مراحل شیرین سازی گاز
چاه هاي گازي :
فشارگازدرمخازن زيرزميني برحسب نوع مخازن متفاوت است.گاهي اين فشار تا چندين صد اتمسفرميرسد.گاز بصورت طبيعي به جهات مختلف(حرارت-فشار -مايعات مختلف)قابل استفاده صنعتي و مصارف خانگي نمي باشد.براي اينكه گازطبيعي بصورت تجاري قابل استفاده گرددانجام يك سري عمليات شيميايي فيزيكي از قبيل جداسازي مايعات گازي واب وناخالصيهاوپايين اوردن فشار ضروري است.
تلمبه هاي تزريق مواد شيميايي:
در سر چاه يك ماده باز دارنده خوردگي تزريق ميشود تا با تشكيل يك لايه فيلم مانند روي جداره لوله مانع از اثرنا خالصيهاي گاز روي لوله هاي داخل چاه و خطوط انتقال شود.همچنين براي جلوگيري از يخ زدن مايعات و تشكيل جامدات و هيدرات به خطوط انتقال –گلايكول- تزريق مي شود.
ظروف تفكيك تحت فشار :
براي هر چاه يك مخزن افقي تحت فشار بنام جدا كننده سرچاه (wellhead gas separator ) نصب شده و مرحله اول جداسازي گاز از مايعات در اين مخازن انجام ميگردد.و سپس گاز اين مخازن توسط خط لوله ( 48 in ) به پالايشگاه وارد مي شود
واحد شيرين سازي :
اغلب گازهاي طبيعي كه از ميدانهاي مختلف استخراج مي شوند حاوي گازهاي اسيدي هستند .
( H2O , CO2 ) با بخار اب همراه گاز تحت شرايطي توليد اسيد مي كنند .در مرحله انتقال گاز از چاه ها مقداري مواد شيميايي به گاز تزريق مي شود.
كه مانع از اثراين گازهاي اسيدي بر جدار لوله ها و ساير تاسيسات مي گردد.از ديگر نا خالصيهاي اين حوزه ها ي گازي مر كاپتانها ( RSH ) مي باشند .كه مي بايست جدا سازي شوند
در ادامه مسير گاز سپس وارد برج جذب ( absorber ) تحت فشار ( 78 bar ) و دماي ( 22 c ) و با انشعاب ( 24 in ) از قسمت پايين برج وارد مي شود .
واز قسمت بالاي برج توسط يك لوله ( 8 in ) دي اتانول آمين به منظور جذب گازهاي اسيدي ( CO2 , H2O ) روي گاز ريخته مي شود و گاز را شستشو مي دهد .
.اين برج داراي32 سيني است كه از جنس فولاد مي باشد .آمين در جهت رو به پايين خود گاز هاي اسيدي را جذب مي كند واز قسمت پايين برج آمين غني شده
( rich amin ) خارج مي گردد.كه لزوم ورود آمين به اين برج دارا بودن فشاري بيشتر از فشار گاز ودماي كمتر است .( طبق رابطه عكس دما و فشار ) . و اما گاز شيرين پس از خروج از بالاي برج جذب وارد مخزن كوچكي در مجاورت خود مي گردد تا اگر آمين همراه گاز خارج شده باشد در انجا ته نشين گردد و سپس گاز براي گرفتن مر كاپتانها به برج مراكس فرستاده مي شود .
فرايند مراكس :
در اين فرايند گاز در ( 3) مرحله با سود سوز آور و اب شستشو داده مي شود.
بر ج مراكس از سه قسمت تشكيل شده است و حاوي 33 سيني از نوع
( valve tray ) مي باشد.
در مرحله اول كه شامل 15 سيني از برج مي باشد گاز با سود 10 در صد شستشوي اوليه داده ميشود به اين صورت كه گاز از پايين به طرف بالا در حركت است و توسط سودي كه از بالاي هر طبقه بطرف پايين در حركت است شستشو داده مي شود.
گاز سپس به قسمت دوم برج كه آنهم شامل 15 سيني است وارد مي شود در اينجا سود 20 درصد كه مخلوط با كاتاليست مراكس مي باشد توسط تلمبه از پايين مخزن سود مجاور برج گرفته و روي سيني 30 ام مي ريزد.با حركت گاز به طرف بالا و حركت سود ومراكس به طرف پايين گاز از تمام تركيبات گوگردي و مركاپتانها عاري شده كه اين مواد در محلول باقي ميمانند
قسمت سوم برج شامل 3 سيني است كه هدف از از ايجاد ان حذف مواد احتمالي از گاز مي باشد .در اين مرحله گاز با اب توسط تلمبه اي به قسمت فو قاني برج ريخته مي شود و شستشو مي گردد و سود احتمالي ان كه ممكن است با گاز خارج گردد گرفته شده ودر نهايت گاز خارج شده از اين برج كاملا شيرين بوده و تنها رطوبت موجود در ان است كه مي با يست انرا از گاز خارج كرد.
