارف گازهای همراه، در بسیاری از موارد این گازها بدون آنکه سوزانده شوند به اتمسفر تخلیه می‌شوند. در ترکیب هیدروکربن‌های سبکی که به اتمسفر تخلیه می‌شوند درصد متان غالب است و خود متان یکی از گازهای گلخانه‌ای محسوب می‌شود. میزان متان رهاشده در اتمسفر توسط ایران حدود ‌۴۰۰ ‌ هزار تن در سال تخمین زده می‌شود (کاوه، ۱۳۸۵: ۹۲). با فرض اینکه GWP برای گاز متان برابر با ‌۲۱ ‌ باشد، رقمی برابر با ‌۸٫۵ میلیون تن معادل CO2 حاصل خواهد شد.

تأثیر بر روی سلامت انسان‌ها

در مطالعات پزشکی متعددی تأثیر سوء گاز مشعل را در کشورهای درگیر این مشکل بررسی شده است. توجه به این پژوهش‌ها ازآن‌جهت حائز اهمیت است که سلامتِ بخش بزرگی از جمعیت مناطق جنوبی کشور ما، به دلیل هم‌جواری با مناطق عملیاتی نفت و گاز، مستقیماً در معرض آثار سوء آلاینده‌های ناشی از احتراق گاز مشعل قرار دارد. مثلاً، بررسی‌ها نشان می‌دهد قرار داشتن طولانی‌مدت در معرض هوای آلوده به گازهای حاصل از احتراق گاز مشعل می‌تواند عملکرد سیستم تنفسی افراد مشغول به کار در مناطق بالادستی دارای گاز مشعل را تحت‌تأثیر قرار دهد و استنشاق ذرات معلق و اکسیدهای گوگرد موجب بیماری‌های مزمن تنفسی مانند آسم و برونشیت در این افراد شود . در کشور ما از سال ۹۳ به بعد هرساله با نخستین بارندگی‌های فصل پاییز، بسیاری از شهروندان خوزستانی دچار مشکلات شدید تنفسی می‌شوند.

به‌طوری‌که در آبان سال ۹۴ بیش از ۱۰ هزار نفر از مردم به دلیل مشکلات تنفسی به بیمارستان‌ها و مراکز درمانی مراجعه کردند . برخی منابع از این بارندگی به‌عنوان باران اسیدی نام می‌برند و آن را به آلاینده‌های ناشی از گاز مشعل نسبت می‌دهند، درحالی‌که برخی مسئولان این مسئله را تکذیب کرده و عوامل دیگری چون آتش‌زدن مزارع نیشکر، انباشت زباله، سکون هوا را از دلایل بروز این مشکلات معرفی می‌کنند. به‌هرحال هنوز هیچ یک از مراجع علمی ذی‌صلاح علت قطعی این پدیده را مشخص نکرده‌اند .
آثار سوء آلاینده‌های ناشی از گاز مشعل بر سلامت انسان تنها به دستگاه تنفسی محدود نمی‌شود. در یک پژوهش شاخص‌های آزمایشگاهی عملکرد کلیه مانند سطح اوره، کریتینین، پتاسیم، فسفات‌های غیرآلی و اسید اوریک برای یک جامعۀ آماری ۸۰۰ نفره مطالعه شده است. در این پژوهش اثبات شد افرادی که در معرض استنشاق هوای آلوده مناطق دارای گاز مشعل بوده‌اند برای ابتلا به بیماری‌های کلیوی بسیار مستعدتر هستند. زمانی که همین جامعه آماری در یک آزمایش خون شرکت داده شدند، نتایج به‌وضوح نشان داد که این افراد از لحاظ تعداد گلبول‌های قرمز، تعداد پلاکت، غلظت هموگلوبین و چند شاخص دیگر نسبت به افراد عادی وضعیت بدتری دارند .

