بررسی حلالهای مورد استفاده در شیرین سازی گاز ترش
فهرست مطالب
عنوان صفحه
مقدمه
خلاصه
فصل اول – لزوم شیرین سازی گاز ترش 1
لزوم شیرین سازی گاز ترش 3
سولفید هیدروژن 3
دی اکسید کربن 4
مرکاپتانها ( RSH ) 4
سولفید کربنیل و دی سولفید کربن 4
مشخصات استاندارد گاز طبیعی 5
تولید گوگرد 6
فرآیندهای شیرین سازی گاز ترش 7
فصل دوم – شیرین سازی گاز 11
شیرین سازی گاز بوسیله آمین ها 12
آمین ها 12
آمین های الیفاتیک 14
حلالهای فرموله شده 14
عمل جذب گازهای اسیدی بوسیله آمین ها 14
منو اتانول آمین ( MEA ) 17
دی اتانول آمین ( DEA ) 18
تری اتانول آمین ( TEA ) 19
متیل دی اتانول آمین ( MDEA ) 20
حلالهای فرموله شده 25
مزایای استفاده از آمین ها 25
INET SEPARATOR 26
برج جذب ( Contactor ) 27
مخزن تبخیر ( Flash Tank ) 29
فیلتر 30
STRIPPER 31
محاسبات ساده تصفیه با آمین 33
فصل سوم – شیرین سازی گازها با حلالهای فیزیكی 36
حلال فیزیكی 38
فرآیند فلوئور ( Flour ) 42
فرآیند SELEXOL 44
مقایسه و انتخاب حلالهای فیزیكی 46
جذب انتخابی H2S 48
كاربرد حلالهای فیزیكی 49
فرآیند سولفونیل ( Sulfonil ) 51
فصل چهارم – شیرین سازی بوسیله كربناتها 53
فرآیند كربنات پتاسیم داغ ( H.P.C ) 54
نمودار فرآیند HPC 56
مشكلات عملیاتی 59
فرآیند ( G-V ) برای جذب CO2 60
فصل پنجم غربالهای مولكولی 62
عمل جذب سطحی 63
خصوصیات غربالهای مولكولی 66
غربالهای مولكولی مناسب برای شیرین سازی گازها 68
عملیات تصفیه با غربالهای مولكولی 70
پارامترهای موثر در عملكرد بستر جاذب 72
اصلاح فرآیند تصفیه با غربال مولكولی 74
فرآیند اكسید آهن اسفنجی 75
مشكلات عملیاتی 77
نتیجه 79
منابع 80
لغت و گاز طبیعی منابع ارزشمند و گرانبهای زیر زمینی هستند كه حداقل تا یكصد سال آینده به عنوان عمده ترین منابع انرژی در جهان باقی خواهند
ماند . در ایران به عنوان كشوری كه بیش از 10% كل مخازن نفت جهان و 13% كل مخازن گاز دنیا را داراست ، صنایع نفت و گاز و صنایع وابسته به آنها دارای اهمیت زیادی هستند و استفاده زیادی از آنها خواهد شد .
گاز طبیعی كه از زیر زمین تا سرچشمه بالا آورد ه می شود كاملا با گاز طبیعی مصرف كنندگان متفاوت است . اگر چه پردازش گاز طبیعی در بسیاری از جنبه ها ساده تر از پردازش و پالایش نفت خام است . اما به اندازه نفت پردازش آن قبل از استفاده توسط مصرف كنندگان ضروری است .
منبع گاز طبیعی هر چه كه باشد وقتی از نفت خام ( در صورت وجود ) جدا شد معمولا در تركیب با دیگر هیدروكربنها وجود دارد ( عمدتا اتان ، پروپان ، بوتان و پنتان ) به علاوه گاز طبیعی خام حاوی بخار آب ، سولفید هیدروژن ( H2S ) و دی اكسید كربن ( O2 H ) هلیوم ( He ) نیتروژن ( N2 ) و دیگر اجزاست پردازش گاز طبیعی شامل جداسازی تمام هیدروكربنها و مایعات مختلف از گاز طبیعی خالص است .
با اینكه در مراحل تصفیه و پالایش ، اتان ، پروپان ، بوتان و پنتان باید از گاز طبیعی جدا شوند اما این بدین معنا نیست كه آنها ضایعات هستند ، در واقع ، هیدروكربنهای همراه كه تحت عنوان« ضایعات گاز طبیعی » شناخته می شوند ( NGL ) یا ( NATUVAL GASLIDS ) می توانند با محصولات حاصل از پردازش گاز طبیعی بسیار ارزشمند می باشند .