واحدهاي احيا سود و مراكس :
سودهاي مصرفي در هر طبقه برج توسط مخازني خاص نگهداري مي شوند كه براي جلوگيري از نفوذ هوا و بخارات اب قسمت بالاي اين دو مخزن با گاز تصفيه شده . درفشار معيني نگهداري مي شود .
هدف از ايجاد واحد احياي سود تبديل سودهاي اشباع از مركاپتانها ( caustic ) به سودي كه قابل مصرف در برج مراكس است مي باشد.
مركاپتانهاي موجود در گاز طبيعي كاملا در محلول سود سوز اور جذب شده و طبق واكنش دو طرفه زير تركيب مي شوند
2 RSH + 2 NAOH ----------- 2 NARS + 2 H2O
پايين بودن دماي محيط واكنش و همچنين بالا بودن غلظت سود مصرفي واكنش را به سمت راست متمايل مي نمايد .
مركاپتانهاي سديم حاصل را مي توان با اكسيژن هوا به دي سولفايدتبديل كرد و سود مصرفي را دوباره احيا نمود و طبق فرمول موازنه اي خواهيم داشت
( 2 NASR + ½ O2 + H2O ----- 2 NAOH + RSSR ) .
در فعل و انفعال فوق مركاپتانها به داي سولفايد تبديل شده و هيدروژن ازاد شده با اكسيژن هوا توليد اب مي نمايد
( 2 RSH + ½ O2 ------------ RSSR + H2O ) .
اب حاصله غلظت سود سوز اور احيا شده را به تدريج پايين مي اورد .و براي اينكه اكسيد شدن فوق در مدت زمان كوتاهي انجام شود . از كاتا ليزور مراكس كه از تركيبات گروه اهن تشكيل شده و مخخف عبارت ( oxidation mercaptan )
مي باشد استفاده مي شود.
عمل جذب مركاپتانها در برج تماس مراكس ( merox contactor ) كه در واحد شيرين سازي گاز قرار دارد انجام مي شود .
برج تماس تماس مراكس از سه قسمت مجزا تشكيل شده است . در اين مرحله بجز مركاپتانها – گازهاي اسيدي باقي مانده در گاز شيرين طبق فعل و انفعال زير باسود سوزاور تركيب مي شوند
( H2S + 2 NAOH ------------NA2S + 2 H2O )
CO2 + 2 NAOH ---------- CO3NA2 + H2O ) )
سولفور سديم و كربنات سديم حاصله به تدريج از بخش تحتاني برج همراه با سود سوز اور رقيق شده تخليه مي شود . و سود سوزاور تازه جايگزين ان مي شود .
گاز طبيعي شيرين كه اكنون فاقد ( H2S , CO2 ) است پس از عبور از بخش تحتاني وارد بخش مياني برج گشته و در اين قسمت با محلولي كه از اختلاط كاتاليزور مراكس و سود سوز اور حاصل شده درتماس مستقيم قرار مي گيرد .
گاز حاصل پس از شستشو با اب در بخش فوقاني برج از ان جدا مي گردد
( مركاپتانهاي موجود در گاز طبيعي اكثرا مركاپتانهاي سبك مي باشند ).
محلول سود سوز اور بخش مياني برج پس از جذب مر كاپتانها از انتهاي اين بخش خارج گشته و خوراك واحد احيا مراكس را تشكيل مي دهد كه در مخزن
(caustic surge drum ) جمع اوري مي گردد .
به محلول سود سوز اور فوق كه حاوي كاتاليزور مراكس و مر كاپتيد سديم مي باشد .
پس از خروج از مخزن و گرم شدن در گرمكن ( caustic header ) مقدار لازم هوا تزريق مي شود . عمل اكسيداسيون مركاپتيد سديم موجود در برج اكسيد كننده
( oxidiser ) انجام مي شود .در اين برج در حظور كاتاليزور مراكس مركاپتيد سديم موجود در محلول سود سوزاور اكسيد شده و به داي سولفايد تبديل گشته و
سود سوز اور بصورت محلول در اب طبق فرمول زير ازاد مي شود
( 2 NASR + ½ O2 + H2O ---------- 2 NAOH + RSSR)
مخلوط داي سولفايد و سود كه از بالاي برج اكسيد كننده خارج مي شود پس از عبور از جدا كننده هوا و جدا شدن هواي اضافي وارد جدا كننده هاي داي سولفايد مي شود در اين مخزن داي سولفايد و محلول سود سوز اور بعلت اختلاف وزن مخصوص از يكديگر جدا مي شوند كه داي سولفايد از بالاي مخزن جدا كننده خارج شده و به كوره سوزاندن سيالات زائد ارسال مي شود .
