Filtracja Gazu Ziemnego: Procesy i Technologie
- Szczegóły
Zanim gaz ziemny trafi do sieci, przechodzi szereg procesów przygotowawczych. Skroplony gaz ziemny (LNG) to gaz ziemny schłodzony do temperatury −162 °C (−260 °F).
Przetwarzanie Gazu Ziemnego na LNG
Przeróbka gazu ziemnego na gaz ciekły w instalacji skraplania zwykle obejmuje cztery zasadnicze procesy: wstępne oczyszczanie, usuwanie gazów kwaśnych i odwadnianie, frakcjonowanie celem usunięcia węglowodorów ciężkich i skraplanie.
Istotne Procesy Chemiczno-Przemysłowe
Istotne procesy chemiczno-przemysłowe, jakim zostaje poddany gaz po wydobyciu, to m.in. odwadnianie; osuszanie; odgazolinowanie oraz odsiarczenie.
Usuwanie Zanieczyszczeń w Gazie Ziemnym
Strumienie gazu ziemnego zawierają zanieczyszczenia w postaci związków siarki, siarkowodoru, CO2, rtęci oraz węglowodorów ciężkich. Usuwanie tzw. zakwaszających zanieczyszczeń znajdujących się w gazie ziemnym jest niezbędne, zwłaszcza w przypadku komercyjnych zastosowań przemysłowych. Gazy kwaśne, takie jak siarkowodór (również inne związki siarki) i dwutlenek węgla muszą zostać usunięte w celu spełnienia norm środowiskowych, zdrowotnych i bezpieczeństwa.
Znaczenie Usuwania Siarkowodoru
Usuwanie gazowego siarkowodoru ma kluczowe znaczenie ze względu na zdrowie, bezpieczeństwo, środowisko i korozję urządzeń, takich jak silniki gazowe, kotły i rurociągi. Gazy te są szkodliwe, a nawet trujące, a w przypadku zatrucia wymagane jest leczenie. Dodatkowo tak zanieczyszczone gazy, w obecności wody, są wyjątkowo korozyjne i mogą powodować przedwczesne uszkodzenia rurociągów, zbiorników ciśnieniowych i zaworów.
Przeczytaj także: Definicja i pomiar filtracji kłębuszkowej
Proces Osuszania Gazu Ziemnego
Jednym z najważniejszych etapów jest proces osuszania, który eliminuje wilgoć zawarta w gazie ziemnym. Obecność wilgoci może prowadzić do powstawania hydratów, które negatywnie wpływają na drożność rur, a także przyśpiesza korozję.
Metody Osuszania Gazu
Najczęściej stosowana metoda to osuszanie za pomocą TEG. W tej metodzie stosuje się glikol trietylenowy (TEG). Gaz przechodzi przez kolumnę absorpcyjną, para wodna w nim zawarta absorbuję się w glikolu. Surowy gaz przepływa w przeciwprądzie przez kolumnę wypełnioną stałym adsorbentem, takim jak sito molekularne, żel krzemionkowy czy chlorek wapnia (metoda tabletkowa). Woda zawarta w gazie ziemnym adsorbuje sie na powierzchni cząstek złoża.
Instalacje Osuszania Gazu
Mokry gaz doprowadza się do instalacji osuszania. Wchodzi on do jednego z dwóch adsorberów od dołu. Podczas przepływu strumienia gazu przez materiał sorpcyjny wilgoć z gazu ziemnego adsorbuje się na powierzchni złoża adsorpcyjnego. Osuszony gaz odbiera się na górze aparatu. Zastosowanie w instalacjach osuszania gazu dwóch przemiennie działających kolumn adsorpcyjnych pozwala na przełączenia na drugi aparat w momencie zużycia złoża i pierwszym z nich. Do regeneracji złoża wykorzystuje się część strumienia mokrego lub osuszonego gazu i doprowadza się go od góry aparatu.
Gaz w celu ogrzania do odpowiedniej temperatury przechodzi przez grzałkę. Następnie, gaz ten jest wprowadzany od góry adsorbera, powodując desorpcję pary wodnej ze złoża, powodując jego regenerację. Gaz z wodą przechodzi następnie do wymiennika ciepła, w którym chłodzi się do odpowiedniej temperatury. Następnie wraca ponownie do głównej linii na wlocie do adsorbera (w którym zachodzi osuszanie).
