Zestaw B

1. Klasyfikacja gazów ziemnych ze względu na skład, składniki węglowodorowe i nie węglowodorowe gazów ziemnych,

Podział ze względu na zawartość składników węglowodorowych:

- suchy (mało propanu i wyższych węglowodorów

- mokry (propan i wyższe węglowodory 5-10%) – zawiera składniki dające się skroplić w temperaturze pokojowej

*Ze względu na zawartość homologów metanu:

- metanowy <1%

- suchy 1-5%

- lekki 5-10

- ciężki 10-15

- bardzo ciężki >15%

*Ze względu na zawartość kondensatu węglowodorowego:

- bezkondesatowy

- niskokondensatowy

- śreniokondesatowy

- wysokokondesatowy

- unikalnie wysokokondesatowy

Podział ze względu na zawartość azotu:

- gazy bezazotowe (1-3%)

- gazy niskoazotowe (3-10%)

- średnioazotowy (10-50%)

- wysokoazotowy >50%

Podział ze względu na zawartość siarki:

- małosiarkowe (<0,3%)

- siarkowe (0,3-3%)

- wysokosiarkowe (>3%)

Ze względu na zawartość CO₂:

- o małej zawartości 3-5%

- o średniej zawartości 5-10%

- 0 dużej zawartości 15-30%

- o unikalnie dużej zawartości 30-50%

- gazy zawierające gł CO₂, z domieszką węglowodorów >50%

Ze względu na zawartość wodoru:

- niskowodorowy <1%

- średniowodorowy 1-5%

- wysokowodorowy 5-10%

- unikalnie wysokowodorowy 10-15%

- wodorowo-węglowodorowy 15-30%

- węglowodorowo-wodorowy >30%

1. Metody absorpcyjne odsiarczania gazu, zasada, rozpuszczalniki

Metody absorpcji: a. fizyczna, absorpcja z reakcją chemiczną, mieszane.

1. ABSORPCJA Z REAKCJĄ CHEMICZNĄ

Zastosowanie roztworów amin.

Zdolność absorpcyjna rośnie z zasadowością. W tej samej kolejności rośnie zużycie pary na rozkład kompleksów amin ze składnikami kwaśnymi.

Wzrost zasadowości:
MEA < DEA < DIPA < DGA < MDEA < TEA

(monoetyloamina < dietyloamina < diizopropyloamina < diglikoloamina < metylodietanoloamina < tri etanoloamina)

MEA, DEA i DGA – zastosowanie w sorpcji H₂S i CO₂

TEA, MDEA – oddzielenie H₂S od CO₂

Wymagania dla absorbentów:

- duża zdolność absorpcyjna;

- łatwość rozkładu z wydzieleniem H₂S i CO₂ (regeneratywność)

- niezbyt duża lotność (małe straty);

- brak korozyjności.

• Kolumny z wypełnieniem, proces na zasadzie przeciwprądu;

• Ciśnienie sorpcji: 1-1,2MPa

• Ciśnienie desorpcji: 0,2MPa

• Temperatura sorpcji: 30-40 st. C

• Temperatura desorpcji: 110-125 st. C

• Produktem jest stężony siarkowodór, utylizowany w procesie Clausa lub spalany

Wady MEA:

• Tworzenie produktów ubocznych;

• Łatwe utlenianie do kwasów;

• Tworzenie mydeł z kwasami organicznymi – silne pienienie;

• Duże straty;

• Konieczność stosowania r-rów rozcieńczonych, co się wiąże z dużymi stratami ciepła, a to z dużymi stratami ruchowymi.

Absorpcja H₂S i CO₂ w aktywowanych r-rach K₂CO₃

Reakcje te przebiegają szybko w temp 125 st. C. Stosuje się jednakową temperaturę desorpcji i absorpcji. Cisnienie sorpcji wynosi 0,15-3MPa, ciśnienie desorpcji – atmosferyczne lub niższe. Stężenie K₂CO₃ ok. 40%.

Metoda ta jest mało efektywna w obecności siarkowodoru. Dlatego stosuje się ją głównie do usuwania CO₂(gaz syntezowy). Musi być duży stosunek CO2/H2S. Można też usuwać

Też usuwać tą metodą COS i CS₂, ale nie może być merkaptanów. Stosuje się duże ciśnienie gazu.

