فرآیند شیرین سازی گاز طبیعی

يکي از فرآيند هاي اساسي در فرآورش گاز طبيعي، جداسازي گازهاي اسيدي يا همان شيرين سازي گاز،مي باشد. در طي اين فرآيند سولفيد هيدروژن (H2S)، دی اکسید کربن (CO2) و ديگر گازهاي اسيدي مانند سولفيد کربونيل (COS)، مرکاپتان ها (RSH) و دی سولفید کربن (CS2) از گاز طبیعی جدا می شوند.

به طور کلي در صنعت گاز طبيعي، جداسازي سولفيد هيدروژن و دي اکسيد کربن از گاز طبيعي در طي فرآيند شيرين سازي، داراي اهميت فراواني است. دلايلي مانند نيازهاي ايمني و زيست محيطي به سبب سميت بسيار زياد سولفيد هيدروژن و جلوگيري از خوردگي خطوط لوله و تجهيزات انتقال، فرآورش و توزيع گاز باعث شده اند تا جداسازي سولفيد هيدروژن از اهميت و ضرورت خاصي برخوردار شده و نسبت به جداسازي دي اکسيد کربن و ساير ترکيبات اسيدي داراي اولويت گردد. دلايل اهميت يافتن جداسازي دي اکسيد کربن هم عبارتند از : ۱- جلوگيري از خوردگي خطوط لوله و تجهيزات انتقال، فرآورش و توزيع گاز و  ۲- جلوگيري از کاهش يافتن ارزش حرارتي گاز طبيعي.

معمولاً ميزان سولفيد هيدروژن موجود در گاز فرآوري شده و مورد استفاده در خط لوله يا براي فروش بايد کمتر از ۴  پي.پي.ام حجمي (ppmv) باشد. بعلاوه محدوده مجاز اکسيد کربن موجود در گاز فرآوري شده مورد استفاده در خط لوله يا براي فروش نيز بين ۱ تا ۴ درصد حجمي مي باشد.

انواع فرآیندهای شیرین سازی گاز و عوامل موثر در انتخاب بهترین فرآیند

مهم ترین این عوامل عبارتند از:

  1. ترکيب گاز طبيعي مورد فرآورش (بخصوص ميزان و نوع اجزاي هيدروکربني آن)
  2. ميزان و نوع گازهاي اسيدي موجود در گاز (بخصوص سولفيد هيدروژن و دي اکسيد کربن)
  3. ميزان جريان گاز مورد فرآورش
  4. دما و فشار گاز ترش موجود و گاز شيريني که به دست ميآيد
  5. مشخصات نهايي مورد نظر براي گاز فرآوري شده
  6. ميزان هدررفت حلال و در نتيجه هزينه هاي حلال جبراني
  7. تجهيزات جانبي (utility) مورد نیاز برای فرآیند
  8. توانايي فرآيند در مقابل تغييرات در ميزان و ترکيب خوراک

تاکنون فرآيندهاي گوناگوني به منظور شيرين سازي گاز طبيعي بر مبناي عوامل مذکور ارائه گرديده است، که به اين گروهها تقسيم بندي مي شوند:

  1. فرآيندهاي جذب توسط حلالهاي شيميايي مانند آمين ها
  2. فرآيندهاي جذب توسط حلالهاي فيزيکي مانند سلکسول (Selexol)
  3. فرآيندهاي جذب توسط حلالهاي فيزيکي- شيميايي مانند سولفینول (Solfinol)
  4. فرآيندهاي بستر خشک ، مانند غربالهاي مولکولي
  5. فرآیندهای بیولوژیکی مانند شل- پاکوس (Shell- Paques)
  6. فرآیندهای غشایی
  7. فرآيندهاي تبديل مستقيم به گوگرد (استفاده از حلال های اکسید- احیا در فاز مایع)

در بين اين گروهها، سه گروه اول يعني فرآيندهاي جذب توسط حلالهاي شيميايي، فرآيندهاي جذب توسط حلالهاي فيزيکي و فرآيندهاي جذب توسط حلالهاي فيزيکي- شيميايي مرسوم تر و پرکاربردتر هستند ولي مرسوم ترين و پرکاربردترين فرآيند، همان فرآيند شيرين سازي گاز با استفاده از آمينها مي باشد. تا آنجايي که تخمين زده مي شود امروزه حدود ٩٠ درصد واحدهاي شيرين سازي گاز جهان از آمين ها به عنوان حلال استفاده مي کنند. يکي از مهمترين دلايل اين استفاده وسيع از آمينها براي شيرين سازي گاز طبيعي، توانايي بالاي اين مواد در رساندن غلظت گازهاي اسيدي در گاز مورد فرآورش به سطوح بسيار پايين مي باشد.