Zaprojektowana przez Chemtech instalacja osuszania gazu ziemnego jest przystosowana do pracy na zewnątrz oraz w 2 strefie zagrożenia wybuchem EX/ATEX. Wymagało to doboru odpowiedniego oprzyrządowania AKPiA, zaworów oraz urządzeń elektrycznych np.
Przeczytaj także: Webber AP8400 - wymiana filtrów
Demistery i Filtroseparatory
W technologii wydobycia, transportu i magazynowania gazu ziemnego powszechnym zagadnieniem jest usuwanie fazy ciekłej ze strumienia sprężonego gazu. Pierwszym etapem obróbki gazu jest usunięcie tzw. wody złożowej wraz z towarzyszącymi jej zanieczyszczeniami mechanicznymi. Większe efektywności uzyskuje się stosując pionowy lub poziomy zbiornik zaopatrzony w demister wykonany z dzianiny stalowej lub syntetycznej.
Firma ChemTech dysponuje niezbędna wiedzą do optymalnego doboru wielkości i rodzaju wkładu demisterów. Wkłady demisterów są wykonywane z reguły ze stali kwasowych 304 lub 316. W przypadku korozyjnego środowiska kwasów lub solanki zastosowanie znajdują wkłady wykonane z materiałów syntetycznych: polipropylenu, tarflenu, ETFE PVDF. Szczególne uznanie, prawdopodobnie ze względów historycznych, zdobyły w Polsce demistery z tarflenu.
Filtroseparatory i Koalescencja
Usuwanie śladowych ilości cieczy (glikole, alkohole, woda, olej) z gazu ziemnego, występujących w postaci mgły, dokonuje się przy pomocy tzw. filtrosepratorów wyposażonych w wysoko wydajne wkłady świecowe koalescencyjne (typu coalescer). Są to z reguły zbiorniki pionowe, z przepływem przez świece filtracyjne (coalescery) od wewnątrz do zewnątrz, jednak spotyka się również konstrukcje poziome z przepływem przez świece filtracyjne od zewnątrz do wewnątrz.
Firma ChemTech posiada w ofercie szeroką gamę wkładów koalescencyjnych zgodnych ze standardem SeprasolTM (Seprasol jest zarejestrowanym znakiem firmy Pall) oraz Peco i Facet. Jego główną funkcją jest umożliwienie szybkiej i wydajnej separacji mieszanki ciecz-ciecz poprzez wykorzystanie zjawiska koalescencji. Proces koalescencji odnosi się do łączenia się kilku cząstek fazy rozproszonej w jedną, większą jednostkę.
Zastosowanie Koalescerów
W dzisiejszym przemyśle filtracyjnym, koalescery są kluczowymi elementami w procesach separacji faz ciekłych. Ich konstrukcja oparta na specjalnych materiałach, takich jak pleciona siatka czy włókniste struktury, umożliwia skuteczne usuwanie małych kropel cieczy z mieszanin, co jest istotne w różnych gałęziach przemysłu.
Przeczytaj także: Optymalne rozcieńczenie bimbru
Proces Koalescencji Wykorzystują zjawisko łączenia cząsteczek w pojedynczą jednostkę. Filtr umożliwia scalanie płynnych cząsteczek, które spływają do dolnej części obudowy filtra, gdzie są gromadzone i odprowadzane. Cząsteczki stałe zatrzymywane są we wkładzie filtra.
Zastosowania Filtrów Koalescencyjnych
Oczyszczanie gazu ziemnego, sprężonego powietrza i innych mediów w przemyśle chemicznym, petrochemicznym, górnictwie ropy i gazu, przepompowniach oraz magazynach gazu ziemnego. Wykorzystywane również do rozdziału układów dwuskładnikowych, takich jak emulsje, piany, aerozole i zawiesiny.
Stopień Filtracji i Wpływ na Ciśnienie
W zależności od wymaganego stopnia filtracji występują jako filtry zgrubne lub filtry dokładne. Zwiększenie ilości cząsteczek na filtrze prowadzi do wzrostu spadku ciśnienia i maleje wydajność. Dlatego parametry filtra powinny być dostosowane do konkretnego zastosowania.
Filtry koalescencyjne są kluczowe w separacji układów dwuskładnikowych, a także w przemyśle produkcyjnym, gdzie umożliwiają skuteczną separację emulsji, piany, aerozolu oraz zawiesin. Filtroseparatory i demistery również wykorzystują zjawisko koalescencji.
