منشأة معالجة الغاز الطبيعي

تتعدد طرق ترتيب وحدة معالجة وحدات المعالجة المختلفة المستخدمة في معالجة الغاز الطبيعي الخام. ويعطي مخطط العملية البياني المخطط البياني المرفق في الأسفل التوزيع العام المستخدم عادة في عمليات معالجة الغاز المستخرج من آبار مستقلة. ويبين المخطط كيف تتم معالجة الغاز حتى يصل إلى الأنابيب المخصصة لإيصال إلى سوق الاستهلاك.Natural Gas Processing The Crucial Link Between Natural Gas Production and Its Transportation to Market]http //www.uop.com/gasprocessing/6070.html Example Gas Planthttp //www.axens.net/upload/presentations/fichier/axens_gpagcc_2004v2.pdf From Purification to Liquefaction Gas Processinghttp //www.spe.org/specma/binary/files/5804785Syn10682.pdf Feed-Gas Treatment Design for the Pearl GTL Project[http //lnglicensing.conocophillips.com/NR/rdonlyres/B78B6727-E5F4-4505-B9C3-96CC94D7B30D/7357/AICHELNGNGLIntegrationPaper.pdf Benefits of integrating NGL extraction and LNG liquefaction كما يوضح المخطط كيفية الحصول على المنتجات الثانوية التالية من عملية المعالجة

• الغاز الطبيعي المتكثف.
• كبريت الكبريت
• الإيثان
• الغاز الطبيعي المسال (المتكون من البروبان والبنتان والهيدركربونات الأثقل والتي يشار إليها عادة بصيغة C5+).

عادة ما يجمع الغاز الطبيعي الخام من عدة آبار متجاورة حيث يتم تخليصه من الماء السائل الحر ومن متكثف الغاز الطبيعي. الماء المستخلص يتم التخلص منه كمياه عادمة، أما متكثف الغاز فيرسل إلى محطات تنقية النفط. بعد ذلك، يساق الغاز بواسطة الأنابيب إلى منشأة معالجة الغاز حيث تبدأ المعالجة عادة بإزالة الغازات الحامضية (كبريتيد الهيدورجين وثاني أكسيد الكربون). ومع أن هنالك العديد من العمليات الصناعية المتوفرة لهذه الغاية إلا أن معالجة الغاز بالأمين المعالجة الأمينية هي الأكثر استخداما. لكن في السنوات العشر الأخيرة ظهرت عملية تستخدم الأغشية النافذة المصنوعة من المبلمرات تلاقي قبولا في المنشآت حيث تستخدم لإزالة الماء وثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين من الغاز.

ترسل الغازات الحامضية المستخلصة من الغاز إلى وحدة معالجة الكبريت التي تحول كبريتيد الهيدروجين الموجود في الغاز الحامضي إلى عنصر الكبريت. يمكن تحقيق ذلك بطرق مختلفة أكثرها شيوعا هو وحدة كلاوس . الغازات الناتجة من وحدة كلاوس عادة تسمى الغازات المتخلفة وتخضع لعمليات معالجة إضافية في وحدة معالجة الغازات المتخلفة لاستخلاص ما تسرب من المواد المحتوية على الكبريت وإعادتها إلى وحدة كلاوس. وكغيرها، فإن عملية معالجة الغازات المتخلفة يمكن أن تتم باستخدام طرق مختلفة منها المعالجة الأمينية. أما الغاز العادم الناتج من منشأة معالجة الغازات المتخلفة فيتم حرقه ويطلق إلى الهواء حيث يكون محتويا على الماء وثاني أكسيد الكربون.

بعد التخلص من الغازات الحامضية يرسل الغاز الطبيعي إلى وحدة التجفيف للتخلص من بخار الماء الموجود في الغاز. وتتم عملية التخلص من الماء إما امتصاص (كيمياء بالامتصاص في مادة ثلاثي الغلايكول «TEG» أو ال امتزاز بالضغط المتأرجح Molecular Sieves (includes a flow diagram of a PSA unit) وهي عملية تعتمد على مواد ممتزة صلبة. في كلا العمليتين تجفف المادة المستخدمة للتخلص من الماء ويعاد استخدامها من جديد. وقد يلجأ إلى عمليات أخرى للتجفيف مثل استخدام الأغشية النافذة، والتي تسبب انخفاض أكبر في الضغط، أو التجفيف عند سرعات فوق صوتية، مثل عملية.«Twister Supersonic Separator»

بعد ذلك يزال الزئبق باستخدام عمليات امتزازية (كما يبين الرسم البياني بالأسفل) باستخدام مواد مثل كربون منشط الكربون المنشط أو منخل جزيئي مناخل جزيئية .

الخطوة التالية يتم فيها إزالة النيتروجين باستخدام إحدى الطرق الثلاثة الموضحة في الشكل البياني وهي

• عملية التبريد العميقGas Processes 2002, Hydrocarbon Processing, pages 84-86, May 2002 (sch atic flow diagrams and descriptions of the Nitrogen Rejection and Nitrogen R oval processes) التي تعتمد على تقطير التقطير على درجة حرارة درجات حرارة منخفضة. ويمكن استخدام هذه الطريقة للتخلص من هيليوم الهيليوم إذا لزم.
• عملية الامتصاصMarket-Driven Evolution of Gas Processing Technologies for NGLs ] Advanced Extraction Technology Inc. website page باستخدام زيت مفتقر الزيت المفتقر] أو مذيب خاص.
• عملية الامتزاز باستخدام الكربون المنشط أو المناخل الجزيئية كعوامل ممتزة. ويشار أن استخدام هذه العمليات محدود لما تحدثه من ضياع بعض البيوتان والهيدروكربونات الأثقل.

بعد ذلك، تكون عملية استخلاص الغاز الطبيعي المسال والتي تتم في أغلب منشآت معالجة الغاز الكبيرة الحدثية بواسطة التقطير على درجات حرارة فائقة البرودة يتم فيها تخفيف الضغط الغاز باستخدام موسعات التربو قبل تقطيرها في برج تقطير إزالة الميثان.Cryogenic Turbo-Expander Process Advanced Extraction Technology Inc. website pageGas Processes 2002, Hydrocarbon Processing, pages 83-84, May 2002 (sch atic flow diagrams and descriptions of the NGL-Pro and NGL Recovery processes) بعض المنشآت تستخدم الامتصاص بواسطة الزيت المفتقر بدلا من عملية التوسع الفائقة البرودة.

الغاز الناتج بعد عملية استخلاص الغاز الطبيعي المسال المنتج النهائي من الغاز الجاهز للتسويق للاستهلاك النهائي.

الغاز الطبيعي المسال المستخلص يمرّر من خلال منظومة تقطير تحتوي على ثلاثة أبراج تقطير بالتوالي برج لاستخلاص الإيثان، حيث ينبعث غاز الإيثان من أعلى البرج ويرسل السائل المتجمع في أسفل البرج إلى برج استخلاص البروبان، حيث يأخذ البروبان من أعلى البرج ويرسل المتبقي إلى برج استخلاص البيوتان. الغاز المنبعث من هذا البرج عبارة عن مزيج من البيوتان والأيزوبيوتان، وما يخرج من أسفل البرج فخليط من البنتان وهيدروكربونات أخرى أثقل. يكوّن البروبان والبيوتان والبنتان والهيدروكربونات الأثقل، بعد تحليتها في وحدة ميركس لتحويل عناصر الميركبتان الضارة إلى ثنائي الكبريت ثنائيات الكبريت ، بالإضافة إلى الإيثان الناتج الثانوي من الغاز الطبيعي المسال.

NatGasProcessing ar.svg frame

NaturalGasProcessingPlant تصغير يمين 300بك منشأة لمعالجة الغاز الطبيعي.

معالجة الغاز الطبيعي هي مجموعة من العمليات الإنتاجية يتم فيها تنقية غاز طبيعي الغاز الطبيعي الخام بعد استخراجه من بئر غاز طبيعي آبار الغاز ودفعه للسطح بواسطة الزيوت. بعد معالجته يكوّن غاز ميثان الميثان جلّ محتوى الغاز الطبيعي والذي تصبح خصائصه عند ذلك مختلفة إلى حد كبير عن خصائص الغاز الخام. يستخدم الغاز الطبيعي المعالج وقود كوقود للاستهلاك السكاني والتجاري والصناعي.

بالإضافة إلى الميثان (CH4)، وهو أخف هيدروكربون الهيدروكربونات وأقصرها، يحتوي الغاز الطبيعي الخام على كميات مختلفة من المركبات التالية

• هيدروكربونات غازية أثقل ك إيثان الإيثان (C2H6)، و بروبان البروبان (C3H8)، ومركبات ذات كتلة جزيئية كتل جزيئية أثقل. بعد معالجة الغاز الخام وتنقيته تجمع كل تلك المركبات ك منتج ثانوي ويطلق عليها اسم غاز طبيعي مسال الغاز الطبيعي المسال .
• غاز حامضي غازات حامضية ك ثاني أكسيد الكربون (CO2) و كبريتيد الهيدروجين (H2S) وبعض مركبتان المركبتانات مثل ال ميثان ثيول (CH3SH) و إيثان ثيول (C2H5SH).
• غازات أخرى ك نيتروجين النيتروجين (N2) و هيليوم الهيليوم (He).
• ال ماء على شكل بخار الماء والماء السائل.
• هيدركروبونات مسالة مثل متكثف الغاز الطبيعي (والذي يعرف أحيانا بالبنزين الطبيعي) و نفط خام النفظ الخام .
• زئبق الزئبق قد يوجد الزئبق بكميات ضئيلة جدا معظمه بهيئته الخامة، وقد يكون متحدا مع الكلور ومركبات أخرى.Mercury R oval from Natural Gas and Liquids UOP website page

قبل نقله يجب أن ينقى الغاز الطبيعي الخام ليوافق المعايير المحددة من قبل شركات نقل عبر الأنابيب النقل والتوزيع عبر خطوط الأنابيب . وتختلف تلك المعايير بين خطوط النقل بناء على مواصفات الأنابيب المستخدمة والأسوق المستهدفة. بشكل عام، تحدد المعايير مواصفات الغاز من الجوانب التالية

• أن يحقق قيمة حرارية معينة. ففي الولايات المتحدة مثلا، ينبغي أن تكون تلك القيمة بحدود 41 ± 5 جول ميغا جول لكل متر مكعب من الغاز عند 1 ضفط جوي و 0 °م درجة مئوية .
• أن تكون درجة حرارته عند التسليم أعلى من درجة ندى الهيدركربون لذلك الغاز، والتي تتكثف بعدها بعض الهيدركربونات في الغاز تحت ضغط الضغط الكائن في خطوط النقل مما قد يؤذي أنابيب النقل.
• أن تكون خالية من الدقائق الصلبة وحبيبات الماء السائل لتفادي التعرية والتآكل والأضرار الأخرى التي قد تسببها للأنابيب.
• أن تكون مجففة من الماء بشكل كافي لتفادي تشكل مركبات الميثان المائية سواء في منشأة المعالجة أو في خطوط النقل.Dehydration of Natural Gas] by Prof. Jon Steiner Gudmundsson, Norwegian University of Science and Technology[http //www.processgroup.com.au/Technologies/GasProcessing/GlycolDehyrdation/tabid/84/Default.as Glycol Dehydration (includes a flow diagram)
• أن تكون نسبة كبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون والمركبتانات والنيتروجين وبخار الماء ضئيلة جدا.
• أن تكون نسبة الزئبق تحت النسبة الممكن قياسها (تقريبا 0.001 جزء حجمي لكل مليار جزء من الغاز) وذلك لتجنب الإضرار بالمعدات في منشأة المعالجة وفي خطوط النقل بسبب ما يحدثة الزئبق من التغام وهشاشة لل ألمنيوم والمعادن الأخرى.Desulfurization of and Mercury R oval From Natural Gas] by Bourke, M.J. and Mazzoni, A.F., Laurance Reid Gas Conditioning Conference, Norman, Oklahoma, March 1989.[http //www.gasch .com/mercur.html Using Gas Geoch istry to Assess Mercury Risk, OilTracers,