? شیرین سازی گاز ترش - PETROLMAN
X
تبلیغات
رایتل

PETROLMAN

شیرین سازی گاز ترش




شیرین سازی گاز ترش



 وجود عوامل اسیدی هیدروژن سولفورو (H2S  )  و  گاز کربنیک ( CO2 ) با غلظت های متفاوت در مخلوطی ازگازها خصوصا گاز طبیعی را در صنعت گاز ترش نامیده اند و چنانچه این عوامل اسیدی از جریان  گاز حذف نشوند صدمات قابل ملاحظه ای به شبکه انتقال به سبب وجود فرآیند خوردگی و دستگاه های مصرف کننده گاز وارد می گردد عمده گاز ترش از میادین گاز طبیعی استحصال  می شود و عملیات حذف عوامل اسیدی از جریان گاز ترش را شیرین کردن گاز می گویند . منظور از شیرین سازی گاز طبیعی بهره گیری از یک ترکیب فرآیند شیمیایی فیزیکی برای جذب عوامل اسیدی از جریان گاز می باشد .

 برخی از دلایل عمده برای شیرین کردن گاز ترش بشرح زیر اند  :

 1 - خوردگی  :  با حل شدن گازهای اسیدی در فاز مایع که در کف لوله ها ی خطوط انتقال و تجهیزات ضمن افت فشارجریان تشکیل می گردد محیط فاز مایع اسیدی شده (کاهش  PH  ) و دیواره فلزی خطوط و تجهیزات که اغلب از آلیاژهای آهن می باشند تحت تاثیرفرآیندخوردگی اسیدی قرار می گیرد و سبب خرابی وتوقف در جریان می شود و تداوم خوردگی به معنی از دست دادن سرمایه در صنعت محسوب می شود  .

 2 نشت گاز سمی و بوی نامطبوع  :  نشت گاز ترش و استنشاق آن توسط جانداران خصوصا انسان  سبب حمله گاز اسیدی  H2S  به مخاط بینی شده و در زمان بسیار کوتاهی کارایی یاخته های مخاط بینی را کاهش می دهد و درنتیجه حس بویایی را از کار می اندازد و در غلظت زیاد سبب مرگ می شود. در اغلب جریانات گاز طبیعی ترکیبات گوگردی دیگری بنام مرکاپتان           ( R-S-S-R ) وجود دارند که با نشت گاز در محیط بوی نامطبویی پراکنده می شود و اثرات روانی بدی بر جا می گذارد البته از این خاصیت هم برای ردیابی نشت گازدر محل مصرف ضمن کنترل غلظت آن استفاده می گردد .

3 کیفیت خوراک صنایع پایین دستی :  بخش بزرگی از گاز طبیعی شیرین شده خوراک صنعت پتروشیمی می گردد غلظت بیش از حد استاندارد گاز های اسیدی فرآیند های پتروشیمیایی را با اختلال مواجه می کند .

طراحی فرآیند های شیرین سازی گاز ترش

در طراحی فرآیند های تصفیه گاز شروط امکان پذیری و اقتصادی بودن طرح مهمترین بخش طراحی می باشد تا کنون اقدامات بسیاری در این صنعت برای عملیاتی کردن و بدست آوردن شرایط بهینه انجام شده است و محققین ایده های جدیدی برای به روز رسانی فن آوری شیرین سازی گاز به بازار صنعت ارائه می نمایند به نظر می رسد تا کنون طرحی که شامل بهره گیری از یک حلال مایع در یک برج جذب باشد در منظر اقتصادی و راستای سهولت عملیاتی قابل رقابت ارائه نشده است .

انتخاب حلال مناسب اساسی ترین گزینه در طراحی می باشد . طراح با در نظر گرفتن حجم تصفیه گاز در روز ترکیبات گاز ترش  ،  میزان گازهای اسیدی و رسیدن به غلظت استاندارد حلال مناسب را انتخاب می کند .

 انتخاب حلال مناسب:  حلال مناسب تابع عواملی ازقبیل :  قدرت بالای حلالیت گازهای اسیدی  ،  برگشت پذیری آسان واکنش بین حلال و عامل اسیدی ،  فشار بخار حلال ، درجه خورندگی حلال ،  هزینه خرید حلال ، ویسکوزیته حلال (اقتصادی بودن هزینه پمپاژ و انتقال) می باشد  . از نظر خواص عمومی منجمله غیر سمی ، غیر قابل احتراق ، از نظر شیمیایی پایدار و نقطه شروع انجماد پایین هم بسیار مهم می باشد  . .  

تا کنون تجربه های عملیاتی ثابت کرده است که خانواده آلکانول آمین ها مجموعه خواص مذکور را دارا می باشند از خواص شاخص آمین ها علاوه بر دارا بودن خواص پیش گفته می توان به قلیایی بودن در محیط آب بدلیل وجودگروه آمینو N-H و وجود گروه  O-H که سبب افزایش حل شوندگی در آب می گردد و وجود پیوند های هیدروژنی که فشار بخار مایع را کاهش می دهد و حضور گروه الفتیک Alphatic  ، CH3 ) *n )  که بخش عمده ای از ساختار مولکول را تشکیل می دهد وخواص مواد هیدروکربنی را به همراه دارد اشاره کرد  .