علاوه بر جداسازی آب ، نفت و NGL های دیگر یكی از مهمترین قسمت های پردازش گاز شامل جداسازی CO2 و H2S است . گاز طبیعی بعضی از چاههاحاوی مقادیر مهمی از هیدروژن سولفورو دی اكسید كربن است . این گاز طبیعی به علت بوی زننده سولفور بیشتر « گاز ترش » نامیده می شود . گاز ترش غیر مطلوب است چون تركیبات سولفوری كه دارا می تواند بسیار مضر باشد حتی برای تنفس هم مرگ آوراست .
سولفوری كه در گاز طبیعی وجود دارد به شكل H2S است و معمولا اگر میزان H2S از 7-5 میلی گرم در هر متر مكعب گاز طبیعی بیشتر شود . گاز ترش نامیده می شود .
خلاصه
گاز طبیعی علاوه بر هیدروكربنها ممكن است حاوی تركیبات زیر نیز باشند :
سولفید هیدروژن ( H2S ) دی اكسید كربن ( CO2 ) آب ( H20 ) نیتروژن
( N2 ) سولفید كربنیل ( 30S ) مركاپتانها ( RSH ) دی اكسید گوگرد ( SO2 )
سولفید هیدروژن ( H2S ) و دی اكسید كربن ( CO2 ) با آب تولید اسید سولفوریك 9 اسید كربنیك می كند و به همین خاطر به آنها گازهای اسیدی گفته می شود . تعریف گاز ترش در مراجع مختلف كمی با هم فرق دارد و در اینجا ما به گازی كه مقدار تركیبات گوگردی و دی اكسید كربن آن بیش از حد مجاز یعنی 5-7 Mq میلی گرم در هر متر مكعب ( m3 ) باشد گاز ترش
می گوییم و برعكس اگر مقدار این تركیبات در حد مجاز باشد یعنی كمتر از 5-7 میلی گرم در هر متر مكعب باشد به آن گاز شیرین گفته می شود . بدین ترتیب شیرین سازی عملیاتی است كه طی آن تعداد تركیبات گوگردی و دی اكسید كربن گاز تا حد مجاز شان پایین آورده می شود و اگر چه بعضی از فرآیند های شیرین سازی گاز عمل خشك كردن را نیز انجام می دهند اما این تعریف شامل جداسازی آب نمی شود . فرآیند اولیه شیرین كردن گاز ترش بسیار به فرآیند نم زدایی گلایكول و جذب NGL شباهت دارد . اگر چه در این مورد از محلولهای آمین برای جدا كردن سولفید هیدروژن استفاده می شود كه به این فرآیند « فرایند آمین » می گویند و در 95% از شیرین كردن گازهای ترش بكار می رود . گاز ترش از میان یك برج حركت می كند كه دارای محلول آمین است .
تركیب این محلول بسیار به تركیب سولفور شباهت دارد و همان طوری كه گلایكول آب را جذب می كند ، سولفور نیز جذب می كند . دو محلول آمین اساسی وجود دارد كه در این فرآیند مورد استفاده قرار می گیرد :
1- مونواتانول آمین ( MEA ) 2- دی اتانول آمین ( DEA ) كه هر كدام از این تركیبات در شكل مایع تركیبات سولفور را از گاز طبیعی هنگام عبور جذب می كنند . گاز باقی مانده به راستی عاری از تركیبات سولفور است بنابراین آن ( گاز ) وضعیت ترش را از دست می دهد .
مثل فرآیند استخراج NGL و نم زادیی گلایكول محلول آمین استفاده شده
می تواند دوباره تولید شود (یعنی زمانی كه سولفور جذب شده جدا شود ) و به آن اجازه می دهد تا دوباره برای عمل آوری گازهای ترش بیشتر استفاده شود . اگر چه بیشتر شیرین سازی گاز ترش شامل فرآیند جذب آمین است امكان استفاده از جاذب های جامد مثل اسفنج های آهنی برای جدا سازی
دی اكسید كربن و سولفید نیز وجود دارد .
عملیات شیرین سازی گازهای ترش به صورت روشهای مختلفی انجام
می گیرد كه ما در این پروژه به بررسی حلالهای مورد استفاده در شیرین سازی گازهای ترش با استفاده از حلالهای فیزیكی و شیمیایی ( فرآیند های آمینی )و كربناتی و بسترهای جامد و كربناتها می پردازیم .
و با ارائه جداول و نمودارها و فرمولهای شیمیایی و واكنشها بیشتر به موضوع شیرین سازی گاز ترش می پردازیم . برای شیرین كردن گاز ترش از تركیبات گوگرد زا استفاده می شود مانند آمینها R-NH2 كه در صنعت سه نوع آمین بكار می رود .
1- MEA ( منواتانول آمین ) 2- DEA ( دی اتانول آمین ) 3- TEA ( تترا اتانول آمین ) كه محلولهای DEA , MEA كاربرد بیشتری دارند و بهره خوبی دارند