چاه هاي گازي :
فشارگازدرمخازن زيرزميني برحسب نوع مخازن متفاوت است.گاهي اين فشار تا چندين صد اتمسفرميرسد.گاز بصورت طبيعي به جهات مختلف(حرارت-فشار -مايعات مختلف)قابل استفاده صنعتي و مصارف خانگي نمي باشد.براي اينكه گازطبيعي بصورت تجاري قابل استفاده گرددانجام يك سري عمليات شيميايي فيزيكي از قبيل جداسازي مايعات گازي واب وناخالصيهاوپايين اوردن فشار ضروري است.
تلمبه هاي تزريق مواد شيميايي:
در سر چاه يك ماده باز دارنده خوردگي تزريق ميشود تا با تشكيل يك لايه فيلم مانند روي جداره لوله مانع از اثرنا خالصيهاي گاز روي لوله هاي داخل چاه و خطوط انتقال شود.همچنين براي جلوگيري از يخ زدن مايعات و تشكيل جامدات و هيدرات به خطوط انتقال –گلايكول- تزريق مي شود.
ظروف تفكيك تحت فشار :
براي هر چاه يك مخزن افقي تحت فشار بنام جدا كننده سرچاه (wellhead gas separator ) نصب شده و مرحله اول جداسازي گاز از مايعات در اين مخازن انجام ميگردد.و سپس گاز اين مخازن توسط خط لوله ( 48 in ) به پالايشگاه وارد مي شود
واحد شيرين سازي :
اغلب گازهاي طبيعي كه از ميدانهاي مختلف استخراج مي شوند حاوي گازهاي اسيدي هستند .
( H2O , CO2 ) با بخار اب همراه گاز تحت شرايطي توليد اسيد مي كنند .در مرحله انتقال گاز از چاه ها مقداري مواد شيميايي به گاز تزريق مي شود.
كه مانع از اثراين گازهاي اسيدي بر جدار لوله ها و ساير تاسيسات مي گردد.از ديگر نا خالصيهاي اين حوزه ها ي گازي مر كاپتانها ( RSH ) مي باشند .كه مي بايست جدا سازي شوند
در ادامه مسير گاز سپس وارد برج جذب ( absorber ) تحت فشار ( 78 bar ) و دماي ( 22 c ) و با انشعاب ( 24 in ) از قسمت پايين برج وارد مي شود .
واز قسمت بالاي برج توسط يك لوله ( 8 in ) دي اتانول آمين به منظور جذب گازهاي اسيدي ( CO2 , H2O ) روي گاز ريخته مي شود و گاز را شستشو مي دهد .
.اين برج داراي32 سيني است كه از جنس فولاد مي باشد .آمين در جهت رو به پايين خود گاز هاي اسيدي را جذب مي كند واز قسمت پايين برج آمين غني شده
( rich amin ) خارج مي گردد.كه لزوم ورود آمين به اين برج دارا بودن فشاري بيشتر از فشار گاز ودماي كمتر است .( طبق رابطه عكس دما و فشار ) . و اما گاز شيرين پس از خروج از بالاي برج جذب وارد مخزن كوچكي در مجاورت خود مي گردد تا اگر آمين همراه گاز خارج شده باشد در انجا ته نشين گردد و سپس گاز براي گرفتن مر كاپتانها به برج مراكس فرستاده مي شود .
فرايند مراكس :
در اين فرايند گاز در ( 3) مرحله با سود سوز آور و اب شستشو داده مي شود.
بر ج مراكس از سه قسمت تشكيل شده است و حاوي 33 سيني از نوع
( valve tray ) مي باشد.
در مرحله اول كه شامل 15 سيني از برج مي باشد گاز با سود 10 در صد شستشوي اوليه داده ميشود به اين صورت كه گاز از پايين به طرف بالا در حركت است و توسط سودي كه از بالاي هر طبقه بطرف پايين در حركت است شستشو داده مي شود.
گاز سپس به قسمت دوم برج كه آنهم شامل 15 سيني است وارد مي شود در اينجا سود 20 درصد كه مخلوط با كاتاليست مراكس مي باشد توسط تلمبه از پايين مخزن سود مجاور برج گرفته و روي سيني 30 ام مي ريزد.با حركت گاز به طرف بالا و حركت سود ومراكس به طرف پايين گاز از تمام تركيبات گوگردي و مركاپتانها عاري شده كه اين مواد در محلول باقي ميمانند
قسمت سوم برج شامل 3 سيني است كه هدف از از ايجاد ان حذف مواد احتمالي از گاز مي باشد .در اين مرحله گاز با اب توسط تلمبه اي به قسمت فو قاني برج ريخته مي شود و شستشو مي گردد و سود احتمالي ان كه ممكن است با گاز خارج گردد گرفته شده ودر نهايت گاز خارج شده از اين برج كاملا شيرين بوده و تنها رطوبت موجود در ان است كه مي با يست انرا از گاز خارج كرد.