Jeżeli stosuje się oczyszczanie z reakcją chemiczną to ze wzrostem stężenia rośnie zużycie ciepła. Rozpuszczalność w etanoloaminach mało rośnie ze wzrostem ciśnienia. Przebieg procesu jest funkcją stosunku CO2 i H2S.

1. ABSORPCJA FIZYCZNA

Stosowane rozpuszczalniki:

- Fluor-Solvent: węglan propylenu; oczyszczanie gazów o wysokiej zawartości CO₂, niskiej H₂S.

- Lurgi: N-metylopirolidon; usuwanie H₂S z gazów zawierających CO_2­

Absorpcja fizyczna składników kwaśnych:

- pod dużym ciśnieniem;

- mała krotnośc cyrkulacji sorbentu, niskie zużycie energii, niskie koszty eksploatacyjne;

- wydzielenie składników przez rozprężanie, bez podgrzewania (nie ma zużycia energii na desorpcję, tylko na rozprężanie);

Wady:

- mała selektywność usuwania H2S;

- wysokie ceny rozpuszczalników;

- rozpuszczalność w nich węglowodorów cięższych;

- jeżeli ciśnienie jest małe, trzeba obniżyć temperaturę do -30 st. C;

- wybór rozpuszczalnika i procesu jest funkcją wzajemnych stosunków ciśnień CO₂ i H₂S;

- efektywność usuwania jest funkcją CO₂+H₂S, suma ciśnień poniżej 0,1MPa

Węglan propylenu (Fluor-Solvent):

Ciśnienie CO₂+H₂S: 0,7-0,7MPa

Duża wartość stosunku CO₂:H₂S

Zawartość CO₂ w oczyszczonym gazie 2%, stosuje się doczyszczanie w etanoloaminach.

NMP (Lurgi):

- mały stosunek H₂S:CO₂;

- 10 razy lepsza rozpuszczalność H2S niż CO₂;

- brak korozji, stabilność termiczna;

- duże straty związane z dużą lotnością, odzyskiwanie.

Rozprężanie w tym procesie powinno być wielostopniowe; Podczas desorpcji podgrzewanie dla dokładnego usunięcia H₂S z NMP. Ciśnienie sorpcji 3-8MPa, temperatura sorpcji 0-15 st. C.

Desorpcja: temperatura: do 150 st. C, ciśnienie atmosferyczne.

1. Temperatura zapłonu i granice wybuchowości gazu

Granica wybuchowości – stężenie par, gazów substancji, które w mieszaninie z powietrzem mogą się zapalić od bodźca termicznego.

Dolna granica wybuchowości – najniższe stężenie substancji palnej;

Górna granica wybuchowości – najwyższe stężenie substancji palnej w mieszaninie z powietrzem, przy którym może jeszcze nastąpić wybuch i zapalaenie się substancji pod wpływem bodźca termicznego.

Temperatura zapłonu – jest to najniższa temperatura w której ciśnienie par jest na tyle wysokie, że może utworzyć mieszaninę palną z powietrzem. (Charakteryzuje skłonność tworzenia mieszanin palnych i jest wartością przy której ogrzewany produkt w mieszaninie z powietrzem ulega zapłonowi w zetknięciu z płomieniem.)

1. Zastosowanie reakcji Clausa do odsiarczania gazów

Siarkę w procesie Clausa otrzymuje się z gazów bogatych w H₂S. Gazy ziemne i przemysłowe muszą zawierać powyżej 30% H₂S.

2 warianty:

- wariant 1: zatężanie gazu przez absorpcje do ok. 80%, a następnie utlenianie H₂S do siarki elementarnej; produkcja światowa siarki: 30 mln ton rocznie.

- wariant 2: metoda absorpcyjno-utleniająca (odsiarczanie gazu, produkcja siarki)

Przebieg procesu:

3H_2­S + 3/2 O₂ = 2H₂S + SO₂ + H₂O

2H₂S + SO₂ = 3S + H₂O

Reakcja zachodzi w reaktorze-kotle (2), oraz gł. w reaktorze 5. Reaktor wypełniony katalizatorami: tlenkami glinu i żelaza; temperatura: wlot 300 st. C, wylot 350 st. C.

Stosunek reagentów w procesie Clausa H₂S:SO₂ = 2:1

Superclaus:

- selektywne utlenianie H2S przez tlen do siarki elementarnej.