فرسایش خاک و آلودگی آب

نمونه‌برداری از خاک مناطقی که در مجاورت مشعل‌های گازی قرار دارند نشان داد که بسیاری از پارامترهای حیاتی خاک برای رشد گیاه ازجمله ظرفیت تبادل یون، مقدار نیتروژن موجود در خاک، میانگین مقدار مواد آلی و… بسیار پایین‌تر از حد معمول هستند. آزمایش‌های خاک‌شناسی نشان داد اسیدیتۀ خاک در نواحی نزدیک مشعل‌های گازی بالاست (۸/۵ ~ ۳/۴ = pH). این مسئله باعث می‌شود که امکان جذب ریزمغذی‌ها توسط ریشه گیاهان به حداقل برسد و نتوانند رشد مطلوبی داشته باشند.
کیفیت آب مناطق مجاور مشعل‌های گاز نیز یکی از موضوعاتی است که تحقیقات بسیاری درمورد آن شده است. در یکی از پژوهش‌های مهم، پارامترهای متعددی همچون دما، رنگ، طعم، شفافیت، هدایت الکتریکی، ‌ pH، BOD، COD، TDS، و میزان یون‌هایی چون سولفات، نیترات، فسفات، کلراید، فلوئوراید، کلسیم، سدیم، آهن، مس، روی و… در نمونه‌گیری‌ها سنجش شد. مقایسۀ نتایج با استانداردهای سازمان جهانی بهداشت نشان می‌دهد اکثر پارامترهای آب در بازه‌های تعیین‌شده قرار دارند، اما شماری از مهم‌ترین آن‌ها شامل طعم، رنگ، دما و اسیدیته از معیارهای استاندارد فاصلۀ زیادی دارند. همچنین شماری از نمک‌های محلول و نیز هدایت الکتریکی آب هم در بازه‌ای غیرمجاز قرار دارند و این به‌وضوح نشانگر تأثیر آلاینده‌های گاز مشعل است.

تأثیر روی گونه‌های گیاهی و جانوری

تغییرات به وجود آمده در کیفیت خاک مناطق آلوده که در قسمت قبل بیان شد تأثیر مستقیمی روی پراکندگی گونه‌های گیاهی و جانوری دارد. برای مثال، نشان‌داده‌شده است که تأثیرات سوء گاز مشعل بر روی فرسایش خاک حداقل تا شعاع ‌۵۰۰ ‌ متری مشعل‌های گازی کاملاً محسوس بوده و روی کیفیت پوشش گیاهی اثر مستقیم دارد. به‌تبع آسیب به گونه‌های گیاهی، زیست‌بوم جانوری منطقه هم در معرض تهدیدات جدی قرار می‌گیرد. حرارت بسیار بالای مشعل که از طریق جریان همرفت و نیز تشعشع دمای ارتفاعات بالاتر جو محیط را تحت‌تأثیر قرار می‌دهد، می‌تواند تا شعاع زیادی را تحت‌تأثیر قرار داده و مانعی بزرگ برای پرواز پرندگان و حرکت آن‌ها در مسیرهای عادی مهاجرتشان باشد.

اقدامات مؤثر در کاهش فلرینگ:

اقدامات مؤثر در کاهش فلر منوط به عوامل مختلف نرم‌افزاری و سخت‌افزاری می‌باشد که در ذیل به تعدادی از آن‎‎‌ها اشاره می‌شود:
۱- در درجه اول، باید شرایط واحدهای فرایندی به‌گونه‌ای تنظیم شوند که در شرایط عادی، کمترین مقدار فلرینگ را داشته باشیم (تنظیم صحیح شیر کنترل‌های فشار PV پایش دوره‌ای شیرهای اطمینان، شناسایی گلوگاه‌های ایجاد فلرینگ در واحدها، مانیتورینگ میزان فلرینگ واحدها تا حد ممکن) و در یک‌کلام پیشگیری از فلرینگ در شرایط عادی.
۲- در مرحله بعد، چنانچه به هر دلیلی وجود فلرینگ در شرایط عادی اجتناب‌ناپذیر باشد، استفاده از سامانه‎های بازیافت گازهای فلر (Recovery Flare Gas) کمک شایانی به کاهش هزینه‌های ناشی از فلرینگ می‌نماید. این سامانه‌ها که عمدتاً بر مبنای استفاده از کمپرسورهای Liquid Ring یا اجکتورهای گازی و یا اجکتورهای مایع استوار شده‌اند، کمک می‌کنند تا بخش عمده گازهای ارسالی به فلر بازیافت شده و از آن به‌عنوان سوخت واحدها استفاده شود. در برخی مجتمع‌های پتروشیمی، حتی پتانسیل بازیافت ترکیبات باارزش مثل اتان و اتیلن و پروپان و بوتان از گاز فلر وجود دارد که می‌توانند به‌عنوان سوخت و یا حتی خوراک مجتمع استفاده بشوند.
بهینه‌سازی مصرف انرژی و کاهش آلاینده‌های زیست‌محیطی یکی از دغدغه‌های اصلی صنایع نفت، گاز و پتروشیمی می‌باشد. امروزه با گسترش صنعت پالایش و فراوری نفت و گاز در کشور و با عنایت به این امر که کشور ما در میان تولیدکنندگان آلاینده‌های هیدروکربنی ناشی از سوزاندن گاز در فلر و یا تخلیه آن به محیط‌زیست، رتبه سوم را در جهان داراست. تدوین یک برنامه جامع و اجرای پژوهش‌هایی در راستای کاهش این معضل امری ضروری می‌باشد. ازآنجایی‌که اصلی‌ترین راه اتلاف انرژی در پالایشگاه‌های از سیستم فلرینگ بوده و عمدتاً بیشترین میزان آلاینده‌های زیست‌محیطی نیز از همین سیستم متصاعد می‌گردد، توجه به بهینه‌سازی عملکرد و اصلاح این بخش از اهمیت بسزایی برخوردار می‌باشد. تا کنون روش‌ها و راهکارهای گوناگونی جهت کاهش و یا بازیابی گازهای ارسالی به فلر ارائه گردیده است که عمدتاً بر روی اصلاح واحدهای تولیدکننده گازهای ارسالی به فلر معطوف گشته است. در شرکت ملی گاز ایران، یکی از راهکارهای اساسی جهت ارتقا وضعیت زیست‌محیطی در راستای دستیابی به توسعه پایدار و بهینه‌سازی مصرف انرژی به‌منظور ایجاد ارزش‌افزوده بیشتر در پالایشگاه‌های گاز کشور به‌عنوان عمده‌ترین منابع انتشار آلاینده‌های هوا و گازهای گلخانه‌ای در این شرکت، توجه به موضوعات مختلف فنی، عملیاتی و ملاحظات HSE فلرها به‌منظور کاهش و بازیابی گازهای ارسالی به مشعل و در نهایت جلوگیری از انتشار آلاینده‌ها و گازهای گلخانه‌ای می‌باشد.

