گاز چیست؟

۱-گاز چیست؟(۱)

میلیونها سال قبل باقیمانده های گیاهان وجانوران فاسد شدند ودر لایه های  ضخیم شکل گرفتند. این ماده فاسدشده از گیاهان و جانوران ماده آلی نامیده میشود که روزگاری زنده بودند. درطول زمان ، گل وخاک به سنگریزه تغییر ماهیت می یابندوماده آلی راپوشانده ودر زیر سنگ محبوس میکند. حرارت وفشار بعضی از این مواد آلی را به ذغال وبرخی دیگررابه نفت وبرخی را به گاز طبیعی تبدیل میکند. محصول اصلی گاز طبیعی بصورت متان است که گازی متشکل ازیک اتم کربن وچهار اتم هیدروژن است. گاز طبیعی دارای تاریخی چند هزارساله است. تقریبا درسال۹۴۰ قبل ازمیلاد، مردمان سرزمین چین بااستفاده ازنی های توخالی گازطبیعی راازمحل آن درخشکی به ساحل رسانده وازآن برای جوشاندن آب دریا و استحسال نمک استفاده میکردند.

سایرتمدنهای باستانی نیزخروج گازاززمین رامتوجه شدندودریافته بودند که قابل اشتعال است ومیسوزد لذا معابدی برای محصورنگه داشتن این « شعله های جاودان » پررمزوراز بناشد ولذا اهمیت گازطبیعی به عنوان سوخت مورد استفاده درزندگی بشرازاوایل دهه ۱۹۳۰آغاز شد.

اهمیت شیرین سازی گاز طبیعی به این دلیل است که قبل از استفاده دارای مقادیر زیادی h2s  و co2 میباشد و چون دارای بو نیست از این جهت برای استفاده قابلیت ندارد که باحذف یا کاهش h2s.co2 , و بودار کردن آن به وسیله مرکاپتان مورد استفاده قرار میگیرد و شیرین میشود

۲-انواع گاز:(۲)

الف) گاز طبیعی

ب)گاززغال سنگ

ج)گاز آب

گازطبیعی که منابع آن دربسیاری ازمناطق جهان  یافت می شود، در این سرزمین ها براثر دگرگونی هایی که درپوسته زمین رخ داده ، گاز تراکم یافته است.

گازطبیعی رابالوله کشی مهارکرده وازمسافت های دور به شهرها می آورند تا برای مصارف مختلف مورد استفاده قرار گیرد وشامل موارد زیراست که به شرح هرکدام بصورت خلاصه می پردازیم.

۲-۱:انواع گاز طبیعی:(۳)

۱)گازساختگی ۲) گاز سنتز ۳) گازشیرین ۴) گازطبیعی ۵)مایعات گاز طبیعی ۶) گازطبیعی مایع ۷) گازغیرهمراه ۸)گازکلاهک گازی ۹) گاز مایع ۱۰) گاز مشعل   ۱۱) گاز طبیعی فشرده

۲-۱-۱: گازساختگی  (Natural  substitute)

گاز ساختگی را می توان مانند گازسنتز از زغال سنگ یامواد نفتی تصعیدکرد. ارزش گرمایی این گاز درمقایسه با گاز سنتز بسیار بالاتراست. چون مانند گازطبیعی ، بخش عمده آن را متان تشکیل می دهد.

۲-۱-۲: گاز سنتز (synthesis  gas)

گازی است که از ترکیب هیدروژن و مونواکسیدکربن، گازی است بی بو ، بی رنگ وسمی که درحضور هوا ودمای ۵۷۴درجه سانتی گراد بدون شعله می سوزد. وزن مخصوص گاز سنتز به میزان درصد هیدروژن ومونواکسید کربن بستگی دارد. ازآن می توان بعنوان منبع هیدروژن برای تولید آمونیاک ، متانول، هیدروژن دهی در عملیات پالایش وحتی بعنوان سوخت استفاده کرد واز گازطبیعی ،نفت ، مواد سنگین وزغال سنگ بدست می آید.  تهیه گاز سنتز به ۴ روش انجام می شود:

الف) تهیه گاز سنتز از زغال سنگ : درفرایند تهیه گاز سنتز اززغال سنگ یاگازی کردن زغال سنگ ، بخارآب واکسیژن در دمای ۸۷۰درجه سانتی گراد وفشار۲۸اتمسفربازغال سنگ ترکیب شده و  محصول حاوی ۲۲٫۹% هیدروژن_ مونواکسید کربن۴۶/۲۵%_۸٫۷% دی اکسیدکربن _ ۲۲٫۵% آب _۵/۵% کربن ،متان ، نیتروژن است

ب) تهیه گاز سنتز ازموادسنگین نفتی:  مواد سنگین نفتی بااکسیژن (نه هوا) دردمای ۱۳۷۰درجه سانتی گراد و فشار ۱۰۲اتمسفرترکیب وگاز سنتز تولید می کند.

ج) تهیه گاز سنتز ازنفت (پتروشیمی ماهشهر) : نفت بابخار آب درمجاورت کاتالیست نیکل دردمای ۸۸۵درجه سانتی گرادوفشار ۲۵ اتمسفرترکیب وگاز سنتز حاصل می شود.

د) تهیه از گاز طبیعی (پتروشیمی شیراز): درجهان متداولی است ، در دومرحله کراکینگ وخالص سازی ،گاز طبیعی به گاز سنتزتبدیل می گردد. ازکبالت ،مولییدیم واکسید روی بعنوان کاتالیست استفاده می شود که محصول نهایی حاوی ۸۳٫۸% هیدروژن ، ۱۴٫۸% مونواکسید کربن ،    ۱ %دی اکسید کربن ومقداری متان، نیتروژن وبخارآب است.

۲-۱-۳:گازشهری (Town  gas)

گازی است که ازطریق خط لوله ازیک مجتمع تولیدگاز به مصرف کنندگان تحویل می شود. گازشهری یااز زغال سنگ یا از نفت تولید ودرمناطقی مصرف می شود که یاگاز طبیعی دردسترس نباشد یازغال سنگ ، ارزان وبه وفور یافت شود وترکیب آن ۵۰درصد هیدروژن ، متان ۲۰ تا ۳۰ درصد، مونواکسیدکربن ۷تا ۱۷ درصد، دی اکسید کربن ۳ درصد، نیتروژن ۸درصد وهیدروکربورها هم ۸ درصداست وترکیبات دیگری مانند: بخارآب ، آمونیاک ، گوگرد، اسید سیانیدریک درگازشهری وجوددارد.

نکته:درایران باید خاطرنشان کرد گازی ازطریق خط لوله به مشترکین درشهرها عرضه می گردد. گاز طبیعی است وترکیب آن مشابه گازشهری نیست.

۲-۱-۴: گاز شیرین((sweet gas

گازی است که سولفیدهیدروژن و دی اکسید کربن آن گرفته می شود و هدف ازانجام پروژه شیرین سازی گازطبیعی است.

۲-۱-۵: گاز طبیعی) (natural gas

  بطورعمده ازهیدروکربورها باگازهایی مانند: دی اکسید کربن ، نیتروژن ودربعضی مواقع سولفیدهیدروژن تشکیل شده است. بخش عمده هیدروکربورها رامتان تشکیل می دهد و هیدروکربورها ی دیگربه ترتیب عبارتنداز: اتان ، پروپان ، بوتان ، پنتان وهیدروکربورها ی سنگین تر، ناخالصی های غیرهیدروکربوری نیز مانند: آب ، دی اکسید کربن، سولفید هیدروژن ونیتروژن در گاز طبیعی وجوددارد.