- usuwanie resztek H2S po procesie Clausa

- katalizatorem jest mieszanina tlenków żelaza i tlenków chromu na alfa-tlenku glinu; katalizator odporny na parę wodną i nadmiar tlenu;

- katalizator ten nie utlenia innych związków siarki, wodoru ani CO (nie promotuje klasycznej reakcji Clausa)

- nadmiar H2S w reaktorze Clausa

Głownie zachodzi reakcja bezpośrednia H2S do S.

Superclaus 99,5:

- dodatkowy reaktor uwodornienia;

- 3 reaktory Clausa 98% + 1 reaktor Superclaus 99,7%;

- 30% większe koszta budowy instalacji;

- minimalna emisja H2S i SO₂;

- stosunek H­₂S/SO₂ nie musi być tak precyzyjny;

- brak ścieków, można stosować nadmiar tlenu.

1. Instalacja kompleksowego przygotowania gazu, lokalizacja, układ i zadania.

Podstawowe procesy oczyszczania gazu przed transportem po wydobyciu obejmują: usuwanie zanieczyszczeń mechanicznych, osuszanie, usuwanie CO₂, odsiarczanie (usuwanie H2S, merkaptanów, COS), odgazolinowanie (usuwanie C₃⁺, stabilizację gazoliny), wydzielenie kondensatu, rozdzielenie gazu płynnego, wydzielenie etanu z odgazolinowanego gazu, usuwanie rtęci, usuwanie Amoniaku i naftalenu, odazotowanie gazu zaazotowanego, wydzielenie helu z frakcji azotowej.

IKPG – Instalacja Kompleksowego Przygotowania Gazu obejmuje: odgazolinowanie, odsiarczanie, osuszanie.

(element tzw. przyzłożowej przeróbki gazu)

Warianty:

- gaz suchy – nie ma odgazolinowania;

- gaz bez H2S – nie ma odsiarczania;

- osuszanie przed odgazolinowaniem metodą niskotemperaturowej absorpcji;

- osuszanie na końcu – odgazolinowanie w temperaturze otoczenia.

Osuszanie

- woda może ulec kondensacji podczas transportu rurociągiem, mogą się stworzyć korki i problemy transportowe oraz utworzyć hydraty. Ponadto woda może powodować korozję.

Osuszanie polega na kondesacji takiej, aby temperatura punktu Rosy była niższa niż najniższa temperatura w rurociągu.

Usuwanie H2S i CO₂

H₂S jest toksyczny, intensyfikuje tworzenie hydratów oraz jest korozyjny. CO₂ – również korozyjny.

Odgazolinowanie

Węglowodory C₂⁺ sprawiają trudności związane z transportem i przyczyniają się do wzrostu kosztów transportów. Ulegają one kondesacji i sprzyjają tworzeniu hydratów. Ponadto jest duże zapotrzebowanie na frakcje C₂, C₃-C₄ oraz benzyny.

Metody odgazolinowania:

- metody ad- i absorpcyjne;

- metody ekspansyjne;

- metody niskotemperaturowej separacji.

Stabilizacja gazoliny

- stabilizacja – przy złożu lub w rafinerii;

- rozdział gazu płynnego – rafinacja;

- przy złożu – tylko gaz suchy + gazolina surowa;

- etan -> etylen

Odazotowanie i usuwanie CO₂ w celu usunięcia balastu i związanego z tym kosztu transportu.

1. Wytwarzanie gazu syntezowego z gazu ziemnego, reakcje, sterowanie stosunkiem CO:H₂.

Metody otrzymywania gazu syntezowego: katalityczny reforming metanu z parą wodna, częściowe utlenianie metanu, reforming autotermiczny. W zależności od stosowanej metody wytwarzania gazu syntezowego stosunek H₂/CO będzie inny. Może się zmieniać od ok. 1 do 3.