انتخاب نوع آمین به عوامل زیر بستگی کامل دارد :

- ظرفیت جذب گازهای اسیدی :  فاکتوری که برای مقایسه بین آمین ها تعیین کننده است این است که هرگروه ازآمین ها بتواند با حجم کمتر بیشترین میزان جذب گازهای اسیدی را داشته باشد  و از نظر عملیاتی و اقتصادی مورد تاییدباشد بالاترین امتیاز را به خود اختصاص خواهد داد .

- میزان هدر رفت آمین در فرآیند جذب و احیاء : هدر رفت آمین به مقدار فشار بخارآمین بستگی دارد که تابعی از درجه حرارت برج جذب می باشد چنانچه فشار بخار کم باشد بدیهی است مقدار آمین همراه جریان گازکه از برج خارج می شودکمتر خواهد بود .

 میزان هدر رفت آمین به موارد عمده ای از قبیل تجزیه آمین براثر حرارت وتبدیل آن به مواد اسیدی ناخواسته  ، ترکیب غیرقابل برگشت با گاز کربنیک و دورریز بواسطه اشکالات مکانیکی بستگی دارد . برای تعیین میزان هدررفت آمین که بر اثر تجزیه و یا تشکیل ترکیبات پایدارآمین وابسته است در آزمایشگاه از محلول آمین آنالیز کامل که شامل پایداری گرمایی نمک های همراه محلول          (  H.S.S. ) بعمل می آیدکه در نتیجه در صد سطح محصولات حاصل از فساد آمین و همچنین آلودگی آمین محاسبه می شود  . 

آلکانول آمین ها

آلکانول آمین ها مواد قابل دسترس و فراوانی هستند و به دلیل سرعت واکنش با گازها ی اسیدی و همچنین تولید آنها با هزینه کم در صنعت شیرین سازی گاز به موقعیت بسیار مطلوبی رسیده اند . در نام گذاری آمین ها پیشوند مونو ( Mono ) و دی ( Di ) و تری (Tri ) به درجه ریشه رادیکالی عنصر نیتروژن بستگی دارد و گروه O-H ( ا’ل ) به نام آنها اضافه می گردد .

برای مثال واکنش های دی اتانول آمین که در برج تماس با گاز های اسیدی رخ می دهد به قرار زیرند  :

   -S ( R2NH2 ) 2 ×                      2× ( R2NH )  +   H2-S  

-S   + H2-S                    2  × ( R2NH2-HS ) 2× ( R2NH2 )    

R2NH  +  H2O  +   CO2                    2 × ( R2NH2 )- CO3  × 2

R2NH2 ) - CO3  + H2O  + CO2                    2 × (  R2NH2-H CO3 )) × 2

2× ( R2NH )  + CO2                    R2N-COO-NH2R2 

واکنش های فوق با درجه حرارت پایین و فشار بالا به سمت راست ( در برج جذب انجام می شود  ) و با کاهش فشار و افزایش درجه حرارت ( در برج احیاء انجام می شود  ) به سمت چپ گرایش می یابد .

خانواده آلکانول آمین ها که در صنعت شیرین سازی گاز  بکار می روندبه ترتیب ساختار مولکولی چنین می باشند  : 

مونواتانول آمین ( MEA : HO-C2H4-NH2   )

دی اتانول آمین{  DEA : ( HO-C2H4 )2=NH  }  

تری اتانول آمین ((  TEA : ( HO-C2H4 )3=N    

دی گلا یکول آمین ( DGA  :  HO-C2H4-O-C2H4-NH2 )   

دی ایزو پروپانول آمین{ DIPA : ( HO-C3H6)2=NH) }

متیل دی اتانول آمین{  MDEA : (  HO-C2H4)2=N-CH3 ) }

رنگ ظاهری اتانول آمین ها بی رنگ و شفاف با بوی تند و زننده و از لحاظ شیمیایی پایدارند و تحت تاثیر حرارت تا نقطه جوش تجزیه نمی شوند به استثنای تری اتانول آمین که زیر نقطه جوش در    F 680 تجزیه می شود . برای اطلاع ازخواص فیزیکی آمین ها به جدول شماره ( 1 ) مراجعه فرمایید  .

فرآیند شیرین سازی

درفرآیند شیرین سازی گاز ترش با بهره گیری از هرنوع آمین که پیش از این نام برده شد در مرحله عمل برای هدایت عملیات ظرافت ها و تمهیدات عملیاتی خاص خود را دارند ودر یک فرآیندمشخص حجم معینی از محلول آمین در یک سیکل بسته با درجه حرارت کنترل شده در گردش بین دو برج تماس و احیاء صورت می گیرد . برای آگاهی و درک بهتر از سیکل گردشی آمین لازم می دانم به صورت فشرده توضیحات مختصری ارائه نمایم .

