كيفية اختيار المنخل الجزيئي المناسب لتجفيف الغاز الطبيعي

دائمًا ما يكون الغاز الطبيعي المستخرج من فوهات الآبار مشبعًا ببخار الماء. عندما يتم ضغط الغاز ونقله ومعالجته - خاصة في منشآت الغاز الطبيعي المسال (LNG) التي تعمل تحت درجة حرارة -160 درجة مئوية ، تصبح هذه الرطوبة خطرًا تشغيليًا خطيرًا. حتى الكميات الضئيلة من الماء يمكن أن تشكل هيدرات تسد خطوط الأنابيب ، وتسريع التآكل عند التعايش مع ثاني أكسيد الكربون أو H2S ، وتسبب انسدادًا في التجمد في المعدات المبردة.

 

على الرغم من أن أنظمة الجليكول وهلام السيليكا لها تطبيقاتها أيضًا ، فإن المناخل الجزيئية هي التكنولوجيا الوحيدة القادرة على تحقيق نقاط ندى خطوط الأنابيب المستقرة على نطاق واسع تحت -20 درجة مئوية أو متطلبات تغذية الغاز الطبيعي المسال (LNG) من < 0.1 جزء في المليون من الماء.

 

1. مبدأ الاختيار الأساسي: النخل الجزيئي

تعمل المناخل الجزيئية على مبدأ استبعاد الحجم: تدخل الجزيئات الأصغر من حجم المسام ويتم امتصاصها ، بينما تمر الجزيئات الأكبر من حجم المسام. ومع ذلك ، فإن حجم المسام ليس هو العامل المحدد الوحيد. القطبية الجزيئية لا تقل أهمية - الجزيئات القطبية للغاية مثل الماء يتم امتصاصها بسهولة أكبر من الجزيئات غير القطبية ، حتى عندما تكون أقطارها متشابهة.

 

حجم المسام النموذجي للمنخل الجزيئي من النوع A

اكتب	قطر المسام	الكاتيون المتوازن	مميزات
3 أ	0.3 نانومتر	ل+	كتلة الجزيئات أكبر من H2ا
4 ا	0.4 نانومتر	بالفعل+	تجفيف الغاز المشترك
5A	0.5 نانومتر	الذي - التي2+	الماء الممتز + ن-الألكانات CO2、 ح2س

 

2.اختيار النموذج: مطابقة الفتحة وفقا للتطبيق

بالنسبة لتجفيف الغاز الطبيعي والغاز الطبيعي المسال ، فإن النماذج الثلاثة التالية لها أهمية عملية:

2.1 3A المنخل الجزيئي - المفضل للغاز الطبيعي المسال وتيارات الغاز الغنية بالهيدروكربونات

الفتحة: 3 Å - تسمح لجزيئات الماء (بقطر حركي يبلغ 2.65 Å تقريبًا) بالدخول ، مع منع جزيئات الهيدروكربون الأكبر مثل الإيثيلين والإيثان والبروبان والبيوتان.

لماذا هذا مهم: أثناء عملية التجفيف لغاز تغذية الغاز الطبيعي المسال ، يتنافس امتزاز الهيدروكربون المشترك مع جزيئات الماء للمواقع النشطة ، مما يقلل من قدرة امتصاص الماء. أثناء عملية التجديد ذات درجة الحرارة العالية (250-320 درجة مئوية) ، سوف تتكسر الهيدروكربونات الممتصة وتشكل رواسب الكربون ، مما يتسبب في تعطيل دائم للمنخل الجزيئي.

المزايا الرئيسية من 3A المنخل الجزيئي تطبق على LNG هي:

* تحقيق نقطة ندى منخفضة للغاية أقل من -70 درجة مئوية لتلبية مواصفات تغذية الغاز الطبيعي المسال ؛

* بالمقارنة مع 4A ، يتم تقليل الامتزاز المشترك للهيدروكربونات بنسبة 30-40 ٪ ؛

* تقليل خطر تكسير الهيدروكربونات أثناء عملية التجديد ؛

* عمر خدمة أطول في تيارات الغاز الغنية بالهيدروكربونات.