۲-۱-۶: مایعات گاز طبیعی natural gas liquids(NGL)

مایعات گازطبیعی معمولا همراه باتولید گازطبیعی حاصل می شوند. مایعات گازطبیعی رانباید با گازطبیعی مایع  اشتباه گرفت . مواد تشکیل دهنده گاز طبیعی عبارتند از: اتان ، پروپان ، بوتان ، بنزین طبیعی یامیعانات گازی

۲-۱-۷:گاز طبیعی مایعliquid natural gas(LNG)

گاز طبیعی بطورعمده ازمتان تشکیل شده وچناچه  شود وحجم آن نسبت به حجم گاز اولیه ،کاهش می یابد. برای مایع کردن گاز متان ، می توان آن راتا ۵٫۲ درجه سانتی گراد زیرصفرخنک کرد وتحت فشار ۴۵اتمسفر مایع کردکه ازنظرهزینه مرقون به صرفه ولی چون تحت فشارزیاد انجام می شود ازنظرایمنی توصیه نمی شود. اولین محموله گازطبیعی مایع یابه اختصارLNG        بصورت تجاری درسال ۱۹۶۴ازالجزایر به بریتانیاحمل شد.

۲-۱-۷-۱:درتولید گازمایع چهارمرحله عمده وجوددارد:

۱)جداسازی ناخالصی ها که اغلب ازدی اکسیدکربن ودر برخی موارد ازترکیبات گوگرد تشکیل شده

۲) جداسازی آب که اگردرسیستم وجود داشته باشد، به کریستال های یخ تبدیل شده وموجب انسداد لوله می شود.

۳) تمام هیدروکربورهای سنگین جداشده وتنها متان واتان باقی می ماند.

۴) گازباقی مانده تا۱۶۰ درجه سانتی گراد سرد شده وبه حالت مایع درفشار اتمسفرتبدیل می شود.

باید خاطرنشان کرد قبل از مصرف ،گازطبیعی  مایع ، مجددا به گاز تبدیل می شود. درفرآیند تبدیل مجدد به گاز ، سرمای زیادی آزاد می شود که می توان ازاین سرما برای مثال جهت انجماد مواد غذایی یا مصارف دیگر تجاری استفاده کرد.

۲-۱-۸: گاز طبیعی غیرهمراه(non associated gas)

 استخراج ازمیادینی صورت می گیرد که تنها تولید گازازآن ها به صورت اقتصادی امکان پذیرتراست .به گاز لستخراج شده از میادین نفت میعانی که درصدگاز حاصل ازهربشکه هیدروکربورهای مایع سبک خیلی زیاد است نیز گاز غیرهمراه گویند.

۲-۱-۹:گاز کلاهک گازی (gas cap gas)

حجمی از لایه مخزن دراعماق زمین را ،کلاهک گاز یا گنبد گازمی نامند که درآن گاز دربالای نفت جمع می شود. معمولا یکی ازمرتفع ترین مناطق لایه مخزن محسوب می گردد. گازکلاهک گازی (  gas cap gas  ) به گازی گفته می شود که درکلاهک گازی محبوس شده باشد.

۲-۱-۱۰: گازمایع(LPG)  liquefied petroleum gas

گازمایع یا به اختصار  LPG  ، از پروپان و بوتان تشکیل شده است . گازی که درسیلندرنگه داری می شود ودرمنازل مورد استفاده قرار می گیرد، همان گاز مایع یا مخلوط پروپان وبوتان است . گاز مایع را می توان از سه منبع بدست آورد:

۱) گازطبیعی غیرهمراه : گاز تروترش ازمیدان گاز طبیعی راپس ازخشک کردن وگوگرد زدایی می توان تفکیک کرد وپروپان و بوتان رابدست آورد.

۲)گازطبیعی همراه : پس ازتفکیک وپالایش گاز طبیعی همراه نفت خام نیز می توان پروپان و بوتان آن را جدا نمود.

۳)نفت خام : بخشی ازپروپان وبوتان درنفت خام باقی می ماندکه می توان آن راباپالایش نفت خام بدست آورد. همچنین در فرآیند شکستن مولکولی با فرآیندافزایش اکتان بنزین ، پروپان و بوتان به صورت محصول جانبی حاصل می شود.

درآمیزه گازمایع ، درصد پروپان وبوتان بسیار مهم است . درتابستان ها که هوا گرم است درصد بوتان را اضافه می کنند ولی ، درزمستان باافزایش میزان پروپان ، در حقیقت به تبخیربهترآن کمک می نمایند. معمولا درصد پروپان در گاز مایع بین ۱۰ الی ۵۰ درصد متغیراست.