محلول ساخته شده از آمین در مخزنی که انباره و یا سرج درام نامیده می شود به اندازه کافی شارژمی گرددعلاوه براین وظیفه دیگر این انباره تحمل تلاتم جریان که نسبت معکوسی با کاهش و یا افزایش سطوح برج ها داردمی باشد . محلول آمین از سرج درام به خنک کننده های هوایی با پمپ ارسال تا درجه حرارت کنترل شود وپس از آن محلول آمین توسط پمپ فشار قوی به بالای برج انتقال می یابد و وارد برج تماس با گاز  روی اولین سینی  می ریزد و پس از گذشتن از سینی های متعدد از پایین برج خارج می گردد وگاز ترش هم از پایین برج وارد و پس از گذشتن از تمامی سینی ها از بالای برج خارج می شود در این حرکت های معکوس گاز و محلول آمین فرآیند انتقال جرم انجام می شود و گازهای اسیدی توسط محلول آمین جذب و به اصطلاح آمین از گازهای اسیدی غنی می گردد ( Rich Amine ) وسپس وارد فلش درام می شود وبخشی ازگازهای جذب شده ضمن افت فشار آزاد می شوند وبمنظوردفع سالم به زباله سوزها منتقل می شود و جریان محلول آمین از زیرفلش درام پس از گذشتن از مبدل های حرارتی به سمت برج احیاء هدایت      می گردد . برج احیاء در فشار کم و دمای بالا کار می کند وطبق معادلات واکنش برعکس شده و گازهای اسیدی از محلول آمین جدا می شود  . از بخار اشباع در جوشاننده ها به منظور افزایش دما استفاده می شود . محلول آمین با کاهش بار اسیدی که به آن Lean Amine  می گویند از پایین برج احیاءخارج می گرددو به مخزن یا انباره سرج درام وارد می شود .

عملا هر بخش از سیکل گردشی آمین مشکلات و توجهات خاص خودرا دارد به طوریکه محلول آمین پس از مدت زمانی که در سرویس باشد تحت تاثیر کیفیت گاز ترش آلوده شده و پدیده های خوردگی لوله ها و برج ها ، فساد آمین ، گرفتگی مسیر و کف کردن Foaming  در جریان عملیات پدیدار می شوند و برای کنترل این عوامل مخرب که سبب کاهش تولید و از بین رفتن سرمایه    می شود راه حل هایی اندیشیده شده است که با راهبردهای فنی و نظارت مستمر سرپرستان تحت کنترل قرار می گیرند . البته هریک از موضوعات که نامبره شد سر فصل های مقالات مهمی       می تواند باشد که بطور مجزا به آنها می توان پرداخت .


جدول شماره ( 1 ) خواص فیزیکی آمین ها

فرمول

واحد

mea

dea

tea

dga

dipa

mdea

وزن مولکولی

Mol Wt

08/61

14/105

19/148

14/105

19/133

17/119

نقطه جوش  mmHg760

فارنهایت

9/338

2/516

680

430

7/479

477

نقطه ذوب

فارنهایت

9/50

4/82

3/72

5/9

6/107

8/5 -

اعداد ثابت در

شرایط بحرانی

فشار   pSI

668

7/474

355

11/547

8/546

35/562

دما    فارنهایت

662

8/827

7/957

6/756

5/750

65/611

دانسیته در 20 درجه سانتیگراد

gm / cc

018/1

095/1

124/ 1

058 /1

999 /0

0426/1

وزن مخصوص درF 60

Lb/gal

48/8

09/9

37/9

82/8

-

69/8

Sp gr در F 60

20/20

0179/1

0919/1

1258/1

0572/1

989/0

0418/1

گرمای ویژه در  F 60

BTU/Lb

608/0

6/0

7/0

571/0

69/0

-

هدایت گرمایی در F 68

BTU/Hr

148/0

127/0

-

121/0

-

-

گرمای نهان تبخیر

BTU/Lb

355

288

230

14/219

185

223

گرانروی   

cp

1/24

350

1013

40

870

101

شاخص مرجع Ref Ind

در  F 68

4539/1

4776/1

4852/1

4598/1

4542/1

4685/1

نقطه آتشگیری COC

F

200

280

365

260

255

-

ثوابت معادله آنتوین

A

024021/8

12303/8

6586/9

6211/8

8698/9

23/16

B

6/1921

46/2315

05/4055

1/2721

3/3600

8/7456

C

3/203

3/173

67/237

54/249

54/265

71/311

 

 

 

 

 

 

 

 

 

center">













اوکسین ادز معتبرترین و بزرگترین سیستم کسب درآمد وبمسترها
اوکسین ادز معتبرترین و بزرگترین سیستم کسب درآمد وبمسترها