 

فيما يلي ظروف التشغيل الموصى بها لـ 3A:

* المعالجة المسبقة للغاز الطبيعي المسال (غاز التغذية لوحدة التسييل)

* تدفق الغاز الطبيعي الذي يحتوي على مكونات هيدروكربونية عالية C3 +

* تجفيف الأوليفين (الإيثيلين ، البروبيلين)

* المنصات البحرية مع تكاليف الطاقة المتجددة باهظة الثمن

 

2.2 اختيار معايير تجفيف الغاز الطبيعي لخط أنابيب المنخل الجزيئي 4A

حجم المسام: 4 Å - يمتص الماء بكفاءة مع إزالة كميات صغيرة من ثاني أكسيد الكربون₂، الأمونيا ، وهكذا₂.

مجال التقديم:

* خط أنابيب الغاز الطبيعي الجفاف ، نقطة الندى الهدف -10 درجة مئوية إلى -20 درجة مئوية

* محطة تجميع الغاز ومحطة ضغط

* جفاف غاز البترول المسال (LPG)

* معالجة الغاز الطبيعي التقليدية مع متطلبات الرطوبة منخفضة

قيود مهمة: في تيارات الغاز التي تحتوي على هيدروكربونات عالية C3 + ثقيلة ، ستشارك المناخل الجزيئية 4A في امتصاص هذه الجزيئات الهيدروكربونية. أثناء عملية التجديد ، سوف يتصدعون ويشكلون رواسب الكربون ، مما يقلل تدريجياً من قدرة الامتزاز.

قاعدة الاختيار الأساسية: إذا كان تدفق الهواء الخاص بك يحتوي على أكثر من كميات ضئيلة من الهيدروكربونات C3 + ، حتى بالنسبة لتطبيقات خطوط الأنابيب ، فإن 3A هو الخيار الأفضل من الناحية الفنية.

 

سيناريو التطبيق:

* تنقية الغاز الحيوي (إزالة متزامنة من H₂S والماء)

* نظام LNG صغير مع وظيفة إزالة الشحوم المتكاملة

* تنقية الهيدروجين

تتطلب حالة العمل الجفاف المتزامن والإزالة المحدودة للغازات الحمضية في طبقة سرير واحدة.

شرح حول الاستبدال: 5A لا يمكن أن تحل تماما محل 4A لمعظم تطبيقات تجفيف الغاز. على الرغم من أن 5A يمكن أن تمتص الماء ، إلا أن حجم المسام الأكبر قد يمتص الجزيئات الأخرى في وقت واحد ، مما قد يقلل من كفاءة الامتزاز ونقاء غاز المنتج. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب إزالة انتقائية للماء دون امتصاص مشترك للهيدروكربونات أو الغازات الحمضية ، لا يزال 3A أو 4A خيارًا مناسبًا.

سيناريوهات التطبيق	يوصي نوع	السبب
الغاز الطبيعي المسال المبردة	3 أ	منع الامتزاز المشترك الهيدروكربون وترسب الكربون
غاز الأنابيب	4 ا	الكفاءة الاقتصادية
غاز خط أنابيب يحتوي على هيدروكربونات ثقيلة	3 أ	منع تكسير الهيدروكربون أثناء عملية التجديد
الغاز الحيوي ، الكبريتيدات	5A أو 13X	طبقة سرير واحدة تزيل نوعين من الملوثات
الهواء قبل تنقية	13X	الامتزاز الفعال لثاني أكسيد الكربون مع حجم مسام أكبر

 

لا يمكن لطريقة الفحص الجزيئي الصحيحة أن تقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة التشغيلية أثناء جفاف الغاز الطبيعي فحسب ، بل يمكنها أيضًا إطالة عمر المعدات بشكل فعال وتجنب مخاطر السلامة الناجمة عن تجميد الهيدرات وانسدادها. مرحبا بكم في الاتصال بنا في أي وقت للحصول على الحلول التقنية.