۲-۱-۱۱:گاز مشعل  flare gas

هیدروکربورهای سبک ، ممکن است به صورت گازازشیرهای ایمنی در دستگاه های بهره برداری ، پالایشگاه ها یا مجتمع های پتروشیمی ، گذشته واز طریق مشعل سوزانده شوند.

باید توجه کرد که چنانچه یکی از واحدهای پالایشگاه ، به علت بروز مشکلاتی درسیستم برق یاآب سرد کننده ازکار می افتد، لازم است که مقادیر خوراک مجتمع یا محصولات پالایشگاه ازطریق دودکش به مشعل هدایت و سوزانده شود تا از خطرات احتمالی جلوگیری شود.

۲-۱-۱۲:گازطبیعی فشرده :compressed natural gas(CNG)

عنصراصلی تشکیل دهنده  CNG ، متان ( تاحدودی اتان ) است که همیشه بصورت گازی می باشد. گازطبیعی یامتان ، سبکترین هیدروکربن موجود درسرزمین است. گاز طبیعی رامی توان ازطریق خط لوله یا به صورت گاز طبیعی مایع شده بانفتکش حمل کرد . از گاز طبیعی فشرده یابه اختصار CNG می توان درموتورهای احتراقی بعنوان سوخت استفاده کرد.

مزایای CNG

۱) موتور درهوای سرد به راحتی روشن می شود.

۲)اکتان بسیاربالایی دارد.

۳) تمیزکارمی کند وته نشین کمتری در موتور ایجاد می کند.

۴) هزینه تعمیرات موتور کم است.

۵) مواد آلاینده ناچیزی ازاگزوز خارج می گردد.

۳شیرین سازی گاز

فرآیند کلی سیستم فراورشی گاز، گاز ترش پس از استحصال از چاه ها در اولین مراحل فراورشی سیستم تفکیک می شود که می تواند هم در سر چاه ها و هم در ورودی پالایشگاه قرار داشته باشد. وظیفه تفکیک کننده ها جدا کردن مایعات و جامدات از گازها می باشد .

گاز ترش وارد فرآیند تصفیه شده و گازهای اسیدی آن به واحد بازیافت گوگرد فرستاده می شود. گاز شیرین نیز وارد واحد نم زدایی گشته تا رطوبت آن به حد استاندارد ( ibMMScf10-8) برسد و آماده بهره برداری شود.

بطور کلی فرآیندهای متداول برای شیرین سازی گاز طبیعی به چند دسته تقسیم می شوند که عبارتند از:(۴)

۳-۱:فرآیندهای شیرین سازی در بستر جامد، که شامل فرآیندهای ذیل می باشد:

۳-۱-۱:فرآیند آهن اسفنجی

۳-۱-۲:فرآیند اکسید روی

۳-۱-۳:فرآیند غشایی

۳-۲:فرآیندهای شیرین سازی گاز با استفاده از حلال های شیمیایی، که شامل فرآیندهای ذیل می باشد:

۳-۲-۱:فرآیندهای آمینی (MEA, DEA, DGA, DIPA,…)

۳-۲-۲:فرآیندهای کربناتی ( کربنات پتاسیم داغ، کربنات انحصاری)

 ۴:انواع روش های تصفیه گاز:(۵)

روش های تصفیه گاز را می توان به دو دسته کلی زیر تقسیم کرد:

۴-۱:جذب در فاز جامد (Adsorption)

۴-۱-۱:جذب فیزیکی ( غربال های مولکولی )

۴-۱-۲:جذب شیمیایی ( اکسید آهن)

۴-۲:جذب در فاز مایع ( Absorption)

۴-۲-۱:جذب فیزیکی ( fluor , purisol, sulfinol)

۴-۲-۲:جذب شیمیایی ( آمین ها، فرآیند های کربنات)

پارامتر های موثر در جذب: (۶)