آمار جهانی و سهم ایران از آلاینده‌های فلرینگ

اصلی‌ترین راه اﺗـﻼف اﻧـﺮژی در ﭘﺎﻻﻳﺸﮕﺎه ها و چاه‌های نفت و گاز، ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻓﻠﺮﻳﻨﮓ است که عمدتاً ﺑﻴﺸﺘﺮﻳﻦ ﻣﻴﺰان آﻻﻳﻨﺪه‌ﻫﺎی زیست‌محیطی ﻧﻴﺰ از ﻫﻤﻴﻦ ﺳﻴـﺴﺘﻢ ﻣﺘـﺼﺎﻋﺪ ﻣﻲ‌شود. طبق بررسی‌های انجام شده، سالانه بیش از ۱۰۰ بیلیون مترمکعب گاز درجهان ازطریق سیستم فلر وارد اتمسفر می‌شود که حدود ۵ درصد ذخیره گاز جهانی است. به‌ازای هر بیلیون مترمکعب گاز، سرمایه‌ای معادل ۱۱۰ میلیون دلار از بین می‌رود که میزان قابل‌توجهی است.
حتی در پیشرفته‌ترین کشورهای دنیا بیش از یک دهه از عمر فناوری نوین بازیافت گازهای فلر نمی‌گذرد، لذا این روش یکی از روش‌های جدید برای استفاده از ضایعات پالایشگاه‌ها می باشد.
از جمله کشورهایی که در زمینه بازیافت گازهای فلر فعالیت دارند می‌توان از ایالات متحده آمریکا، ایتالیا، هلند و سوییس نام برد.
در کشورهای آسیایی و خصوصاً کشورهای واقع در منطقه خاورمیانه (به علت نفت‌خیز بودن این مناطق) فناوری‌های بازیافت مواد زاید پالایشگاهی مثل گازهای فلر از اهمیت زیادی برخوردار می باشد.
ایران بعد از کشور روسیه و نیجریه، با رقمی معادل ۱۲ میلیون مترمکعب در سال، سومین تولیدکننده بزرگ گازهای فلر در جهان به شمار می‌رود. بانک جهانی تا سال ۲۰۳۰ کشورها را ملزم کرده است تا برای به صفر رساندن گازهای ناشی از فعالیت‌های صنعتی و آن بخش از گازهایی که از طریق سیستم فلرینگ در جو زمین منتشر می‌شود، راهکارهایی بیندیشند.
به همین دلیل در بسیاری از کشورها قانون منع فلرینگ، مگر در شرایط خاص، اعمال می‌شود که عمده دلیل آن در ابتدا آلودگی شدید محیط‌زیست و در نگاهی دیگر، ازبین‌رفتن سرمایه‌های هنگفت است. در این مقاله سعی شده تا روش‌های مناسب باتوجه‌به شرایط و امکانات واحدهای فرایندی کشور و نیز توجیه اقتصادی آنها، مورد بررسی و معرفی قرار گیرد تا راهی باشد در مسیر کاهش آثار زیان‌بار زیست‌محیطی و نیز سرمایه‌های غیرقابل‌بازگشت ملی.
فلرینگ گاز، دلایل متعددی دارد:
۱-گاز فرایندی سوخته نشده
۲- گاز اضافی که امکان فراورش آن فراهم نیست
۳- بخارها و گازهای بالای مخازن
۴- گازهای خروجی از واحدها در زمان‌های Shutdown یا کاهش فشار
۵- گازهای خروجی در زمان‌های تعمیرات و نگهداری
۶- گازهای خروجی هنگام start up واحدهای فرایندی
۷- سوختن چاه‌های نفتی و گازی برای تمیز شدن چاه‌ها
۸- سوخت گازها در واحدهای بهره‌برداری. در مناطق نفت‌خیز جنوب و نفت مرکزی بیشترین میزان آلودگی زیست‌محیطی ایجاد می‌شود.

روش‌های مختلف بازیابی گاز فلر:

تزریق به چاه
یکی از راه‌های متداول برای جمع‌آوری گازهای اسیدی و ترش، فشارافزایی و تزریق به مخزن برای افزایش بهره‌وری چاه‌هاست. برای این منظور، گازهای فلر پس از جمع‌آوری و عبور از قطره‌گیر، به سمت کمپرسورها هدایت می‌شود. انتخاب نوع و آرایش کمپرسورها از مهم‌ترین بخش‌های این طرح به شمار می‌رود. پس از
فشرده‌سازی و افزایش فشار بر اساس میزان فشار موردنیاز برای تزریق به چاه، گاز از طریق خط لوله وارد چاه می‌شود.
ﻣﺨﺎزن ﻧﻔﺖ ﻣﻨﺎﻃﻖ ﺧﺸﮑﯽ ﮐﻪ قسمت‌های ﻋﻤﺪه‌ای از ﮔﺎزﻫﺎی ﻫﻤﺮاه آﻧﻬﺎ ﺳﻮزاﻧﺪه می‌شود، ﻋﻤﺪﺗﺎً در استان‌های ﺧﻮزﺳﺘﺎن، اﯾﻼم، ﺑﻮﺷﻬﺮ، ﻟﺮﺳﺘﺎن و ﮐﺮﻣﺎﻧﺸﺎه ﻗﺮار دارﻧﺪ که با فشارافزایی می‌توان برای تزریق به سایر چاه‌ها از آن استفاده کرد.
استفاده مجدد به‌عنوان خوراک یا سوخت
باتوجه‌به ترکیبات گاز فلر، در صورت شبیه بودن ترکیب درصد این گازها به خوراک بعضی از واحدهای پالایشگاه، می‌توان از آن در خوراک ورودی بعضی واحدها و یا به‌عنوان سوخت استفاده کرد. این کار در پالایشگاه گاز ایلام و تبریز انجام شده است. یک سیستم بازیافت گاز فلر، گاز را قبل از رسیدن به محل احتراق (بعد از خروج از قطره گیر) از لوله اصلی احتراق جمع‌آوری و متراکم کرده و آن را برای استفاده مجدد در سیستم گاز سوختی پالایشگاه یا به‌عنوان خوراک سایر واحدها، سرد می‌کند. سیستم بازیابی گاز زائد، از مزایای دیگری مانند کاهش شعله مرئی در برج فلر و کاهش صدای ناشی از سوختن گازها در برج فلر برخوردار است.
استفاده از گاز فلر به‌عنوان سوخت کوره‌های آجرپزی، سفال‌سازی و کارخانه‌های سیمان
جایگزینی نفت کوره با گاز طبیعی در کوره‌های آجرپزی، یکی از عوامل مؤثر بر کاهش آلودگی هوا و همچنین کاهش هزینه این کوره‌هاست. در مطالعات انجام شده، میزان کاهش آلاینده‌های هوا در نتیجه گازسوز شدن کوره‌های آجرپزی استان یزد مورد بررسی قرار گرفته است. با محاسبه میزان مصرف گاز طبیعی ۴۶ کوره آجرپزی استان یزد از ابتدای گازسوز شدن آنها تا پایان شهریور ۹۱ و میزان نفت کوره معادل آن بر اساس ارزش حرارتی آنها نتایج زیر به دست آمد:
از ابتدای گازسوز شدن کوره‌های آجرپزی استان یزد (از سال ۸۷) تا پایان شهریور ۹۱، از تولید و انتشار گاز CO2 به میزان۱۳۰۴۸۵/۷ تن و انتشار سایر آلاینده‌ها به میزان ۸۶۹۵/۶ تن به اتمسفر کاسته شده است. میزان صرفه‌جویی ریالی ناشی از گازسوز شدن این کوره‌ها طی این مدت، ۱۸۷/۶ میلیارد ریال بوده است. به نظر می‌رسد باتوجه‌به آثار مثبت اقتصادی، زیست‌محیطی و بهداشتی ناشی از گازسوز شدن کوره‌های آجرپزی، برنامه‌ریزی و تأمین اعتبار برای گازسوز کردن سایر کوره‌های آجرپزی ضروری است.

سیستم تزریق گاز به داخل زمین برای مدفون سازی آن

درصورتی‌که میزان آلاینده‌هایی چون H2S و CO2 بسیار بالا باشد، عملاً شیرین‌سازی و تصفیه این گاز به‌صرفه نیست و توصیه می‌شود این نوع گازها در عمق بسیار زیادی از زمین تزریق و عملاً از چرخه خارج شوند، اگرچه با افزایش عمق تزریق، فشار بیشتری برای تزریق لازم است که به نوبه خود باعث افزایش هزینه عملیات می‌شود.
مخازن نفت و گاز تخلیه شده نیز گزینه مناسبی برای دفع گازهای اسیدی به شمار می‌روند؛ زیرا توانایی خود را در حفظ و نگهداری هیدروکربورها به اثبات رسانده‌اند؛ ولی باید اذعان داشت که یافتن این نوع مخازن آن هم در مجاورت محل جمع‌آوری گازهای اسیدی، کار ساده‌ای نیست.
میدان گازی پارس جنوبی، بزرگ‌ترین میدان گازی جهان است که از مقادیر قابل‌توجهی از گازهای CO2 و H2S برخوردار بوده و این گزینه می‌تواند راهکار مؤثری برای این معضل باشد.