Substancje Chemiczne Wspomagające Oczyszczanie Gazu Ziemnego
Wśród substancji chemicznych wspomagających proces oczyszczania gazu ziemnego wyróżniamy m.in. stosowane w absorpcji chemicznej aminy (hydroksyaminy tj. wodne roztwory etanoloaminy (MEA), dietanoloaminy (DEA), diizopropyloaminy (DIPA), diglikoloaminy (DGA) oraz N-metylodie- tanoloaminy (MDEA)). To także inne związki chemiczne różne od amin (m.in. N-Metylopirolidon; mieszanina eterów dimetylowych glikolu polietylenowego; mieszanina glikolu polietylenowego i eterów metyloizopropylowych), stosowane w absorpcji fizycznej.
Zastosowania Substancji Chemicznych
Jeśli chodzi natomiast o zastosowania, to uwzględnić warto instalacje osuszania gazu, usuwania zanieczyszczeń i odwadniania gazów kwaśnych. Uwzględniając substancje chemiczne stosowane przy wieloetapowej obróbce gazu przewiduje się, że w kolejnych latach to segment amin zajmie dominującą rolę na tym rynku, zarówno pod względem wartości, jak i wielkości.
Aparatura Pomiarowa w Przemyśle Gazowym
Aparatura pomiarowa w przemyśle rafineryjno-gazowym funkcjonuje w trudnych warunkach pracy. Aparatura obiektowa wyposażona w najnowocześniejszą technologię skraca czas uruchomienia, pozwala uniknąć nieprzewidzianych przestojów i zapewnia najwyższą dyspozycyjność instalacji.
Pomiar Temperatury
Precyzyjny pomiar temperatury odgrywa istotną rolę w stacjach przeróbki gazu. Różnice temperatur między gazem ziemnym a aminą / glikolem, które wchodzą do kontaktora w jednostkach słodzenia i odwadniania gazu, większe od określonych wartości granicznych, powodują kondensację gazu, wytwarzanie piany i straty. Poza tym, detekcja osadów wymaga wiarygodnego pomiaru temperatury na ściankach wymiennika ciepła.
Pomiary Przepływu Cieczy Kriogenicznych
Pomiary przepływu cieczy kriogenicznych w stacji skraplania LNG niosą ze sobą wyzwania związane z przepływem dwufazowym. Innowacyjne przepływomierze masowe Coriolisa to unikatowe rozwiązanie dla aplikacji pomiaru przepływu mediów zawierających gazy. Przepływomierze wirowe to wszechstronne urządzenia w instalacjach LNG, zarówno do pomiaru przepływu cieczy, jak i gazów.
Przepływomierz wirowy produkcji Endress+Hauser stanowi doskonały wybór ze względu na wysoką dokładność przy małych wartościach przepływów, odporność na szoki temperaturowe i wibracje, oraz możliwość pomiaru wieloparametrowego (ciśnienia i temperatury).
Systemy Oczyszczania Powietrza BION
Obudowa z dostępem bocznym (SAH) to samodzielny system oczyszczania powietrza przeznaczony do usuwania cząstek stałych, a także gazów powodujących korozję, gazów zapachowych lub zanieczyszczeń powietrza w pomieszczeniach. Konstrukcja SAH współpracuje zarówno z modułami BION PP-12, jak i PP-18, dzięki czemu idealnie nadaje się do szorowania większych pomieszczeń (wysoki przepływ powietrza) o niskim lub średnim poziomie zanieczyszczeń.
Jednostki z nadciśnieniowe i recyrkulacyjne są przeznaczone do ochrony kontrolowanych środowisk zawierających wrażliwą elektronikę oraz sprzęt elektryczny lub medyczny przed szkodliwymi gazami korozyjnymi. Obie jednostki są przeznaczone do instalacji wewnątrz kontrolowanej przestrzeni jako samodzielne szafy i oferują dwie unikalne opcje. Jednostka nadciśnieniowa zapewnia zarówno czyste powietrze, nadciśnienie w kontrolowanym środowisku, jak i recyrkulację i oczyszczanie powietrza już istniejącego w kontrolowanej przestrzeni.
Konstrukcja DBS obejmuje wiele pionowo upakowanych złóż mediów, aby wyeliminować obejście zanieczyszczeń i zwiększyć wydajność usuwania.
tags: #filtracja #gazu #ziemnego #proces