*دما

*فشار

*غلظت جذب شونده

*اندازه ذرات

*درجه فعالیت غربال مولکولی

*آلاینده ها

۴-۱: جذب در فاز جامد:(۷)

جذب سطحی یا جذب در فاز جامد یکی از روش های تصفیه گاز می باشد که در آن گازهای اسیدی و ناخالص ی های همراه گاز بعلت وجود گرادیان غلظت از جریان گاز به سطح جامد منتقل می گردند . در دماهای معمولی پدیده جذب بدلیل ایجاد نیروهای بین ملکولی میان مولکول های جذب شونده و جاذب صورت می گیرد و در این شرایط پیوند شیمیایی جدیدی شکل نمی گیرد. به این نوع جذب، جذب سطحی فیزیکی گفته می شود.

جاذب ها مواد طبیعی یا مصنوعی هستند که ساختار میکروکریستال دارند و سطح تماس زیادی در واحد وزن ایجاد می کنند.

یکی از مهمترین جاذب های تجاری مورد استفاده در این روش، غربال های مولکولی هستند که معمولا سطح تماس معادل ۶۵۰ تا ۸۰۰ مترمربع به ازاء هر گرم جاذب ایجاد می کند.

مهمترین ویژگی غربال های مولکولی انتخاب پذیری آن ها در مورد ترکیبات غیراشباع و قطبی می باشد. ترکیبات قطبی مانند آب، دی اکسیدکربن، سولفید هیدروژن، دی اکسید سولفور، آمونیاک، سولفید کربنیل و مرکاپتان ها در حضور ترکیبات غیر قطبی مانند اجزاء گاز طبیعی و هیدروژن به راحتی توسط غربال های مولکولی جذب می شوند.

اگر پدیده جذب سطحی در دماهای بالاتر ( بیش از c. 200) صورت گیرد انرژی فعال سازی کافی برای تشکیل یا شکستن پیوندهای شیمیایی وجود دارد و اگر این مکانیزم بر نیروهای جاذبه بین مولکولی غلبه کند، جذب سطحی شیمیایی وجود خواهد داشت. در این روش جاذب نقش کاتالیست واکنش را دارد و معمولا ترکیبات حاصل از این واکنش به اندازه ناخالصی های اولیه مضر نیستند و به همین علت می توانند در جریان گاز باقی بمانند و یا بگونه ای هستند که به سادگی از جریان گاز حذف می شوند.

یکی دیگر از روش های جذب سطحی شیمیایی که در شیرین سازی گاز ترش مورد استفاده قرار می گیرد واکنش اکسیداسیون در حضور اکسید آهن می باشد، در این روش کلیه ترکیبات سولفوردار مانند سولفید هیدروژن (H2s)، مرکاپتان ها، سولفیدکربنیل، کربن به سولفید و بتوفن ها به گوگرد خالص و یا اکسیدهای گوگرد تبدیل می گردند .

فرآیند جذب سطحی شیمیایی بسیار گران است و با توجه به نوع تقاضا و در ظرفیت های نسبتا کم مورد استفاده قرار می گیرد.

از مزیت های مهم این روش کیفیت بسیار بالای جذب ناخالصی هاست و به همین علت این روش معمولا وقتی مورد استفاده قرار می گیرد که مسایل محیط زیست اهمیت زیادی داشته باشد و یا گاز شیرین با خلوص بالا مورد نیاز باشد

  • شیرین سازی بوسیله ی بستر های جامد به چند روش تقسیم می شود :(۸)

*استفاده از جامدات برای شیرین سازی گاز بر پایه جذب گازهای اسیدی بر روی سطح و یا واکنش اجزاء بر روی سطح می باشد.

*استفاده از بستر جامد برای شیرین سازی گازی که دارای سولفید هیدروژن و مرکاپتان های پایین و متوسط باشند بهترین فرآیند است.

این فرایندها قابلیت انتخابی داشته و در حالت معمولی مقدار زیادی دی اکسید کربن جذب نمی کنند.

الف: Iron Oxide – Sponge

*این فرآیند در انگلیس در اواسط قرن ۱۹ ارائه شده و هنوز در کاربردهای مخصوصی بطور گسترده ای استفاده می شود.