Proces polega na reformingu parowym wstępnie odsiarczonych węglowodorów i otrzymuje się wodór o czystości 99,7%. Stosuje się katalizatory niklowe najczęściej w postaci Ni/Al­₂O₃. Proces prowadzi się wstępnie w reaktorze prereformingu w temperaturze 450ºC, a następnie w reformerze w temperaturze 830-850ºC (Wytwórnia Wodoru II – 830-870ºC). [Proces ten zazwyczaj przebiega pod p=2-3,5 MPa w temp. 850-950 ºC] . Surowy gaz syntezowy składa się z H₂, CO, CO₂, oraz w zależności od użytego czynnika zgazowującego: N₂, H₂S, CH₄, węglowodorów i innych substancji organicznych, pyłów i pary wodnej. Przed procesami przetwarzania gazu syntezowego zanieczyszczenia (m.in. pyły, zw. siarki) muszą zostać usunięte. Do korekcji stosunku zawartości H₂:CO stosuje się proces WGS (ang. water gas shift) polegający na reakcji części CO z gazu syntezowego z dodatkową ilością pary wodnej z utworzeniem CO₂ i H₂ (kat. Cr-Fe lub Cr-Cu). Na sitach molekularnych zachodzi rozdział czystego wodoru od gazu resztkowego. Wyróżnia się konwersję CO do CO₂ i H₂ niskotemperaturową (220-250ºC) oraz wysokotemperaturową (350-400ºC).

Reforming metanu - reakcje:

CH₄ + H₂O = CO + 3H₂

CO + H₂O = CO₂ + H₂

CH₄ + CO₂ = 2CO + H₂

Zestaw C

1. Złoża gazu ziemnego w Polsce i na świecie (kraje występowania)

Złoża gazu ziemnego w Polsce:

Ponad 160mld m³

Wyokometanowy: Karpaty (>22mld) i Przedgórze Karpat (>69mld)

Zaazotowany: Niż Polski (obszar przedsudecki, pomorski) >77mld m³

Złoża gazu ziemnego na świecie: Rosja, Iran, Katar, Arabia Sauyjska, Zjednoczone

Emiraty Arabskie, USA, Algieria, Wenezuela, Nigeria, Irak.

Największe złoże Urengojske, Orenburskie 1000mld m sześc.

1. Metody odgazolinowania gazu ziemnego. Cel i schemat technologiczny

Odgazolinowanie – to zachowawczy rodział gazu ziemnego. Polega na wydzieleniu propanu i butanu (gaz płynny) oraz pentanu i homologów (gazolina) ulegających skropleniu w podwyższonym ciśnieniu i temperaturze pokojowej i klimatycznej (-30 st. C – 40 st. C). Odgazolinowany gaz ziemny zawiera tylko metan i etan.

Celem odgazolinowania gazu ziemnego jest usunięcie węglowodorów C₃⁺. Węglowodory te kondensują podczas transportu rurociągami, utrudniają one transport i przyczyniają się do wzrostu kosztów transportu. Ponadto przyczyniają się do powstawania hydratów. Jest zapotrzebowanie na frakcje C2, C3-C4 oraz benzynę.

Metody odgazolinowania:

- metody ad- i absorpcyjne;

- metody ekspansyjne;

- metody niskotemperaturowej separacji.

Schemat – kartki.

1. Osuszanie gazu metodami adsorpcyjnymi w porównaniu z innymi metodami

Spadek ciśnienia i temperatury powoduje wykraplanie wody i tworzenie hydratów metanu. Zabezpiecza się instalacje przed kondensacją wody.

Metody osuszania gazu:

1. Absorpcja (glikole, punkt rosy -30 st. C, r-ry CaCl₂)

2. Adsorpcyjna (żele krzemionkowe, sita molekularne, tlenek glinu);

3. Poprzez wychładzanie (powietrzem, wodą, czynnikiem chłodzącym, przez rozprężanie)

Ze względu na niskie koszty i dostępność glikolu metoda absorpcyjna jest najpowszechniejsza.

Metoda adsorpcyjna jest metodą najskuteczniejszą – pozwala na osiągnięcie punktu rosy -40st.C. Najskuteczniejsze jest osuszanie na sitach molekularnych – najniższa tempe punktu rosy. Absorpcja w roztworach CaCl₂ pozwala na osiągnięcie punktu rosy tylko 0 t.C, jednak jest to proces stosunkowo tani (niska energochłonność, CaCl₂ tani, małe koszty inwestycyjne i eksploatacyjne). Osuszanie poprzez chłodzenie jest najmniej skuteczne (schładzanie czynnikiem schładzającym lub przez rozprężanie do -20st. C, natomiast schładzanie wodą 0st. C, powietrzem 20st.C).

W zależności od stężenia glikolu osiąga się odpowiednie temperatury punktu rosy. Skuteczność osuszania glikolami zależy również od rodzaju glikolu i temperatury zetknięcia glikolu i gazu. Osuszanie glikolami stosuje się najczęściej dla gazów odgazolinowanych, też przy odwiertach i przed NTS (wtryskowe osuszanie gazu).