تولید هم‌زمان برق و گرما از طریق گازهای ارسالی به فلر

تولید هم‌زمان برق و گرما از طریق گازهای ارسالی به فلر، بیشترین اثر را در صرفه¬جویی در مصرف گاز، سازگاری با محیط‌زیست و کاهش تلفات انرژی دارد. چنانچه درخواستی برای برق تولیدی وجود نداشته باشد، با بازگرداندن این گازها به پروسه و تولید بخار به‌وسیله گازهای خروجی از توربین‌های گازی، می‌توان از هرز رفت گاز جلوگیری کرد.
این نیروگاه‌ها از ترکیب توربین‌های بخار و گاز ساخته می‌شوند و بسته به نوع توربین‌ها، دیگ‌های بازیافت گرما و دستگاه‌های بازیابی، انواع متعددی دارند. استفاده از میکروتوربین‌ها باعث افزایش میزان بهره‌وری و کاهش آلودگی شده و ازآنجاکه دارای وزن کم و قابل‌حمل هستند، برای استفاده در مناطق حفاری و سکوها بسیار مناسب‌اند. میکروتوربین‌ها توانایی کارکرد با سوخت‌های مختلف، از جمله گاز ترش را دارند.

نتیجه‌گیری

ازآنجایی‌که اصلی‌ترین راه اتلاف انرژی در پالایشگاه‌ها از سیستم فلرینگ بوده و عمدتاً بیشترین میزان آلاینده‌های زیست‌محیطی نیز از همین سیستم متصاعد می‌گردد، توجه به بهینه‌سازی عملکرد و اصلاح این بخش از اهمیت بسزایی برخوردار می‌باشد. تا کنون روش‌ها و راهکارهای گوناگونی جهت کاهش و یا بازیابی گازهای ارسالی به فلر ارائه گردیده است که عمدتاً بر روی اصلاح واحدهای تولیدکننده گازهای ارسالی به فلر معطوف گشته است. در شرکت ملی گاز ایران، یکی از راهکارهای اساسی جهت ارتقا وضعیت زیست‌محیطی در راستای دستیابی به توسعه پایدار و بهینه‌سازی مصرف انرژی به‌منظور ایجاد ارزش‌افزوده بیشتر در پالایشگاه‌های گاز کشور به‌عنوان عمده‌ترین منابع انتشار آلاینده‌های هوا و گازهای گلخانه‌ای در این شرکت، توجه به موضوعات مختلف فنی، عملیاتی و ملاحظات اچ اس ای به‌منظور کاهش و بازیابی گازهای ارسالی به مشعل و در نهایت جلوگیری از انتشار آلاینده‌ها و گازهای گلخانه‌ای می‌باشد.
معمولاً هنگامی‌که اجرای راهکارهای کاهش گازهای ارسالی به فلر در فرایندها با مشکلاتی نظیر عدم داشتن توجیه اقتصادی یا بالابردن مخاطرات سیستم مواجه می‌شود، از سیستم‌های بازیابی گازهای ارسالی به فلر استفاده می‌گردد. استفاده از این سیستم‌ها فواید زیادی مانند کاهش قابل‌توجه آلودگی‌های زیست‌محیطی، استفاده از گاز با ارزشی که قبلاً سوزانده می‌شد و افزایش طول عمر نوک فلرها دارد.
در طراحی سیستم بازیابی گازهای ارسالی به فلر باید به این نکته توجه خاص داشت که معمولاً بهترین و اقتصادی‌ترین کاربرد گازهای فلر بازیافت شده در هر پالایشگاهی، بکار گیری آنها در همان پالایشگاه می‌باشد. در پایان خاطرنشان می‌شود که باتوجه‌به میزان قابل‌توجه سوزاندن گازهای فلر در پالایشگاه‌های کشورمان، استفاده از سیستم‌های بازیافت گازهای ارسالی به فلر، از نظر اقتصادی و زیست‌محیطی از اهمیت خاصی برخوردار است.
منابع:

• کاهش میزان فلرینگ به‌منظور جلوگیری از آلودگی محیط‌زیست مقاله سیویلیکا
• مقاله کاهش میزان فلرینگ بر اساس توافق پاریس
• مقاله بازیافت گازهای فلر
  Flare purge gas recovery specification (south pars 12 ) –