*در این فرآیند گاز ترش در تماس با اکسید آهن قرار می گیرد که نتیجه آن تشکیل سولفید آهن است. وقتی اکسیژن ( هوا ) به سولفید آهن می رسد آن را به اکسید آهن و سولفور تبدیل می کند                                        فرمول جذب اکسید آهن و سولفور در گاز ترش

ب: غربال مولکولی ( Molecular Sieves):

این جاذب ها کریستال های متخلخل آلومینوسیلیکاتی هستند که ساختمان اسکلتی آن ها از مجموعه ای از چهار وجهی های SIO4 و AIO4 تشکیل شده است که با ترتیب منظمی با شرکت اتم های اکسیژن به هم متصل شده اند. اتصال این اجزاء به این نحو یک شبکه اندازه این حفرات در حد ابعاد مولکول هاست . از آنجا که حفره ها با تشکیل شبکه منظم کریستالی به وجود می آید ابعاد حفره ها یکسان و یکنواخت است .

             شکل ب:فرآیند غربال مولکولی در شیرین سازی                          

باحیاء در غربال های مولکولی

احیاء به چهار طریق صورت می گیرد :

*روش حرارتی ( با افزایش دمای بستر ظرفیت جذب به پایین ترین مقدار رسیده و مواد جذب شده از سطح بستر جدا می شوند.)

* روش فشار( کاهش فشار در دمای ثابت تا مقداری که باعث شود ظرفیت جذب کم شده و مواد جذب شده جدا شوند.)

*روش حلالیت (از گاز عاری از مواد جذب شونده استفاده می شود و بدون تغییر فشار و دما آنرا از بستر عبور می دهند و مواد موردنظر در آن حل شده و از بستر جدا می شوند.)

*دفع جایگزینی ( یک سیال را دارای غلظت بالایی از یک ماده قابل جذب بوده از بستر اشباع شده عبور می دهد.)

ج : EFCO

در این فرآیند مقداری از گاز شیرین شده که عمل احیاء را انجام می دهد، سوزانده نمی شود بلکه دوباره به سیستم و خوراک ورودی برگردانده می شود. بدین ترتیب که گازی که عمل احیاء را انجام داده است وارد برج جذب شده و با استفاده از حلال آب تا ۹۰ درصد H2S آن گاز به ورودی واحد زده می شود .

د: Lo-cat

این فرآیند H2S را از گاز گرفته و به گوگرد جامد تبدیل می کند. این فرآیند CO2, COS, CS2 و مرکاپتان ها را نمی تواند جدا کند. در این روش از محلول رقیق آب که یون های آهن در آن وجود دارند استفاده می شود.  از مزیت این فرآیند تبدیل H2S به S است. این روش ساده، ارزان و از نظر زیست محیطی مناسب می باشد. دلیل عدم جایگزینه فرآیند آمین با این فرآیند استفاده زیاد این فرآیند از محلول جاذب است.

              معادلات مربوط به فرآیند Lo-cat :

مرحله جذب :

H2S (Gas) + H2O (Aqucous)      H2S (Aqucous) + H2O (Aqucous)

 

اولین یونیزاسیسون:

H2S (Aqucous)    H+  + HS

دومین یونیزاسیون :

HS      H+ + S2-

اکسیداسیون بوسیله فلز بون آهن (fe3+ ):

S2- + 2fe3+    S0 (solid) + 2fe2-

مرحله دفع :

O2 (Gas) + 2H2O       O2 (Aqucous) +2H2O

احیاء یون آهن :

۱/۲O2 + H2O + 2fe2+     ۲(OH) + 2Fe3+

۴-۲ جذب در فاز مایع : (۹)

جذب در فاز مایع معمول ترین روش شیرین سازی گاز در پالایشگاه ها و فرآیند تصفیه گاز می باشد .  فرآیندهای جذب در مایع به دو دسته فیزیکی و شیمیایی تقسیم می شوند :

*در روش جذب فیزیکی ناخالصی های جریان گاز از طریق ایجاد نیروهای بین مولکولی در فاز مایع حل می شوند. از مزیت های مهم این روش مصرف انرژی که در سمت احیاء و عدم تخریب حلال مصرفی می باشد . اکثر فرآیندهای این گروه مانند فرآیندهای Selexol و Sulfinol تحت لیسانس شرکت های مختلف می باشند.