Osuszanie adsorpcyjne stosuje się do głębokiego osuszania gazu i dla gazu do niskotemperaturowego rozdziału (przed NTS) oraz w celu dosuszenia po absorpcji. Efekty suszenia zależne są od temperatury suszenia oraz od zawartości wody resztkowej w sorbencie.

SiO₂ – ulega zatruciu H2S (regeneracja – suszenie w 100-150st.C), sita molekularne – duża selektywność do wody.

Stosuje się 3 reaktory z adsorbentem wypełnione sitami: 1 etap: adsorpcji, osuszania; 2 etap: regeneracja adsorbenta; 3 etap: schładzanie adsorbenta.

Metody przeciwdziałania tworzeniu się hydratów - porównanie:

- ogrzewanie gazu: gaz transportowany w określonej temperaturze – wysoki koszt

- zmniejszanie ciśnienia poniżej równowagowego – wysoki koszt

- wtryskiwanie inhibitorów (metanol, glikole) wiążących wodę; glikole się regeneruje - koszty

- wtryskiwanie metanolu – stosuje się rutynowo przy małych rurociągach;

- wtryskiwanie CaCl₂ - rzadko

1. Zasada rozdzielania gazów, separacji azotu, helu i metanu od cięższych składników

Usuwanie tlenu i azotu prowadzi się na membranach lub stosując metody niskociśnieniowe, lub PSA (adsorpcję przy zmiennym ciśnieniu).

Rozdział metanu i azotu: metoda kriogeniczna, membrany, sita molekularne.

Metoda kriogeniczna

– stosowana w Polsce (2 instalacje);

- metoda pojedynczej kolumny, metoda pojedynczej kolumny z instalacją chłodniczą, technologia potrójnej kolumny, technologia dwukolumnowa.

Wprocesie odazotowania bardzo istotne jest usunięcie ze strumienia wlotowego gazu: dwutlenku węgla, wody, rtęci oraz ciężkich węglowodorów i węglowodorów aromatycznych.

Metoda niskotemperaturowa (kriogeniczna)

Metoda niskotemperaturowego oczyszczania gazu wodorowego polega na schłodzeniu sprężonego gazu wodorowego do temperatury, w której skraplają się substancje zanieczyszczające. Metoda ta pozwala na uzyskanie gazu wodorowego o czystości 95-99%.

Rozdział na membranach półprzepuszczalnych

Proces oczyszczania wodoru na membranach półprzepuszczalnych wymaga stosowania wysokich temperatur. Stosuje się membrany z folii palladowej lub tworzyw sztucznych. Technika ta pozwala na uzyskanie gazu wodorowego o czystości poniżej 95%. Membrany ulegają uszkodzeniu przez siarkowodór i niektóre węglowodory aromatyczne. 

Metoda adsorpcyjna: proces Pressure Swing Adsorption (PSA)

Proces PSA polega na przepuszczeniu zanieczyszczonego gazu wodorowego przez nieruchome złoże adsorbenta, który "wychwytuje" wszystkie substancje oprócz wodoru.  Jako adsorbenty stosuje się najczęściej wysokoporowate zeolity, tlenek glinu, glinokrzemiany. 

1. Liczba Wobbego a wartość opałowa gazu ziemnego

Liczba Wobbego – stosunek wartości kalorycznej odniesionej do jednostki objętości gazu do pierwiastka kwadratowego jego gęstości względnej w tych samych warunkach. Wyróżnia się dolną i górną liczbę Wobbego. Jeśli za wartość kaloryczną przyjmie się wartość opałową H_d to mówimy o dolnej liczbie Wobbego. Górna liczba Wobbego jest param term wg którego klasyfikuje się gaz ziemny.

Wartość opałowa liczona jest z odpowiednigo wzoru na podstawie % zawartości poszczególnych związków.