واحدهاي احيا سود و مراكس :
سودهاي مصرفي در هر طبقه برج توسط مخازني خاص نگهداري مي شوند كه براي جلوگيري از نفوذ هوا و بخارات اب قسمت بالاي اين دو مخزن با گاز تصفيه شده . درفشار معيني نگهداري مي شود .
هدف از ايجاد واحد احياي سود تبديل سودهاي اشباع از مركاپتانها ( caustic ) به سودي كه قابل مصرف در برج مراكس است مي باشد.
مركاپتانهاي موجود در گاز طبيعي كاملا در محلول سود سوز اور جذب شده و طبق واكنش دو طرفه زير تركيب مي شوند
2 RSH + 2 NAOH ----------- 2 NARS + 2 H2O
پايين بودن دماي محيط واكنش و همچنين بالا بودن غلظت سود مصرفي واكنش را به سمت راست متمايل مي نمايد .
مركاپتانهاي سديم حاصل را مي توان با اكسيژن هوا به دي سولفايدتبديل كرد و سود مصرفي را دوباره احيا نمود و طبق فرمول موازنه اي خواهيم داشت
( 2 NASR + ½ O2 + H2O ----- 2 NAOH + RSSR ) .
در فعل و انفعال فوق مركاپتانها به داي سولفايد تبديل شده و هيدروژن ازاد شده با اكسيژن هوا توليد اب مي نمايد
( 2 RSH + ½ O2 ------------ RSSR + H2O ) .
اب حاصله غلظت سود سوز اور احيا شده را به تدريج پايين مي اورد .و براي اينكه اكسيد شدن فوق در مدت زمان كوتاهي انجام شود . از كاتا ليزور مراكس كه از تركيبات گروه اهن تشكيل شده و مخخف عبارت ( oxidation mercaptan )
مي باشد استفاده مي شود.
عمل جذب مركاپتانها در برج تماس مراكس ( merox contactor ) كه در واحد شيرين سازي گاز قرار دارد انجام مي شود .
برج تماس تماس مراكس از سه قسمت مجزا تشكيل شده است . در اين مرحله بجز مركاپتانها – گازهاي اسيدي باقي مانده در گاز شيرين طبق فعل و انفعال زير باسود سوزاور تركيب مي شوند
( H2S + 2 NAOH ------------NA2S + 2 H2O )
CO2 + 2 NAOH ---------- CO3NA2 + H2O ) )
سولفور سديم و كربنات سديم حاصله به تدريج از بخش تحتاني برج همراه با سود سوز اور رقيق شده تخليه مي شود . و سود سوزاور تازه جايگزين ان مي شود .
گاز طبيعي شيرين كه اكنون فاقد ( H2S , CO2 ) است پس از عبور از بخش تحتاني وارد بخش مياني برج گشته و در اين قسمت با محلولي كه از اختلاط كاتاليزور مراكس و سود سوز اور حاصل شده درتماس مستقيم قرار مي گيرد .
گاز حاصل پس از شستشو با اب در بخش فوقاني برج از ان جدا مي گردد
( مركاپتانهاي موجود در گاز طبيعي اكثرا مركاپتانهاي سبك مي باشند ).
محلول سود سوز اور بخش مياني برج پس از جذب مر كاپتانها از انتهاي اين بخش خارج گشته و خوراك واحد احيا مراكس را تشكيل مي دهد كه در مخزن
(caustic surge drum ) جمع اوري مي گردد .
به محلول سود سوز اور فوق كه حاوي كاتاليزور مراكس و مر كاپتيد سديم مي باشد .
پس از خروج از مخزن و گرم شدن در گرمكن ( caustic header ) مقدار لازم هوا تزريق مي شود . عمل اكسيداسيون مركاپتيد سديم موجود در برج اكسيد كننده
( oxidiser ) انجام مي شود .در اين برج در حظور كاتاليزور مراكس مركاپتيد سديم موجود در محلول سود سوزاور اكسيد شده و به داي سولفايد تبديل گشته و
سود سوز اور بصورت محلول در اب طبق فرمول زير ازاد مي شود
( 2 NASR + ½ O2 + H2O ---------- 2 NAOH + RSSR)
مخلوط داي سولفايد و سود كه از بالاي برج اكسيد كننده خارج مي شود پس از عبور از جدا كننده هوا و جدا شدن هواي اضافي وارد جدا كننده هاي داي سولفايد مي شود در اين مخزن داي سولفايد و محلول سود سوز اور بعلت اختلاف وزن مخصوص از يكديگر جدا مي شوند كه داي سولفايد از بالاي مخزن جدا كننده خارج شده و به كوره سوزاندن سيالات زائد ارسال مي شود .