  • در فرآیند جذب شیمیایی در فاز مایع معمولا از محلول های آلکانول آمین بعنوان جاذب استفاده می گردد. استفاده از آلکانول آمین ها برای اولین بار در سال ۱۹۳۰ توسط شخصی به نام باتومز (Battoms)، مطرح شده این مواد به علت ارزان بودن و نیز خاصیت واکنش جذب در صنعت شیرین سازی گاز به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته اند.

دی اتانول آمین (DEA ) و مونواتانول (MFA) دارای بیشترین مصرف تجاری در تصفیه گاز هستند. تری اتانول آمین (TEA) به علت فعالیت کمتر، وزن مولکولی نسبتا بالا و عدم پایداری کمتر مورد استفاده قرار می گیرد.

میتل دی اتانول آمین (MDEA) در سال ۱۹۵۰ توسط کوهل (Kohel)، مصرف شد و در سال های اخیر بشدت در صنعت مورد استفاده قرار گرفته است.

آمین های با عنوان تجاری و فرمول های اختصاصی مانند Ucarsol و OMDEA نیز وجود دارند که مخلوطی از آمین ها، مواد ضدخوردگی، ضد کف و افزودنی های فعال ساز می باشند و از کارایی جذب بسیار بالایی برخوردار می باشند .

۵-عوامل موثر در انتخاب فرآیند شیرین سازی : (۱۰)

تصفیه گاز شامل جداسازی ناخالصی های اسیدی مانند SO2, CO2, H2S و ترکیبات آلی گوگرد و ناخالصی های دیگر می باشد.

ناخالصی ها به منظور جلوگیری از خوردگی، بسته شدن و بلوکه شدن جریان گاز و سمی بودن آن ها، بایستی از جریان گاز طبیعی به وسیله روش های مختلف جدا گردند. فرآیند پایه به گونه ای باشد که به حد نشانه خلوص (Cleanup Target) برسیم.

پارامترهای موثر ومختلف بررای انتخاب فرآیند شیرین سازی بدین صورت است :

  • نوع ناخالصی که باید از آن گاز جدا گردد.
  • میزان غلظت ناخالصی و حد نشانه خلوص گاز
  • جذب انتخابی گازهای اسیدی
  • میزان گاز ترش و شرایط دما و فشار گاز
  • عملی بودن و مطلوب بودن واحد بازیافت گوگرد
  • اقتصادی بودن فرآیند

اغلب ترکیبات گازهای اسیدی H2s و CO2 و همچنین مرکاپتان ها و دی سولفید کربن و یا سولفیدکربنیل است. بسته به نوع ناخالصی، تنها از بعضی روش ها می توان استفاده .

واکنش های برگشت ناپذیر محلول شیرین سازی و یا جدا شدن گازهای اسیدی از حلال سبب می شود که بسیاری از فرآیندها غیرعملی و غیر اقتصادی گردند.

برخی از فرآیندها قابل اجراء برای جداسازی مقادیر زیاد گازهای اسیدی هستند. در برخی از فرآیندها به مشخصات گاز استاندارد خطوط لوله نخواهیم رسید. برخی فرآیندها ظرفیت جذب گازهای اسیدی در حد میلیونیم را دارند و پاره ای تنها در مورد غلظت های کم گاز اسیدی در گاز ترش می توانند عمل کنند.

یک عمل انتخاب فرآیند، انتخابی بودن جذب یک جزء از گازهای اسیدی در مقابل اجزاء دیگر می باشند. در مواردی هم انتخابی بودن مهم نیست و تمام اجزاء باید جدا شوند.