1. Porównać otrzymywanie wodoru gazu syntezowego z metanu i węgla

Otrzymywanie gazu syntezowego z węgla lub koksu:

Zgazowanie – reakcja paliw stałych z powietrzem, tlenem, parą wodną, CO₂ lub mieszaniną tych gazów (i ew. produktów reakcji) w temperaturze ponad 700 st. C dla uzyskania produktu gazowego, który będzie odpowiedni jako źródło energii lub jako surowiec do syntez substancji chemicznych paliw ciekłych lub innych paliw gazowych. Zgazowanie węgla można prowadzić w zgazowywaczach Lurgi, generatorach Koppers-Totzek oraz w warstwie fluidalnej metodą Winklera (T=800-1000ºC, p=0,12 MPa). Największe znaczenie ma zgazowanie metodą Lurgi (małe wymagania co do jakości surowca, duży uzysk H₂, duży stopień przereagowania substancji organicznej) polegające na zgazowaniu bryłek węgla lub koksu w generatorze ze złożem stałym (T=do 1200ºC, p=2-3MPa, H₂:CO=1,95). W generatorze Koppers-Totzek zgazowanie miału węglowego następuje w trakcie transportu pneumatycznego (T=1500-1900ºC, p=ok.0,1 MPa).

Otrzymywanie gazu syntezowego z metanu:

Katalityczny reforming metanu (tak jak pisano wcześniej).

Porównanie:

- gaz syntezowy z węgla/koksu otrzymuje się poprzez zgazowanie, natomiast z metanu w wyniku reformingu katalitycznego,

- gaz syntezowy otrzymany z metanu charakteryzuje się większym stosunkiem H₂:CO równym 5,85 w porównaniu z gazem uzyskanym z węgla (najwyższy stosunek H₂:CO=1,95 spośród metod zgazowania uzyskuje się w zgazowywaczach Lurgi),

- zgazowanie prowadzone jest pod niższym ciśnieniem w porównaniu z reformingiem,

- reforming jest procesem katalitycznym w przeciwieństwie do zgazowania,

- stosowane temperatury w zgazowaniu zależnie od metody są porównywalne lub nieco większe od stosowanych w reformingu.

Zestaw D

1. Najwięksi eksporterzy gazów ziemnych, metody transportu gazu. Import gazu do Polski

Najwięksi eksporterzy gazów ziemnych:

Rosja, Katar, Zjednoczone Emiraty Arabskie, USA, Arabia Saudyjska, Nigeria, Algieria, Iran, Irak, Wenezuela

Metody transportu gazu:

- rurociągowy;

- kontenerami (LNG)

- synteza metanolu, konwersja metanolu.

Typy transportu:

Tras. Rurociągowy - jest najbardziej rozpowszechnionym typem

transportu gazu. Rozróżniamy następujące typy rurociągów:

-rurociągi magistrale. Służą do przesyłania głównych ilości gazu od miejsc wydobycia w kierunku głównego zużycia tego surowca. Ciśnienie do 10 MPa….

-rurociągi dystrybucyjne. Rozgałęzienia zaopatrujące zwykłych zjadaczy fasoli. Działają pod ciśnieniem 0,2 0,3 MPa.

Prędkość transportu można zwiększyć poprzez zwiększenie ciśnienia roboczego gazociągu, ograniczenie oporów przesyłania gazów i optymalizację systemów przetłaczania gazu.

Transport w postaci skroplonej – skroplenie metanu umożliwia ok. 600-krotne zmniejszenie jego objętości. To główny powód rozwoju takiej formy transportu. Transport tego typu wykorzystuje się w celu dostarczenia surowca do miejsc oddzielonych od złoża wielkimi akwenami(gaz płynie wtedy metalowcem). Obecnie ok. 25% trans. gazu odbywa się w postaci skroplonej.

Transport w postaci przetworzonej – najczęściej dotycz przemiany metanu w metanol. Jest to więc sposób przetwarzania niezbyt wygodnej do przewozu formy gazowej do postaci płynnej.

Import gazu do Polski:

- zużycie gazu roczne wynosi ok. 13mld m sześc. – 2/3 zapotrzebowania – z importu.

- większość gazu otrzymujemy z Ukrainy (przejście w Drozdowicach), część importowana jest przez gazociąg jamalski, z Białorusi oraz przez przejście w Zgorzelcu (na zachodzie kraju).

1. Separacja jako metoda wstępnego osuszania i odgazolinowania gazu

Cechy charakterystyczne procesu separacji:

- usuwanie pyłu i czątek stałych;

- usuwanie kropli wody;

- usuwanie kropli węglowodorów C3+

- różne rozmiary usuwanych cząstek;

- różna szybkość przepływu gazu;

- wybór typu i rozmiaru separatorów.

Powstawanie kropel: przy przepływie przez rurociąg i aparaturę krople mogą się zlewać i rozdrabniać.

