Подготовка природного газа к сжижению

1. Подготовка природного газа к сжижению

2. Требования к «чистому» ПГ, поступающему на сжижение

1. Концентрация по влаге - не более 1 ppmv (1 мл/ 1 м³ );
2. Концентрация по СО2 - не более 50 ppmv (50 мл/ 1 м³ );
3. Концентрация по H2Sне более 4 ppmv (4 мл/ 1 м³ );
4. Содержание ртути (Hg) - не более 10-6 мг/м3 ( 10-7 мл/ 1 м³ );
5. Содержание серы (S) - не более 30 мг/м3 (22,5 мл/ 1 м³ );
Высококипящие углеводороды (C+5 и более) должны отсутствовать.
Сера содержится в виде сероводорода (H2S) и меркаптанов (R-SH), также
природный газ может содержать газовые гидраты – твердые кристаллические
соединения, образующиеся из молекул воды и углеводородов.
ppm (от англ. parts per million, читается «пи-пи-эм» — «частей на миллион»), млн−1
1 ppm = 0,001 ‰ = 0,0001 % = 0,000 001.
(1 ppmv) = 1 см³ / 1 м³ = 1 мл/ 1 м³ .

3.

Газовые гидраты (также гидраты природных газов или клатраты) —
кристаллические соединения, образующиеся при определённых
термобарических условиях из воды и газа. Название «клатраты»
(от лат. clat(h)ratus — «закрытый решёткой, посаженный в клетку»),
было дано Пауэллом в 1948 г. Гидраты газа относятся
к нестехиометрическим соединениям, то есть соединениям
переменного состава. Преобладающими природными газовыми
гидратами являются гидраты метана и диоксида углерода.
Благодаря своей клатратной структуре единичный объём газового
гидрата может содержать до 160—180 объёмов чистого газа.
Плотность гидрата ниже плотности воды и льда (для гидрата метана
около 900 кг/м³).
При повышении температуры и уменьшении давления гидрат разлагается на газ и воду с
поглощением большого количества теплоты. Разложение гидрата в замкнутом объёме либо в
пористой среде (естественные условия) приводит к значительному повышению давления.
При добыче газа гидраты могут образовываться в стволах скважин, промышленных
коммуникациях и магистральных газопроводах. Отлагаясь на стенках труб, гидраты резко
уменьшают их пропускную способность. Для борьбы с образованием гидратов на газовых
промыслах вводят в скважины и трубопроводы различные ингибиторы (метиловый
спирт, гликоли, 30%-ный раствор CaCl2), а также поддерживают температуру потока газа выше
температуры гидратообразования с помощью подогревателей, теплоизоляцией трубопроводов и
подбором режима эксплуатации, обеспечивающего максимальную температуру газового потока.
Для предупреждения гидратообразования в магистральных газопроводах наиболее эффективна
газоосушка — очистка газа от паров воды.

4.

Накопление газовых гидратов в трубопроводе
Горение гидрата метана

5.

Очистка от СО2 и Н2S
Способы очистки ПГ от СО2 и H2S:
1. Химические методы очистки, посредством химических реакций (хемосорбция):
- мышьяково-содовый;
- с помощью карбоната калия под давлением;
- этаноламиновый;
2. Физическая адсобция (цеолиты).
3. Вымораживание на насадке.
Мышьяково-содовый способ
Очистка идет только от H2S используется оксисульфомышьяковая соль Na4As2S5O2,
которую приготавливают из соды мышьякового ангидрида As2O3. Регенерация
проводится продувкой воздухом. Недостатки – мышьяк является ядовитом веществом,
очистка только от H2S.
Карбонат калия
Используется подогретый до 105…110°С водный раствор карбоната калия К2СO3 по
реакции К2СO3 + СO2 + H2O = 2КHСO3, регенерация идет путем сброса давления либо
повышения температуры. Очистка от H2S происходит путем абсорбции.
Этаноламиновый способ
Очистка от H2S и СО2 производится моноэтаноламинами (CH2CH2OH)NH2 или
диэтаноламинами (триэтаноламинами) образуются карбонаты, бикарбонаты,
сульфиды и бисульфиды. Реакции обратимы, при t=25°С идет поглощение, при
повышении до 105°С и выше – обратный процесс. Недостаток - доп. увлажнение ПГ,
расход теплоты для регенерации раствора.

6.

Из химических способов очистки ПГ наиболее предпочтительным
признается этаноламиновый способ , обладающий максимальной степенью
поглощения по отношению к H2S и СО2 . Он используется на крупных заводах СПГ.

7. Схема абсобционной очистки растворами аминов

Схема абсобционной очистки
Кислые газы на
растворами аминов
сжигание или
Очищенный ПГ
выделение серы
1- Абсорбционная колонна с насадкой, 2- насос чистого ненасыщенного раствора
амина, 3- фильтр, 4- ресивер, 5- теплообменник, 6- десорбер, 7- конденсатор паров
воды, 8- ресивер, 9- насос

8. ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА ОТ МЕРКАПТАНОВ (процесс «DEMERUS NG»)

Технология применяется для глубокой очистки природного газа от меркаптанов
RSH (тиолов).
Экстракция щелочным раствором NaOH меркаптанов, содержащихся в сырье, с
последующей регенерацией щелочи в присутствии гетерогенного катализатора КСМ.
Концентрация меркаптанов в природном газе до очистки составляет до 0,400 % масс.,
остаточное содержание меркаптановой серы — не более 0,0005 % масс. Содержание
общей серы в очищенном природном газе составляет не более 0,0010 % масс.

9. Принципиальная схема демеркаптанизации природного газа

Сепаратор
Экстракционная
колонна
Регенератор
Подогреватель
Раствор, насыщенный
меркаптидами
RSH + NaOH ⇌ RSNa + H2O
(1)
2RSNa + 0,5 O2 + H2O → RSSR + 2NaOH
2RSNa + 1,5 O2 + H2O → RSО2SR+ 2NaOH
(2)
(3)

10. Блок осушки природного газа

Адсорбер на регенерации
Адсорберы на
Осушке ПГ