Wpop r z e dn im nume r z e „ S z e j k a ” omaw i a l i śmy me t od y o d s i a r c z a n i a g a z u z i emnego .p ows z e c hn i e s t o s owaną me t od ą j e s t o d s i a r c z a n i e am i n owe . p o n i ewa ż am i n u ż ywa s i ę j a k or o z two rów wodny ch , o d s i a r c z o n y g a z j e s t n a s y c on y p a r ą wodną . D z i ś p r z y b l i ż ymy z a g adn i e n i azw i ą z a n e z o s u s z a n i em g a z u z i emnego , p o n i ewa ż woda j e s t j e g o n i e p o ż ąd anym s k ł a d n i k i em .

Niepożądanawodaczyliprzeglądprocesówosuszaniagazuziemnego

Dlaczegoniechcemywodywgazie?Jestkilkapowodów,dlaktórychobecnośćwodywgazieziemnymjestniepożądana.WczasiewydobyciagazuzawierającegoH2SlubcO2wodamożepowodowaćkorozjęwrurociągachzbiorczychitworzyćhydratyblokujące jego przepływ. Obecnośćwodyw strumieniu potęguje ko-rozję.Gazziemnywydobywanyzpodziemnychmagazynówgazujestrównieżnasyconywodą.Wodazawartawgazieziemnympoddawanymprocesomodzyskuwęglowodorówciekłych,takimjakwymrażanieczyprocesykriogeniczne,powodujetworzeniesięhydratów.

Specyfikacje ciekłych i gazowych produktów handlowych nakładająograniczenia na zawartość wody. Wymagania dotyczące zawartościwodyprzedstawiaponiższatabela.

GasLiquidsengineeringLtd.,calgary,Alberta,Kanada

eugeniuszGrynia Johncarroll

Strumień Polska Ameryka Północna

Gazhandlowy–rurociągprzesyłowy

Lato:+3.7°c,gdyp=5,5MpaZima:-5,0°c,gdyp=5,5Mpa

Maks.65mg/Sm3lub4lb/MMScF(Kanada)7lb/MMScF(USA)

Gazdoprocesówkriogenicznych 0,1ppmv 0,1ppmv

LpG 3%mol. 2-3%mol.

Kondensatwęglowodorowy 40mg/Nm3 115–230mg/Sm3

Uwaga: jedenSm3 (standardowymetrsześcienny) jestwprzybliżeniu5,5%większyodNm3(normalnegometrasześciennego),ponieważtemperaturastandardowato15°c,atempera-turanormalnato0°c

Jakwidaćstężeniewodymożnawyrażaćnaróżnesposoby:•masawodywobjętościgazu,np.mg/Nm3lublb/MMScF(funtynamilionstópsześciennych),

•temperaturapunkturosy,°club°F,•częścinamillion,objętościowo,ppmv,•częścinamillion,wagowo,ppmw.

Oszacowaćizaprojektowaćprojektowanie instalacji do osuszania gazu ziemnego zaczyna się odokreśleniazawartościwodywgazie.Zawartośćwodywgazieziemnymjestfunkcją:•temperatury–imwyższatemperatura,tymwyższazawartośćwodypodstałymciśnieniem,•ciśnienia–imwyższeciśnienie,tymniższazawartośćwodywstałejtemperaturze,•składugazu–słabywpływgazusłodkiego,mocny–zasiarczonego.przykładowogazociężarzewłaściwym0,64(ociężarzecząsteczkowym=18,7g/mol)podciśnieniem55bariwtemperaturze10°czawieramak-symalnie234mg/Nm3wody,podczasgdywtemperaturze40°czawiera5,6razywięcejwody,czyli1317mg/Nm3.

Stosowane są różne sposoby szacowania zawartości wody w gazieziemnym. Najbardziej popularnym sposobem jest korzystanie zwy-kresuMcKetty, którego dokładność wynosi ±10%. Innąmetodą jestkorelacja zaproponowana przez Bukacka. Zawartość wody w gaziezasiarczonymmożnaoszacować korzystając zmetodyMaddoxa lubWicherta.programkomputerowyAQUAlibrium(www.flowphase.com)opracowanyprzez Johnacarrolladajeznaczniedokładniejszewynikiod powyższychmetod, ale jest szczególnie przydatny do obliczaniazawartości wody w gazach kwaśnych (zawierających głównie H2SicO2).Składnikigazukwaśnego–cO2iH2S–zwiększająrozpuszczal-nośćwodywgazieziemnym,natomiastciekłycO2iH2Szawierająwię-cejwodyniżgazowycO2iH2S.

temperaturępunkturosywyznaczasięzwyklemetodąkondensacjiparnachłodzonejpowierzchnilustra–lusterkoschładzasię,dopókiniepo-jawisięnanimmgła.WilgotnościomierztakinazywasięwAmerycepół-nocnejBureauofMinesDew-pointtester(AStMD-1142).Wtemperatu-rachponiżej0°cpunktrosywodnejnieistnieje,dlategonazwęzmieniasięnapunktszronu.

Gazziemnymożnaosuszaćnaróżnesposoby,któreprzedstawiononaschemacie.

Doprzeliczeniamg/Sm3lublb/MMScFnatemperaturępunkturosynajlepiejskorzystaćzwykresuMcKetty,którymożnaznaleźćwwiększościpodręcznikówinżynieriigazuziemnego.StandardowąpublikacjąwtymzakresiejestengineeringDataBookwyda-wanaprzezGasprocessorsSuppliersAssociationwtulsiewstanieOklahoma.częstokorzystasięteżznastępującychprzeliczników:1g/Sm3=62,4lb/MMScF;1g/Sm3=1315,1ppmv;1lb/MMScF=21,06ppmv

AK tUALNOśc I

18 pGNiGSAOddziałwZielonejGórze

ciekłeśrodkisusząceTEGDeG (glikol dwuetylenowy), teG (glikoltrójetylenowy)itReG(glikolczteroetylenowy)używane są jako ciekłe środki suszące, aledo osuszania gazu ziemnego stosuje się po-wszechnieteGzewzględunanajlepszykom-promismiędzykosztemglikoluijegostratamispowodowanymi odparowaniem i porywa-niemprzezgaz.Kiedymówi sięoosuszaniuglikolem,masięnamyśli teG.Glikoliużywasię wtedy, kiedy wymagane jest obniżeniepunkturosyo33°cdo66°c.Osuszanie glikolowe jest procesem ciągłym.Ubogi glikol (to znaczy glikol po regeneracji)pompowany jest na szczyt kolumny absorb-cyjnej zwanej kontaktorem. Kontaktor możeposiadać półki lub wypełnienie. Spływającywdółglikolpochłaniawodęzgazuziemnegopłynącegowprzeciwprądziedoglikolu.Bogatywwodęglikoljestodbieranyuspodukontak-toraiprzesyłanydowężownicyumieszczoneju szczytu kolumny regeneracyjnej. Zadaniemwężownicyjestwytwarzanieorosieniapoprzezschładzanie części pary wodnej wytwarzanejwreboilerzeregeneratora.Zwężownicyboga-tyteGprzepływadoseparatorarównowago-

wego (degazatora), gdziewiększość rozpusz-czonych w teG węglowodorów odparowujeimożebyćwykorzystana jakogazpaliwowy.Zdegazatoraglikolprzepływaprzezwymien-nikciepłateGubogi–teGbogaty,gdzie jestogrzewany glikolem ubogim opuszczającymreboilerkolumnyregeneracyjnej,dokolumnyregeneracyjnej z wypełnieniem, gdzie zaab-sorbowanawodaoddestylowujezglikolupodciśnieniemniemalatmosferycznym.Imwyższatemperaturaw reboilerze kolumny regenera-cyjnej,tymwięcejwodyodpędzasięzglikoluitymwyższestężenieglikolu.Zregenerowanyglikol,nazywanyterazglikolemubogim,prze-lewasięzreboileradopołożonegoniżejzbior-nika wyrównawczego, a stamtąd przepływaprzezwymiennikciepłateGubogi-teGbogaty.częściowo schłodzony teG jest pompowanypoprzezchłodnicęglikolu,wktórejczynnikiemchłodzącym jest osuszony gaz opuszczającykontaktor,naszczytkontaktora.Wtensposóbobiegglikoluzostajezamknięty.poniższewskazówkiwykorzystujesiędopro-jektowaniaprocesuosuszaniagazuziemnegozapomocąteG:•Imwięcejpółekwkontaktorze,tymwiększeobniżeniewodnegopunkturosygazuziemne-

godladanegonatężeniaobieguglikolui jegostężenia. Liczba półek w kontaktorze możemieć większy wpływ na stopień obniżeniapunkturosyniżnatężenieobieguglikolu.• Im wyższe stężenie ubogiego glikolu, tymwiększeobniżeniepunkturosydladanegona-tężeniaobieguiliczbypółek.• Zwiększenie stężenia glikolumawiększywpływnastopieńobniżeniapunkturosyniżzwiększenie natężenia obiegu glikolu. Stę-żenieglikolujestwyznaczoneprzeztempe-raturę w reboilerze, natężenie przepływugazuodpędowego i ciśnieniew reboilerze.Im wyższa temperatura w reboilerze, tymwyższe stężenie glikolu. Im wyższe stę-żenie ubogiego glikolu, tym większa ilośćusuniętejwody. Jednaknajwyższe stężenieteG,jakiemożnauzyskaćwczasiejegore-generacjiw temperaturze 204°c i pod ciś-nieniem atmosferycznym to 98,7 – 99,0%wag. procesu regeneracji nie prowadzi sięwwyższych temperaturach, ponieważ teGrozkładasięwtemperaturze207°c.ciśnie-niewreboilerzewyższeodatmosferyczne-gomożeznaczącozmniejszyćstężenieubo-giegoglikolu, a co za tym idziewydajnośćosuszaniagazuziemnego.

19październik2013|SZeJK

•Dlaustalonychwartościliczbypółekwkontaktorzeistężeniaubogie-goglikolustopieńobniżeniapunkturosyjestfunkcjąnatężeniaobieguglikolu.Związki BteX (benzen, toluen, etylobenzen i ksyleny) są bardziej roz-puszczalnewglikoluniżinnewęglowodory.Benzenjestsubstancjąra-kotwórczą.Wczasieregeneracjiglikoluzwiązkitesąodpędzanezglikolurazemzwodą,dlategoważnyjestsposóbdalszejobróbkiodpędzonegostrumienia.Jeśliwgazieziemnymobecnyjestsiarkowodór,jestonrów-nieżabsorbowanyprzezglikolwznacznychilościach.DomodelowaniaprocesuosuszaniagazuziemnegozapomocąglikolumożnaskorzystaćzprogramuGLYcalc(www.gastechnology.org).pro-gramtenmożnarównieżwykorzystaćdomodelowaniaobieguglikoluetylenowegowinstalacjachwymrażaniazzewnętrznymobiegiempro-panuchłodniczego.Urządzeniadoosuszaniagazuziemnegozapomocąciekłychśrodkówsuszącychsąprostewobsłudzeiłatweweksploatacji.Możnajezauto-matyzować,abyumożliwićbezobsługowąpracę.ciekłeśrodkisuszącemogąbyćrównieżużywanedoosuszaniazasiarczonegogazuziemne-go,aleH2SicO2rozpuszczająsięwciekłychdesykantach,conastręczapóźniejwieleproblemówzwiązanychzdalsząobróbkąstrumieniapo-regeneracyjnego.

GlicerynaJeśli ditlenekwęglaużywanydo intensyfikacjiwydobycia ropynafto-wej trzebaprzesyłaćdługim rurociągiemdoodwiertu zatłaczającego,gaztennależyosuszyć,abyzapobieckorozjirurociągu.podciśnieniempowyżej6100kpateGrozpuszczasięwditlenkuwęgla,copowodujejegoznacznestraty.ZnaczniemniejrozpuszczalnaodteGjestgliceryna,dlategowykorzystujesięjądoosuszaniacO2.

procesydopogłębionejregeneracjiteGprocesy stosowane do pogłębionej regeneracji teG, której celem jestzwiększeniestężeniaubogiegoglikolu,powodujązmniejszenieciśnieniacząstkowegowodywprzestrzeniparowejreboileraglikolu,dziękicze-mumożnauzyskaćwyższe stężenieglikolubezwzrostu temperaturyregeneracji.

Gaz odpędowyStosowaniegazuodpędowegojestzdecydowanienajczęściejstosowa-nąmetodązwiększaniastężeniaubogiegoteG.Gazodpędowymożnawprowadzać bezpośrednio do reboilera poprzez bełkotkę zanurzoną

wteGlubmożnadoprowadzićdospodukolumnyznajdującejsięmię-dzy reboilerem i zbiornikiemwyrównawczym.Kolumna ta jest częstonazywanakolumnąStahla.Spływającyz reboilerateG jestdosuszanyprzepływającym w przeciwprądzie gazem odpędowym. Dla danegonatężeniaprzepływugazuodpędowego,zastosowaniekolumnyStah-la (wprzeciwieństwiedobełkotki) zwiększastężenieteG.KorzystajączgazuodpędowegomożnazwiększyćstężenieteGdo99,9%wag.Zgazuodpędowegonależykorzystaćtylkowtedy,kiedywymaganejeststężenieteGpowyżej98,9%wag.Wprzeciwnymprzypadkulepiejjestwykorzystaćgazpaliwowydozwiększenia temperaturywreboilerze,abyzwiększyćstężenieteG.DouzyskaniatakiegosamegostężeniateGpotrzebnajestwiększailośćgazuodpędowego.

Cold Finger („zimny palec”)Doprzestrzeniparowej zbiornikawyrównawczego,wktórej jest takasamatemperaturajakwreboilerze(do204°c),wprowadzasięwiązkęrureknazywaną„zimnympalcem”.czynnikiemchłodniczymwwiązcerurekjestbogatyteGdopływającyzkontaktora.parawzbiornikuwy-równawczym,którazawieraponad50%wody,skraplasięnarurkachiściekadotackiponiżejrurek.Żebyprzywrócićrównowagęwskładziepary,wodazciekłegoteGprzechodzidoprzestrzeniparowej.BogatawwodęcieczusuwanajestztackiizawracanadostrumieniabogategoteGzasilającegoregenerator.Firmacomart,licencjodawcatechnologii,twierdzi,żemożnazapomocą„zimnegopalca”zwiększyćstężenieubo-giegoteGdo99,9%wag.

DrizoWprocesieDrizostosujesięśrodekodpędzający,któryjestciecząwwa-runkachotoczenia,aparąwwarunkachpanującychwreboilerze.środ-kiemtym jestmieszaninawęglowodorówc5+dostarczonazzewnątrzlubwytworzonawewnętrzniewwynikuabsorpcjiprzezteGwkontak-torze.poopuszczeniukolumnyregeneracyjnejparamediumodpędo-wegoiparawodnaskraplanesąwchłodnicy,anastępnieoddzielaneodsiebiewseparatorzetrójfazowym.Skroplonyśrodekodpędowypompo-wanyjestdowężownicyznajdującejsięwreboilerzeregeneratorateG,gdzieulegaodparowaniuiprzegrzaniu,anastępniekierowanyjestdokolumnyodpędowej.Zaletą procesu Drizo jest możliwość wytworzenia dużego przepływugazuodpędowegobezemisjidodatkowychilościwęglowodorówzko-lumnyregeneracyjnej.UzyskanewprocesiestężenieubogiegoteGwy-nosipowyżej99,99%wag.DziękitakiemustężeniuteGmożnaosuszyćgazziemnydozawartościwodyponiżej0,1ppmv.IlośćenergiipotrzebnadoregeneracjiteGstanowi70%energiipotrzeb-nejdoosuszaniagazuziemnegonasitachmolekularnych.DodatkowązaletąprocesuDrizojestmożliwośćodzyskuskładnikówBteXzaabsor-bowanychprzezteG.

ProDry proDryzastępujetradycyjnykontaktorzwbudowanymwrurociąginie-ktorem (wtryskiwaczem)teG,będącym jednocześniemieszadłemsta-tycznym,wktórymmamiejscewspółprądowykontaktteGzmokrymgazemziemnym.Dziękitakiemurozwiązaniuzmniejszonowagęiobję-tośćurządzeniawporównaniuztradycyjnąinstalacjąteG.InstalowaćmożnajedenlubdwastopnieproDry.procesproDrymożnawykorzystaćdo:•usuwaniawąskichgardełwistniejących instalacjachosuszaniagazuziemnego(1stopieńproDry),•osuszaniagazupaliwowego(1lub2stopnie),•osuszaniagazudozatłaczaniadozłoża(1stopień),•umiarkowanegolubgłębokiegoobniżaniapunkturosygazuziemnegoprzesyłanegorurociągaminadużeodległości(1lub2stopnie),•podmorskiegoosuszaniagazu.

PodciśnienieObniżającciśnienieponiżejciśnieniaatmosferycznegoobniżasiętempe-raturęwrzeniabogategoglikolu,dziękiczemumożnauzyskaćwyższestężenieubogiegoglikoludo99%wag.,bezzmianytemperaturywre-

typowainstalacjateGużywanawKanadzie

20 pGNiGSAOddziałwZielonejGórze

boilerzeteG.Wadątejmetodyjestmożliwośćdostawaniasiępowietrzadoukładu i rozkładglikoluspowodowanyobecnościątlenu.

StałeśrodkisusząceŻel krzemionkowyŻel krzemionkowy stosowany jest główniewtedy,gdyzawartośćparywodnejwmokrymgazieprzekracza1%mol.igdyniejestwyma-gana niska zawartośćwodyw gazie osuszo-nym.

Aktywowany tlenek glinu tlenek glinu jest związkiem polarnym silnieprzyciągającymwodę. Używa się go do osu-szaniagazuziemnegooumiarkowanejzawar-tościwody,kiedyniskazawartośćwodywga-zieosuszonymniejestwymagana.

Sita molekularneSita molekularne są jedynym adsorbentem,którymoże osuszyć gaz ziemny do poziomuwymaganego w procesach kriogenicznych.Adsorbująonewięcejwodyniżżelkrzemion-kowy i aktywowany tlenek glinu, jeśli jej za-wartośćwgaziemokrymniejestwysoka.typ4A (o rozmiarzeporów4Å) jestglinokrzemia-nemsodowym,powszechniestosowanymdoosuszaniagazuziemnego.Adsorbujeonrów-nieżmetanol,etanol,H2SicO2.Dużazawartośćwodywgaziewlotowympo-woduje,żeosuszaniegazuzapomocąsitmole-kularnychjestkosztownezewzględunadużezużycie energii potrzebne do ich regeneracji.ponad50%energiizużywanejwprocesieosu-szania jestzwiązanezkoniecznościąprzepro-wadzeniaregeneracjizłoża.Są dwa sposoby na zmniejszenie ilości wodywgaziepodawanymnasitamolekularne:•użycieinnegoprocesuosuszaniaprzedsita-mimolekularnymi,

• użycie żelu krzemionkowego lub aktywowa-negotlenkuglinu,któryusuniewiększośćwody,anastępniesitmolekularnychdousunięciapozo-stałejilościwody.całkowitailośćenergiipotrzeb-nejdoregeneracjiulegazmniejszeniuzewzględuna wyższą pojemność adsorpcyjną żelu krze-mionkowego i aktywowanego tlenku glinu, copozwalanaużyciemniejszegozłożaadsorbentu,doktóregoregeneracjipotrzebamniejenergii.Adsorpcjaniejestprocesemciągłym,leczokre-sowym.podstawowyprocesosuszaniajesttakisamdlażelukrzemionkowego,aktywowanegotlenkuglinuisitmolekularnych.Układadsorp-cyjnyskładasięzdwóchlubwięcejzłóż.Mo-krygazprzepływaprzezpierwszezłoże,którepowoli nasyca się wodą. Front adsorpcyjnyprzesuwasięwzdłużzłoża.Złożemusibyćzre-generowane zanim front adsorpcyjny dotrzedokońcazłoża.Wczasie,kiedypierwszezłożeusuwawodę,drugiejestregenerowane.Regeneracjajestprocesemkilkuetapowym:•obniżanieciśnieniawzłożu–desorpcjawodyzachodzilepiejpodniskimciśnieniem(uwaga:możliwakondensacjagazu),• ogrzewanie – strumień gazu, zwykle gazuhandlowego,jestpodgrzewanyikierowanydozłożawceluusunięciawody,•chłodzenie–chłodnystrumieńgazuprzepły-waprzezzłoże,ochładzającjegozawartość,•zwiększanieciśnieniawzłożu.pouzyskaniuodpowiedniegociśnieniawzło-żu,kolumnajestgotowadopracy.Zdolnośćdanegoadsorbentudoadsorbowaniawodyprzedstawianajestwformieizotermad-sorpcji.

Chlorek wapnia (CaCl2)chlorekwapniajestśrodkiemsuszącym,któryzużywasiępodczasosuszania.Stałybezwodnycacl2 łączysięzwodątworzącróżnehydraty(cacl2oróżnymstopniuuwodnienia).Wmiarę

absorbowaniawodychlorekwapniarozpływasię,tworzącsolankę.Granulkichlorkuwapniaumieszczanewzbior-niku do suszenia gazu ziemnego stanowiązłożenieruchome.Gazprzepływaprzezzłożeod spodu. Do absorpcji 1 kg wody potrzeba0,3 kg cacl2. Zawartośćwodyw suchymga-zieopuszczającymosuszaczodgóryzbiornikawynosi16mg/Sm3.Osuszaniegazuziemnegoza pomocą cacl2 jest atrakcyjną alternatywądla osuszania za pomocą teG na oddalonychstrefachprzyodwiertowych,gdzietrzebaosu-szaćgazziemnyoniskimnatężeniuprzepływu.chlorek wapnia należy okresowo uzupełniać,asolankęusuwać.

przenikanie(permeacja)MembranySiłąnapędowąrozdziałuskładnikagazuziem-negozmieszaninyjestróżnicaciśnieniacząst-kowegotegoskładnikawtrakciejegoprzepły-waniaprzezmembranę.Najszybciejprzenikająprzezmembranęwodaidwutlenekwęgla.poprzeniknięciuprzezmembranęciśnienie stru-mienia gazu, zwanego permeatem, jest jużznacznieniższe.Głównystrumieńgazu,zwanyretentatem,opuszczainstalacjęmembranowąpodnieznacznieniższymciśnieniemodciśnie-niawlotowegogazu.W niektórych sytuacjach membrany konku-rujązinstalacjamiglikolowymi.Ichzaletąjestmodułowa budowa, niska waga, możliwośćznacznego zmniejszenia natężenia przepływugazu i niskie koszty utrzymania. Dodatkowązaletąmembranwstosunkudo instalacjiteGjestbrakemisjiBteX.Zdrugiejstronymembra-nywymagająwstępnegooczyszczeniamokre-go gazu: gazwlotowymusi być pozbawionycząstek stałych i kropelek cieczy o średnicywiększej niż 3 µm, a jego temperatura musibyćo11°c(20°F)wyższaodwodnegopunkturosy,abyuniknąćkondensacjiwodywewnątrzmembran.Membrany mogą pracować pod ciśnieniemdo70bar,agazwlotowymożezawierać500–2000ppmvwody.Gaz jestosuszanydoza-wartości20–100ppmvwody.Spadekciśnie-niaprzezmembranyjestminimalny.Objętośćpermeatuwynosi3–5%objętościgazuwlo-towego,a jegociśnieniewynosi0,5do4bar.Możnagowykorzystaćjakogazpaliwowy.Membranysąekonomiczneweksploatacji,jeślinatężenie przepływu osuszanego gazu ziem-nego nie przekracza ok. 10 MMScFD (11,160Nm3/h). Na platformachmorskichmembranykonkurują z instalacjami teG, jeśli natężenieprzepływugazu jestmniejszeniż56MMScFD(62500Nm3/h).

procesymechaniczneSprężanie ze schładzaniemMetoda osuszania gazu ziemnego za pomocąsprężaniazeschładzaniemjestprosta:zgodniezwykresemMcKetty imwyższeciśnienie,tymmniejsza zawartość wody w gazie przy sta-łej temperaturze gazu. Jeśli gaz jest sprężany,anastępnie schładzanywmiędzystopniowychInstalacjaadsorpcyjnazawierającątrzykolumnyznieruchomymzłożemsitmolekularnych

21październik2013|SZeJK

chłodnicachpowietrznych,wykraplasięwoda,którąoddzielasięodgazuwskruberachmiędzystopniowychjakiwseparatorzepoostatnimstopniusprężaniaischładzania.Metodatajestniewystarczającadoodpowiednie-goosuszeniagazu.Nawetjeślizawartośćwodywsprężonymgaziejestniższaodzawartościwodywgaziewlotowym,sprężonygazjestnadalnasyconywodąw temperaturze, do której gaz został schłodzony i niespełniawymogówspecyfikacjidlagazuhandlowego.Dlategonależygazdosuszyć jednązewspomnianychmetod,naprzykładzapomocąteG.Jednakosuszaniegazuzapomocąsprężaniaischładzaniajestkorzystnez tegopowodu,że instalacjadosuszającazasprężarkąbędziemniejszaitańszaodinstalacjidoosuszaniagazuzainstalowanejprzedsprężarką.procesyniskotemperaturoweIFPEX-1®procestenpozwalanajednoczesneuzyskiwaniewodnejiwęglowodo-rowejtemperaturypunkturosy.Mokrygazziemnymieszasięzmeta-nolemichłodzidowymaganegopunkturosyodpowiedniąmetodą,np.zwykorzystaniemzaworudławiącego,turboekspanderaczyzewnętrz-negoobieguchłodniczego,np.propanowego.Wykroplonąmieszaninęwodyimetanoluoddzielasięwseparatorzeodgazuikierujedokolum-nyodpędowejcelemodzyskumetanolu.Uspodukolumnyodbierasięwodę,którazawieraponiżej100ppmmetanolu.Zaletyprocesu:•możnauzyskaćpunktrosyod-70do-100°c,•niemaemisjiparwęglowodorów,•niemapotrzebydostarczaniaciepła,•możekonkurowaćzprocesamiglikolowymi,gdywymaganyjestpunktrosyponiżej-30°c,wtedynakładyinwestycyjnesąok.30%niższe.

Separator naddźwiękowy Twister®WprocesieoferowanymprzezfirmętwisterBVzHolandii,stosujesiędyszęnaddźwiękową, nazywanądysząde Lavala,wktórej następujeredukcjaciśnieniaprzezrozprężanieizentropowe(przystałejentropii),copowodujespadektemperaturyiwykraplaniesięwodyiczęściwę-glowodorów.Uwlotudodyszyznajdująsię łopatki,którewymuszająruchwirowy gazu (przeciążenie do 500 000 g). Siła odśrodkowawy-pychakropelkicieczynaściankędyszy,skądciecz jestodprowadzanazurządzeniaprzezkróciecwylotowycieczy.Gaznatomiastzmniejszaprędkośćwdyfuzorzedoprędkościrównejprędkościgazuwrurociąguzaseparatoremtwister.ciśnieniewdyszyspadado30%ciśnieniawlo-towegogazu, alewdyfuzorzenastępujeodzysk ciśnieniado70-80%ciśnieniawlotowego.cieczzkróćcawylotowegokierowanajestdoseparatora,wktórymod-dzielasięwodęodciekłychwęglowodorów.Wprzypadkutworzeniasięhydratów,firmatwisterBVoferujeodśrodkowyseparator,wktórymna-stępujeoddzieleniehydratówicieczyodgazuziemnegobezstosowaniachemikaliów.Hydratyulegająstopieniuzużyciemwężownicygrzewczej.

Ztechnologiitwistermożnakorzystać,jeśli:•natężenieprzepływugazu≥200m3/h (mierzonewwarunkachrze-czywistychpit),

•zawartośćc3+wgazie≥1%mol.,•spadekciśnieniamożebyć≥25%.Wprocesietymmożnauzyskaćspadektemperaturyo60°cprzyspadkuciśnienia30bar.czasprzebywaniagazuziemnegowseparatorzetwi-sterjestrzędumilisekund,dlategoniezdążąpowstaćwnimhydraty.Zaletąurządzeniajestbrakruchomychczęściiniewielkirozmiar,dlate-gotwisternadajesiędobezobsługowejpracynaplatformachmorskich.ponieważchłodzeniebędąceefektemrozprężaniasięgazujestprawieizentropowe,wprocesietymmożnauzyskaćwięcejciekłegogazuziem-nego(LNG)niżwprocesierozprężaniagazuwzaworzedławiącymzwy-korzystaniemefektuJoule’a-thomsona.procesmożnaczęstoprowadzićbezdozowaniaglikoluczymetanolu,którezapobiegają tworzeniusięhydratów.technologiętwistermożnawykorzystywaćdodowolnejkombinacjina-stępującychzadań:•osuszaniagazuziemnego,

Separatortwister

SeparatorhydratówzainstalowanywkopalnigazuziemnegoOkolomawNigerii,przepusto-wośćinstalacjiwynosi240MMScFD(268000Nm3/h)

22 pGNiGSAOddziałwZielonejGórze

SŁOWNICZEKAbsorpcja –pochłanianiegazu(absorbatu)przezcieczlubciałostałe(absor-bent)zachodzącewcałejobjętościabsorbentu.Adsorpcja–zagęszczaniesięgazulubcieczy(adsorbatu)napowierzchnicia-łastałego(adsorbentu).Izotermy adsorpcji –krzyweadsorpcjiwodynaadsorbencie(liczbagramówwodyzaadsorbowanejw100gramachadsorbentu)przedstawionejakofunk-cjatemperaturyiciśnieniacząstkowegowody.Aktywowany tlenek glinu –uwodnionaformatlenkuglinuAl2O3.Wstaniena-turalnymznanyjakoboksyt.BTEX –benzen, toluen,etylobenzen iksyleny,obecneczęstowgazieziem-nym.RozpuszczalnewteG.Niektóre,jakbenzen,sąrakotwórcze.Gliceryna–najprostszyalkoholtrójwodorotlenowyczylialkoholztrzemagru-pamihydroksylowymi–OH,stosowanym.in.doprodukcjimydła.Glikole–ogólnanazwaalkoholidiwodorotlenowych,czylialkoholizdwiemagrupamihydroksylowymi–OH.przykładamisąMeG,DeGiteG.Efekt Joule’a-Thomsona –zmianatemperaturygazulubcieczyzespadkiemciśnieniapodczasprzepływuprzezzaizolowanyzawór.Wszystkiegazywtem-peraturzepokojowejochładzająsięwczasierozprężania,zwyjątkiemwodo-ru,heluineonu.Sita molekularne –krystaliczneglinokrzemianymetalualkalicznego,bardzopodobnedonaturalnejgliny.Sitamolekularne typu4AskładająsięzNa2O3,Al2O3iSiO2.Żel krzemionkowy –ogólnanazważeluwytwarzanegozkrzemianusodowe-goikwasusiarkowego.

• uzyskiwania odpowiedniej wartości węglo-wodorowegopunkturosy,•produkcjiciekłegogazuziemnego.

DexPro™procesDexproopracowanywfirmieGasLiquidsengineeringwykorzystujesiędododatkowegoosuszania gazu kwaśnego, poza osuszaniemmechanicznym, w czasie wielostopniowegosprężaniagazukwaśnegoprzeznaczonegodozatłaczaniadozłoża.procestenjestzintegro-wanyzprocesemsprężaniawceluoptymalne-gousuwaniawody.częśćstrumieniagazupoostatnimstopniu,zwykle10-20%całegostru-mienia,przepuszczasięprzezzawórregulacyj-ny temperatury (efekt Joule’a-thomsona) domodułu Dexpro zainstalowanego przed skru-beremnassaniuostatniegostopniasprężania.Modułumożliwiaodpowiedniemieszaniestru-mienibezstwarzaniawarunkówdotworzeniasięhydratów.Mieszaniezimnegosuchegogazukwaśnegozciepłymmokrymgazemkwaśnympowodujetakieschłodzeniemieszaniny,któreprowadzidowykroplenia siępożądanej ilościwody,którajestnastępnieoddzielanawskru-berzessaniaostatniegostopniasprężania.NiektórezaletyprocesuDexpro:•urządzeniepotrzebujebardzomałomiejsca;możnajezainstalowaćnaskidziekompresora,•niskikoszt,ok.30%kosztuinstalacjiglikolowej,•minimalnekosztyruchowe,• możliwość dużego zmniejszenia przepływu–20:1,•brakwymogustosowaniachemikaliów,•procesjestbezemisyjny.

Kryteriadoboruprocesuosuszaniagazuziemnegoponiższy wykres można wykorzystać dowstępnegodoborutechnologiiosuszaniagazuziemnego w zależności od zawartości wodywmokrymgazieipożądanejzawartościwodywsuchymgazie.

Wybórmetody osuszania gazu ziemnego za-leżyodwymaganegostopniaosuszeniagazu,zgodności(kompatybilności)zinnymizależny-miprocesamiiekonomikiprocesu.Jeślicelemosuszania jest uniknięcie powstawania ciekłejwodylubtworzeniasięhydratów,lubuzyska-niespecyfikacjigazuhandlowegoprzesyłane-gorurociągiem,możnawykorzystaćdowolnyprocesopisanywartykule.Zwyklejesttoosu-szaniezapomocąglikolu,chociażograniczeniaukładumogądyktowaćinnątechnologię.

Instalacjewykorzystująceciekłe środki suszą-cemajątęzaletę,żesąniewielkichrozmiarów,elastyczne,pracująwsposóbciągły,atakżesązwykletańszeiichkosztyruchowesąniższe.Instalacjewykorzystującestałeśrodkisuszącesą bardziej efektywne od osuszaczy glikolo-wych,ponieważmogąosuszyćgazdozawar-tości wody poniżej 0,1 ppmv (0,05 lb/MM-ScFD).Abyzmniejszyćwielkośćtychinstalacji,stosujesięczęstonajpierwwstępneosuszanieglikolowe do około 60 ppmv wody. Instala-

cje ze stałymi środkami suszącymiwymagająwyższych nakładów kapitałowych i kosztówoperacyjnychniż instalacjezciekłymiśrodka-misuszącymi.Jedyną sprawdzoną technologią osuszaniagazu ziemnego przed obróbką kriogenicznąjest technologia sit molekularnych. Jej zaletąjestmożliwośćjednoczesnegousuwaniawody,cO2imerkaptanów.Żelkrzemionkowyjestlep-

szyodsitmolekularnych, jeśli trzebaosuszyćgaz przeznaczony do przesyłania (lub którybędzieprzesyłany) rurociągiem,ponieważ żelwymaga mniej gazu do regeneracji niż inneadsorbenty.

Wszelkiepytaniadotycząceomawianegowartykuletematumożnawysyłaćnaadresegrynia@gasliquids.comlubjcarroll@gasliquids.com.

Wstępny dobór procesów osuszania

23październik2013|SZeJK