Typy separatorów:

1. Grawitacyjne (cylindryczne pionowe i poziome, kuliste)

2. Żaluzjowe (separatory inercyjne: pęk żaluzji lub siatek, osadzanie siłą bezwładności);

3. Odśrodkowe (cyklony) (duża skuteczność, duże prędkości przepływy, stosowanie multicyklonów w celu poprawy skuteczności)

4. Siatkowe (separatory inercyjne z przeszkodami: pęk żaluzji lub siatek, osadzanie siłą bezwładności, zatrzymują krople >5mikrom);

5. Filtry separatory;

6. Mieszane.

Separacja Grawitacyjna

- separatory grawitacyjne efektywne przy usuwaniu cząstek >20mikometrów (stosuje się koalescery – labirynty z kilku elementów na których zachodzi koalescencja, kilka mikrometrów);

- rozmiar aparatu 3m;

Separatory rzadko są stosowane w czystej postaci, ale wyposażone w wewnętrzne cyklony i łapacze kropel.

Separatory filtry – dwustopniowe:

- pierwszy stopień – cyklon, wkładka filtrująca z włókna szklanego;

- drugi stopień – pakiet z siatek;

* usuwanie cząstek stałych, zatrzymanie pyłu, stosowane dla aerozoli o średnicy poniżej 5 mikrometrów.

2-stopnionwy proces separacji:

1. Separacja wstępna – grawitacyjna;

2. Separacja niskotemperaturowa (dokładniejsza)

Separacja niskotemperaturowaNTS

Surowcem jest gaz z odwiertu. Stosuje się DEG jako czynnik odwadniający. Stosuje się 2 separatory: separator wstępny i separator niskotemperaturowy. Gaz jest wstępnie osuszony i odgazolinowany.

1. Metody odsiarczania gazu ziemnego (wymienić)

- absorpcyjne

- adsorpcyjne

- mieszane

- zobojętnianie H2S z utlenianiem do siarki elementarnej

1. Temperatura zapłonu a granice wybuchowości gazu (było)

2. Porównać kierunki wykorzystania przemysłowego i energetycznego gazów:

   1. wysokometanowych

Syntezy chemiczne:

- chlorometany

- CO₂

- cyjanowodór

- acetylen

- sadza

- piroliza: etylen

- konwersja z parą wodną: gaz syntezowy (amoniak, metanol, alkohole, kwas mrówkowy itd.)

1. kondensatowych

Metan:

- gazolina stabilizowana

- paliwo

- przemysł

- energetyka

- gospodarka komunalna

- transport

Gaz płynny:

- piroliza/odwodornienie: etylen, propylen, butylen, butadieny

- utlenienie: aceton

1. zaazotowanych

- zastosowanie w przemyśle;

- zaspokajanie potrzeb odbiorców domowych, komunalnych, przemysłowych (jako paliwo)

1. zasiarczonych

- siarka odzyskiwana, stosowana w syntezach chemicznych

1. Zastosowanie gazu syntezowego w technologii chemicznej

Gaz syntezowy jest surowcem w produkcji:

- kwas mrówkowy

- amoniak;

- aldehyd octowy;

- woski, parafiny, olefiny, aromaty;

- octan winylu;

- węglan di metylu;

- glikol etylenowy

Gaz syntezwy stanowi źródło wodoru:

- zastosowanie energetyczne – transport, przemysł rafineryjny, upłynnianie węgla

- zastosowanie chemiczne – syntezy chemiczne (produkcja metanolu, amoniaku), hutnictwo, metanol do produkcji MTBE

Wymienić metody odsiarczania gazu ziemnego:

- odsiarczanie gazu na węglu aktywnym

- odsiarczanie gazu na sitach molekularnych – stosowany jako ostatni etap po odsiarczaniu i osuszaniu w instalacjach absorbujących (selektywne usuwanie H₂S obok SO₂ , usuwanie merkaptanów, natomiast związki niepolarne się nie adsorbują)

- odsiarczanie gazu przez hydrorafinację na katalizatorach CoMo – Al₂O₃ (hydrogenoliza organicznych związków siarki do H₂S – reaktor I), sorpcja H₂S na ZnO (reaktor II)

ZnO + H₂S = H₂O + ZnS

- metody absorpcyjne (absorpcja chemiczna, absorpcja fizyczna)