مطلوب بودن و امکان پذیر بودن واحد بازیافت گوگرد، موضوع دیگری است که انتخاب فرآیند را با محدودیت مواجه می نماید. تا سال ۱۹۷۰ تصمیم بر سر اینکه وجود واحد بازیافت گوگرد به دنبال واحد شیرین سازی امری اقتصادی است یا نه، مشکل بود. اگر تقاضایی برای گوگرد تولید شده وجود داشت و با قیمت گوگرد از نظر اقتصادی کفایت می کرد آنگاه واحد گوگرد نصب می گردید و در صورت اقتصادی نبودن گازهای اسیدی به هوا تخلیه می گردید و در بیشتر مواقع سوزانده می شد.

با پیدایش مساله بزرگتری چون محیط زیست، ذهنیت تولید گوگرد تغییر پیدا کرد، در اغلب کشورهای صنعتی تبدیل هیدروژن سولفور به گوگرد از لحاظ محیط زیست مهمتر از مساله اقتصادی است.

۶-فاکتورهای اقتصادی تصفیه گاز:(۱۱)

مقدار حلال در گردش از فاکتورهای اقتصادی مهم در تصفیه با حلال های شیمیایی است. میزان حلال در گردش در تعیین اندازه پمپ ها، خط لوله، مبدل ها، برج احیاء و در نتیجه در میزان سرمایه کارخانه نقش مهمی دارد.

میزان حلال در میزان انرژی ریبویلر و مقدار بخار، نقش تعیین کننده ای دارد چرا که انرژی حرارتی ریبویلر به میزان حلال، مستقیما تناسب دارد. سرعت انتقال جرم نیز بر روی ارتفاع برج و میزان بخار مصرفی در ریبویلر اثر مستقیم دارد. در فرآیند جداسازی انتخابی اجزاء اسیدی، سرعت انتقال جرم بسیار مهم است.

از فاکتورهای دیگر که در مسائل اقتصادی نقش دارند می توان خورندگی محلول، قیمت حلال، جنس دستگاه ها و غلظت حلال در گردش را نام برد البته باید توجه داشت که با افزایش غلظت حلال، مساله خوردگی نیز شدت خواهد یافت چرا که با غلیظ تر شدن حلال، میزان جذب گازهای اسیدی بیشتر شده و به دنبال آن خوردگی افزایش می یابد و برای رفع این مشکل باید از بازدارنده های خوردگی استفاده کرد.

۷-کیفیت گاز شیرین استاندارد: (۱۲)

کیفیت برای گازهای تصفیه شده استاندارد معمولا جداسازی ترکیبات گوگرد و گاز کربنیک را تا مقادیر به شرح زیر طلب می نماید:

  • هیدروژن سولفور : مطابق استانداردهای صنعت گاز حداکثر برابر با ربع در یکصد فوت مکعب گاز می باشد. واحد کربن ( Grain ) بیشتر در صنعت داروسازی مورد استفاده قرار می گیرد. هر پوند معادل ۷۰۰ کربن است بنابراین مقدار ربع کربن در یکصد فوت مکعب گاز استاندارد حدود ۶-۱۰*۴ مول H2s در بردارد. این مقدار معادل با ۴ppm حجمی می باشد ، مقدار وزنی H2s در گاز بستگی به چگالی دارد . برای گاز طبیعی ترش با چگالی ۶۵ مقدار H2s در گازهای شیری استاندارد برابر با ۷ppm وزنی می باشد.

در سیستم متریک در گاز با یک چهارم کربن H2s حدود H2s، ۶ mg در هر متر مکعب گاز وجود دارد . در فشار ۱۰۰۰ pig (69 bar) فشار جزیی H2s در گاز با یک چهارم کربن H2s برابر با ۲ ml جیوه می باشد.

  • مرکاپتان : کمتر از ربع کربن در یکصد فوت مکعب گاز
  • کل مشتقات گوگردی : کمتر از پنج کربن در یکصد فوت مکعب گاز

گاز کربنیک : تا مقدار کمتر از ۲ درصد مولی در گاز طبیعی و کمتر از ۵۰۰ppm تا ۱۰۰۰ppm برای تغذیه به کارخانجات پتروشیمی فرستاده می شود.

نویسنده مطلب: hamid

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *