อ่าน 7 นาที
การแปรรูปก๊าซธรรมชาติ
การแปรรูปก๊าซธรรมชาติ เป็นกระบวนการทางอุตสาหกรรมหลายประเภทที่ออกแบบมาเพื่อทำให้ ก๊าซธรรมชาติ บริสุทธิ์ โดยการกำจัดสิ่งปนเปื้อน เช่น ของแข็ง น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์( CO2 )...
การแปรรูปก๊าซธรรมชาติ
การแปรรูปก๊าซธรรมชาติเป็นกระบวนการทางอุตสาหกรรมหลายประเภทที่ออกแบบมาเพื่อทำให้ก๊าซธรรมชาติ บริสุทธิ์ โดยการกำจัดสิ่งปนเปื้อน เช่น ของแข็งน้ำคาร์บอนไดออกไซด์( CO2 ) ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S )ปรอทและ ไฮโดรคาร์บอน ที่มีมวลโมเลกุล สูงกว่า ( คอน เดนเซต ) เพื่อผลิตก๊าซธรรมชาติแห้งที่มีคุณภาพสำหรับส่งผ่านท่อ[ 1 ]เพื่อการจำหน่ายผ่านท่อและการใช้งานขั้นสุดท้าย[ 2 ]สารบางชนิดที่ปนเปื้อนในก๊าซธรรมชาติมีมูลค่าทางเศรษฐกิจและจะถูกนำไปแปรรูปหรือจำหน่ายต่อไป ไฮโดรคาร์บอนที่เป็นของเหลวในสภาวะแวดล้อม: อุณหภูมิและความดัน (เช่นเพนเทนและไฮโดรคาร์บอนที่หนักกว่า) เรียกว่าคอนเดนเซตก๊าซธรรมชาติ (บางครั้งเรียกว่าน้ำมันเบนซินธรรมชาติหรือคอนเดนเซต เฉยๆ )
ก๊าซธรรมชาติดิบส่วนใหญ่มาจากบ่อสามประเภท ได้แก่บ่อน้ำมันดิบบ่อก๊าซ และบ่อคอนเดนเซตน้ำมันดิบและก๊าซธรรมชาติมักพบร่วมกันในแหล่งกักเก็บเดียวกัน ก๊าซธรรมชาติที่ผลิตในบ่อที่มีน้ำมันดิบโดยทั่วไปจัดเป็นก๊าซที่ละลายร่วม กับน้ำมันดิบ เนื่องจากก๊าซนั้นเกี่ยวข้องหรือละลายอยู่ในน้ำมันดิบการผลิตก๊าซธรรมชาติที่ไม่เกี่ยวข้องกับน้ำมันดิบจัดเป็น "ก๊าซที่ไม่เกี่ยวข้อง" ในปี 2552 ร้อยละ 89 ของการผลิตก๊าซธรรมชาติจากบ่อ ในสหรัฐอเมริกาเป็นก๊าซที่ไม่เกี่ยวข้อง [ 3 ]บ่อก๊าซที่ไม่เกี่ยวข้องซึ่งผลิตก๊าซแห้งในแง่ของคอนเดนเซตและน้ำสามารถส่งก๊าซแห้งไปยังท่อส่งหรือโรงงานก๊าซได้โดยตรงโดยไม่ต้องผ่านกระบวนการแยกใดๆ ทำให้สามารถใช้งานได้ ทันที [ 4 ]
การแปรรูปก๊าซธรรมชาติเริ่มต้นใต้ดินหรือที่ปากบ่อ ในบ่อน้ำมันดิบ การแปรรูปก๊าซธรรมชาติจะเริ่มต้นเมื่อของเหลวสูญเสียความดันและไหลผ่านหินกักเก็บจนกระทั่งถึงท่อบ่อ[ 5 ]ในบ่ออื่นๆ การแปรรูปจะเริ่มต้นที่ปากบ่อ ซึ่งจะสกัดองค์ประกอบของก๊าซธรรมชาติตามประเภท ความลึก และตำแหน่งของแหล่งสะสมใต้ดินและธรณีวิทยาของพื้นที่[ 2 ]
ก๊าซธรรมชาติที่มีไฮโดรเจนซัลไฟด์ ค่อนข้างน้อย เรียกว่าก๊าซหวานก๊าซธรรมชาติที่มีไฮโดรเจนซัลไฟด์ในระดับสูงเรียกว่าก๊าซเปรี้ยวก๊าซธรรมชาติหรือส่วนผสมของก๊าซอื่นๆ ที่มีไฮโดรเจนซัลไฟด์หรือคาร์บอนไดออกไซด์หรือก๊าซที่เป็นกรดอื่นๆ ในปริมาณมากเรียกว่าก๊าซกรด
ประเภทของบ่อก๊าซธรรมชาติดิบ
- บ่อน้ำมันดิบ : ก๊าซธรรมชาติที่ได้จากบ่อน้ำมันดิบโดยทั่วไปเรียกว่าก๊าซที่เกี่ยวข้องก๊าซนี้อาจมีอยู่เป็นชั้นก๊าซแยกต่างหากเหนือน้ำมันดิบในแหล่งกักเก็บใต้ดิน หรืออาจละลายอยู่ในน้ำมันดิบ และในที่สุดก็จะแยกตัวออกจากสารละลายเมื่อความดันลดลงในระหว่างการผลิต คอนเดนเซตที่ผลิตจากบ่อน้ำมันมักเรียกว่าคอนเดนเซตจากแหล่งผลิต[ 6 ]
- บ่อน้ำมันแห้ง: บ่อน้ำมันเหล่านี้โดยทั่วไปจะผลิตเฉพาะก๊าซธรรมชาติดิบที่ไม่มีคอนเดนเซตและมีน้ำมันดิบเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย และเรียกว่า ก๊าซ ที่ไม่เกี่ยวข้องกับน้ำมัน คอนเดนเซตจากน้ำมันแห้งจะถูกสกัดที่โรงงานแปรรูปก๊าซและมักเรียกว่า คอนเดน เซตจากโรงงาน[ 6 ]
- บ่อน้ำมันควบแน่น: บ่อน้ำมันเหล่านี้โดยทั่วไปจะผลิตก๊าซธรรมชาติดิบพร้อมกับของเหลวก๊าซธรรมชาติโดยมีน้ำมันดิบน้อยมากหรือไม่มีเลย และเรียกว่า ก๊าซ ที่ไม่เกี่ยวข้องกับน้ำมันดิบ ก๊าซธรรมชาติดิบดังกล่าว มักเรียกว่าก๊าซเปียก
- บ่อก๊าซจากชั้นถ่านหิน: บ่อเหล่านี้โดยทั่วไปจะผลิตก๊าซธรรมชาติจากก๊าซมีเทนที่สะสมอยู่ในรูพรุนของชั้นถ่านหิน ซึ่งมักจะอยู่ใต้ดินในรูปแบบที่มีความเข้มข้นสูงกว่าในรูปของการดูดซับบนพื้นผิวของถ่านหินเอง ก๊าซดังกล่าวเรียกว่าก๊าซจากชั้นถ่านหินหรือมีเทนจากชั้นถ่านหิน (หรือก๊าซจากชั้นถ่านหินในออสเตรเลีย) ก๊าซจากชั้นถ่านหินได้กลายเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา
สารปนเปื้อนในก๊าซธรรมชาติดิบ
ก๊าซธรรมชาติดิบโดยทั่วไปประกอบด้วยมีเทน (CH₄ )และอีเทน ( C₂H₆ ) เป็นหลัก ซึ่งเป็นโมเลกุล ไฮโดรคาร์บอนที่สั้นที่สุดและเบาที่สุดนอกจากนี้ยังมักมีสารประกอบอื่นๆ ในปริมาณที่แตกต่างกันไป ได้แก่ :
- ไฮโดรคาร์บอนก๊าซที่หนักกว่า ได้แก่โพรเพน (C₃H₈ ) , นอร์มัลบิวเทน( nC₄H₁₀ ) , ไอโซบิวเทน ( iC₄H₁₀ ) และเพนเทนทั้งหมดนี้เรียกรวมกันว่าของเหลวก๊าซธรรมชาติหรือNGLและสามารถนำไปแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปได้
- ไฮโดรคาร์บอนเหลว (เรียกอีกอย่างว่าน้ำมันเบนซินจากหัวบ่อหรือน้ำมันเบนซินธรรมชาติ ) และ/หรือน้ำมันดิบ
- ก๊าซกรดได้แก่คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 ) , ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S )และเมอร์แคปแทนเช่นเมทานไทออล (CH3SH )และอีทานไทออล( C2H5SH )
- ก๊าซอื่นๆ ได้แก่ไนโตรเจน (N₂ )และฮีเลียม (He)
- น้ำ: ประกอบด้วยไอน้ำและน้ำในสถานะของเหลว รวมถึงเกลือที่ละลายอยู่และก๊าซที่ละลายอยู่ (กรด)
- ปรอท : ปรอทมีปริมาณเล็กน้อย ส่วนใหญ่อยู่ในรูปธาตุ แต่อาจมีคลอไรด์และสารประกอบอื่นๆ อยู่ด้วย[ 7 ]
- สารกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ (NORM): ก๊าซธรรมชาติอาจมีเรดอนและน้ำที่ผลิตได้ อาจมี เรเดียมละลายอยู่ซึ่งสามารถสะสมภายในท่อและอุปกรณ์การผลิต ทำให้ท่อและอุปกรณ์กลายเป็นกัมมันตรังสีเมื่อเวลาผ่านไป[ 8 ]
มาตรฐานคุณภาพก๊าซธรรมชาติ
ก๊าซธรรมชาติดิบต้องได้รับการทำให้บริสุทธิ์เพื่อให้ได้มาตรฐานคุณภาพที่กำหนดโดย บริษัทขนส่งและจำหน่าย ก๊าซผ่านท่อ รายใหญ่ มาตรฐานคุณภาพเหล่านั้นแตกต่างกันไปในแต่ละท่อส่ง และโดยทั่วไปแล้วขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบท่อส่งและตลาดที่ระบบนั้นให้บริการ โดยทั่วไปแล้ว มาตรฐานจะระบุว่าก๊าซธรรมชาติควรมีคุณสมบัติดังนี้:
- อยู่ในช่วงค่าความร้อน (ค่าแคลอรี) ที่กำหนด ตัวอย่างเช่น ในสหรัฐอเมริกา ควรอยู่ที่ประมาณ 1035 ± 5% BTUต่อลูกบาศก์ฟุตของก๊าซที่ 1 บรรยากาศและ 60 °F (41 MJ ± 5% ต่อลูกบาศก์เมตรของก๊าซที่ 1 บรรยากาศและ 15.6 °C) ในสหราชอาณาจักรค่าแคลอรี รวม ต้องอยู่ในช่วง 37.0 – 44.5 MJ/m³ เพื่อเข้าสู่ระบบส่งก๊าซแห่งชาติ (NTS) [ 9 ]
- จะต้องส่งมอบที่ อุณหภูมิ จุดน้ำค้างของไฮโดรคาร์บอน ที่กำหนดหรือสูงกว่า (หากต่ำกว่านี้ ไฮโดรคาร์บอนบางส่วนในก๊าซอาจควบแน่นที่ความดันในท่อส่ง ทำให้เกิดก้อนของเหลวที่อาจสร้างความเสียหายให้กับท่อส่งได้) การปรับจุดน้ำค้างของไฮโดรคาร์บอนจะช่วยลดความเข้มข้นของไฮโดรคาร์บอนหนัก เพื่อไม่ให้เกิดการควบแน่นระหว่างการขนส่งในท่อส่ง ในสหราชอาณาจักร จุดน้ำค้างของไฮโดรคาร์บอนถูกกำหนดไว้ที่ <-2 °C สำหรับการเข้าสู่ NTS [ 9 ]จุดน้ำค้างของไฮโดรคาร์บอนจะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิแวดล้อมที่เกิดขึ้น โดยมีการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลดังนี้: [ 10 ]
| จุดน้ำค้างของไฮโดรคาร์บอน | 30 องศาฟาเรนไฮต์ (-1.1 องศาเซลเซียส) | 35 องศาฟาเรนไฮต์ (1.7 องศาเซลเซียส) | 40 องศาฟาเรนไฮต์ (4.4 องศาเซลเซียส) | 45 องศาฟาเรนไฮต์ (7.2 องศาเซลเซียส) | 50 องศาฟาเรนไฮต์ (10 องศาเซลเซียส) |
|---|---|---|---|---|---|
| เดือน | ธันวาคม มกราคม กุมภาพันธ์ มีนาคม | เมษายน พฤศจิกายน | อาจ ตุลาคม | มิถุนายน กันยายน | กรกฎาคม สิงหาคม |
ก๊าซธรรมชาติควรมีคุณสมบัติดังนี้:
- ต้องปราศจากอนุภาคของแข็งและน้ำ เพื่อป้องกันการกัดเซาะ การกัดกร่อน หรือความเสียหายอื่น ๆ ต่อท่อส่ง
- ต้องกำจัดไอน้ำออกให้เพียงพอเพื่อป้องกันการก่อตัวของมีเทนไฮเดรตภายในโรงงานแปรรูปก๊าซหรือภายในท่อส่งก๊าซเพื่อจำหน่ายในภายหลัง ข้อกำหนดปริมาณน้ำทั่วไปในสหรัฐอเมริกาคือ ก๊าซต้องมีน้ำไม่เกินเจ็ดปอนด์ต่อก๊าซ หนึ่งล้าน ลูกบาศก์ฟุตมาตรฐาน[ 11 ] [ 12 ]ในสหราชอาณาจักร ข้อกำหนดนี้กำหนดไว้ที่ <-10 °C @ 85barg สำหรับการเข้าสู่ NTS [ 9 ]
- ประกอบด้วยส่วนประกอบต่างๆ เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์ คาร์บอนไดออกไซด์ เมอร์แคปแทน และไนโตรเจน ในปริมาณเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับปริมาณไฮโดรเจนซัลไฟด์คือ 0.25 เกรน H₂S ต่อก๊าซ 100 ลูกบาศก์ฟุต หรือประมาณ 4 ppm ข้อกำหนดสำหรับ CO₂ โดยทั่วไปจะจำกัดปริมาณไม่เกินสองหรือสามเปอร์เซ็นต์ ในสหราชอาณาจักร ไฮโดรเจนซัลไฟด์ถูกกำหนดไว้ที่ ≤5 มก./ลบ.ม. และกำมะถันทั้งหมด ≤50 มก./ ลบ.ม. คาร์บอนไดออกไซด์ ≤2.0% (โมลาร์) และไนโตรเจน ≤5.0% (โมลาร์) สำหรับการเข้าสู่ NTS [ 9 ]
- รักษาปริมาณปรอทให้อยู่ในระดับต่ำกว่าขีดจำกัดที่ตรวจจับได้ (ประมาณ 0.001 ppbโดยปริมาตร) เป็นหลักเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่ออุปกรณ์ในโรงงานแปรรูปก๊าซหรือระบบส่งก๊าซจากการรวมตัวของปรอทและการเปราะของอะลูมิเนียมและโลหะอื่นๆ[ 7 ] [ 13 ] [ 14 ]
คำอธิบายเกี่ยวกับโรงงานแปรรูปก๊าซธรรมชาติ
มีวิธีการหลากหลายในการกำหนดค่ากระบวนการหน่วย ต่างๆ ที่ใช้ในการบำบัดก๊าซธรรมชาติดิบแผนภาพบล็อกโฟลว์ด้านล่างเป็นการกำหนดค่าทั่วไปสำหรับการประมวลผลก๊าซธรรมชาติดิบจากบ่อก๊าซที่ไม่เกี่ยวข้องกับน้ำมัน โดยแสดงให้เห็นว่าก๊าซธรรมชาติดิบถูกประมวลผลเป็นก๊าซขายที่ส่งผ่านท่อไปยังตลาดผู้ใช้ปลายทางอย่างไร[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]และผลิตภัณฑ์พลอยได้ต่างๆ :
- คอนเดนเสทก๊าซธรรมชาติ
- กำมะถัน
- อีเทน
- ของเหลวก๊าซธรรมชาติ (NGL): โพรเพน บิวเทน และ C 5 + (ซึ่งเป็นคำที่ใช้กันทั่วไปสำหรับเพนเทนบวกไฮโดรคาร์บอนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงกว่า) [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]
โดยทั่วไปก๊าซธรรมชาติดิบจะถูกรวบรวมจากกลุ่มบ่อที่อยู่ติดกัน และจะถูกนำไปแปรรูปในถังแยกที่จุดรวบรวมนั้นก่อน เพื่อกำจัดน้ำเหลวอิสระและ คอนเดน เสทก๊าซธรรมชาติ[ 23 ]โดยปกติคอนเดนเสทจะถูกขนส่งไปยังโรงกลั่นน้ำมัน และน้ำจะได้รับการบำบัดและกำจัดเป็นน้ำเสีย
จากนั้นก๊าซดิบจะถูกส่งผ่านท่อไปยังโรงงานแปรรูปก๊าซ ซึ่งการทำให้บริสุทธิ์เบื้องต้นมักจะเป็นการกำจัดก๊าซที่เป็นกรด (ไฮโดรเจนซัลไฟด์และคาร์บอนไดออกไซด์) มีกระบวนการหลายอย่างที่ใช้ได้สำหรับวัตถุประสงค์ดังกล่าว ดังแสดงในแผนผังการไหล แต่การบำบัดด้วยอะมีนเป็นกระบวนการที่ใช้กันมาแต่เดิม อย่างไรก็ตาม เนื่องจากข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพและสิ่งแวดล้อมของกระบวนการอะมีน เทคโนโลยีใหม่ที่ใช้เยื่อโพลีเมอร์ในการแยกคาร์บอนไดออกไซด์และไฮโดรเจนซัลไฟด์ออกจากกระแสก๊าซธรรมชาติจึงได้รับการยอมรับมากขึ้น เยื่อมีความน่าสนใจเนื่องจากไม่ต้องใช้สารเคมี[ 24 ]
หากมีก๊าซกรดอยู่ จะถูกกำจัดออกโดยการบำบัดด้วยเมมเบรนหรืออะมีน จากนั้นสามารถส่งไปยังหน่วยกู้คืนกำมะถันซึ่งจะเปลี่ยนไฮโดรเจนซัลไฟด์ในก๊าซกรดให้เป็นกำมะถันธาตุหรือกรดซัลฟิวริก ในบรรดากระบวนการต่างๆ ที่มีอยู่สำหรับการแปลงเหล่านี้กระบวนการ Clausเป็นที่รู้จักกันดีที่สุดสำหรับการกู้คืนกำมะถันธาตุ ในขณะที่กระบวนการ Contact แบบดั้งเดิม และกระบวนการ WSA ( Wet sulfuric acid process ) เป็นเทคโนโลยีที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับการกู้คืนกรดซัลฟิวริก ก๊าซกรดปริมาณน้อยอาจถูกกำจัดโดยการเผาทิ้ง
ก๊าซที่เหลือจากกระบวนการ Claus มักเรียกว่าก๊าซท้าย (tail gas ) และก๊าซนั้นจะถูกนำไปบำบัดในหน่วยบำบัดก๊าซท้าย (TGTU) เพื่อกู้คืนและนำสารประกอบที่มีกำมะถันเหลือใช้กลับเข้าสู่หน่วย Claus อีกครั้ง ดังแสดงในแผนผังการไหล มีกระบวนการหลายอย่างที่สามารถใช้บำบัดก๊าซท้ายของหน่วย Claus ได้ และสำหรับวัตถุประสงค์นี้ กระบวนการ WSA ก็เหมาะสมมากเช่นกัน เนื่องจากสามารถทำงานได้โดยอัตโนมัติกับก๊าซท้าย
ขั้นตอนต่อไปในโรงงานแปรรูปก๊าซคือการกำจัดไอน้ำออกจากก๊าซโดยใช้การดูดซับ แบบสร้างใหม่ ในไตรเอทิลีนไกลคอล เหลว (TEG) [ 12 ]ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าการกำจัดน้ำด้วยไกลคอล สารดูดความชื้นคลอไรด์ที่ละลายน้ำได้ และ/หรือ หน่วย ดูดซับแบบแกว่งความดัน (PSA) ซึ่งเป็นการดูดซับ แบบสร้างใหม่ โดยใช้สารดูดซับของแข็ง[ 25 ] อาจพิจารณา กระบวนการใหม่ๆ อื่นๆ เช่นเมมเบรนด้วย
จากนั้นปรอทจะถูกกำจัดออกโดยใช้กระบวนการดูดซับ (ดังแสดงในแผนผังการไหล) เช่นถ่านกัมมันต์หรือตะแกรงโมเลกุลที่ สามารถสร้างใหม่ได้ [ 7 ]
แม้จะไม่พบเห็นบ่อยนัก แต่บางครั้งก็มีการกำจัดและทิ้งไนโตรเจนโดยใช้กระบวนการใดกระบวนการหนึ่งในสามกระบวนการที่แสดงไว้ในแผนผังการไหล:
- กระบวนการไครโอเจนิก ( หน่วยปฏิเสธไนโตรเจน ) [ 26 ] โดยใช้ การกลั่นที่อุณหภูมิต่ำกระบวนการนี้สามารถปรับเปลี่ยนเพื่อกู้คืนฮีเลียมได้เช่นกัน หากต้องการ (ดูเพิ่มเติมที่ก๊าซอุตสาหกรรม )
- กระบวนการดูดซับ[ 27 ]โดยใช้น้ำมันลีนหรือตัวทำละลายพิเศษ[ 28 ]เป็นสารดูดซับ
- กระบวนการดูดซับ โดยใช้ถ่านกัมมันต์หรือตะแกรงโมเลกุลเป็นสารดูดซับ กระบวนการนี้อาจมีข้อจำกัดในการใช้งาน เนื่องจากมีรายงานว่าทำให้สูญเสียบิวเทนและไฮโดรคาร์บอนที่หนักกว่าไป
ระบบแยกส่วน NGL
กระบวนการแยกส่วน NGL บำบัดก๊าซไอเสียจากเครื่องแยกที่สถานีน้ำมันหรือส่วนประกอบเหนือศีรษะจากคอลัมน์กลั่นน้ำมันดิบในโรงกลั่นการแยกส่วนมีจุดมุ่งหมายเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์ ได้แก่ ก๊าซธรรมชาติที่เหมาะสมสำหรับการส่งผ่านท่อไปยังผู้บริโภคในภาคอุตสาหกรรมและครัวเรือนก๊าซปิโตรเลียมเหลว (โพรเพนและบิวเทน) สำหรับจำหน่าย และ วัตถุดิบ น้ำมันเบนซินสำหรับการผสมเชื้อเพลิงเหลว[ 29 ] กระแส NGL ที่กู้คืนจะถูกประมวลผลผ่านชุดการแยกส่วนที่ประกอบด้วยหอกลั่นมากถึงห้าหอเรียงกัน ได้แก่ เครื่องแยกมีเทนเครื่อง แยก อีเทนเครื่องแยกโพรเพน เครื่องแยกบิว เทนและเครื่องแยกบิวเทน ชุดการแยกส่วนโดยทั่วไปจะใช้กระบวนการกลั่นที่อุณหภูมิต่ำแบบไครโอเจนิก ซึ่งเกี่ยวข้องกับการขยายตัวของ NGL ที่กู้คืนผ่านเทอร์โบเอ็กซ์แพนเดอร์ตามด้วยการกลั่นในคอลัมน์แยกส่วน แบบแยก มีเทน[ 30 ] [ 31 ]โรงงานแปรรูปก๊าซบางแห่งใช้กระบวนการดูดซับน้ำมันแบบลีน[ 27 ]แทนกระบวนการเทอร์โบเอ็กซ์แพนเดอร์แบบไครโอเจนิก
โดยทั่วไปแล้วก๊าซที่ป้อนเข้าโรงงานแยกส่วน NGL จะถูกอัดให้มีความดันประมาณ 60 บาร์และอุณหภูมิ 37 °C [ 32 ]ก๊าซที่ป้อนจะถูกทำให้เย็นลงถึง -22 °C โดยการแลกเปลี่ยนกับผลิตภัณฑ์ส่วนบนของเครื่องแยกมีเทนและโดยระบบทำความเย็น และถูกแยกออกเป็นสามกระแส:
- ของเหลวที่ควบแน่นจะไหลผ่าน วาล์ว Joule-Thomsonซึ่งลดความดันลงเหลือ 20 บาร์ และเข้าสู่เครื่องแยกมีเทนเป็นสารป้อนด้านล่างที่อุณหภูมิ -44.7 °C
- ไอระเหยบางส่วนจะถูกส่งผ่านเทอร์โบเอ็กซ์แพนเดอร์และเข้าสู่เครื่องแยกมีเทนเป็นวัตถุดิบป้อนด้านบนที่อุณหภูมิ -64 °C
- ไอที่เหลือจะถูกทำให้เย็นลงโดยผลิตภัณฑ์เหนือศีรษะของเครื่องแยกมีเทนและการทำความเย็นแบบจูล-ทอมสัน (ผ่านวาล์ว) และเข้าสู่คอลัมน์เป็นการไหลย้อนกลับที่อุณหภูมิ -96 °C [ 32 ]
ผลิตภัณฑ์ส่วนบนส่วนใหญ่เป็นมีเทนที่ความดัน 20 บาร์และอุณหภูมิ -98 องศาเซลเซียส จากนั้นจะถูกให้ความร้อนและอัดเพื่อให้ได้ก๊าซสำหรับจำหน่ายที่ความดัน 20 บาร์และอุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส ส่วนผลิตภัณฑ์ส่วนล่างคือ NGL ที่ความดัน 20 บาร์ ซึ่งจะถูกป้อนเข้าสู่เครื่องแยกอีเทน
ผลิตภัณฑ์ส่วนบนจากเครื่องแยกอีเทนคืออีเทน ส่วนผลิตภัณฑ์ส่วนล่างจะถูกส่งไปยังเครื่องแยกโพรเพน ผลิตภัณฑ์ส่วนบนจากเครื่องแยกโพรเพนคือโพรเพน ส่วนผลิตภัณฑ์ส่วนล่างจะถูกส่งไปยังเครื่องแยกบิวเทน ผลิตภัณฑ์ส่วนบนจากเครื่องแยกบิวเทนเป็นส่วนผสมของบิวเทนปกติและไอโซบิวเทน และผลิตภัณฑ์ส่วนล่างเป็นส่วนผสมของน้ำมันเบนซิน C5
เงื่อนไขการทำงานของเรือในสายการผลิตแยกส่วน NGL โดยทั่วไปมีดังต่อไปนี้[ 29 ] [ 33 ] [ 34 ]
| เครื่องแยกมีเทน | ดีเทนไนเซอร์ | เครื่องแยกโพรเพน | เดบูทาไนเซอร์ | เครื่องแยกบิวเทน | |
|---|---|---|---|---|---|
| แรงดันป้อน | 60 บาร์ก | 30 บาร์ก | |||
| อุณหภูมิป้อนเข้า | 37 องศาเซลเซียส | 25 องศาเซลเซียส | 37 องศาเซลเซียส | 125 องศาเซลเซียส | 59 องศาเซลเซียส |
| แรงดันใช้งานของคอลัมน์ | 20 บาร์ก | 26-30 บาร์ | 10-16.2 บาร์ | 3.8-17 บาร์ | 4.9-7 บาร์ |
| อุณหภูมิผลิตภัณฑ์เหนือศีรษะ | -98°C | 50 องศาเซลเซียส | 59 องศาเซลเซียส | 49 องศาเซลเซียส | |
| อุณหภูมิผลิตภัณฑ์ด้านล่าง | 12 องศาเซลเซียส | 37 องศาเซลเซียส | 125 องศาเซลเซียส | 118 องศาเซลเซียส | 67 องศาเซลเซียส |
| ผลิตภัณฑ์เหนือศีรษะ | มีเทน (ก๊าซธรรมชาติ) | อีเทน | โพรเพน | บิวเทน | ไอโซบิวเทน |
| ผลิตภัณฑ์ด้านล่าง | ของเหลวก๊าซธรรมชาติ | (สารป้อนเครื่องแยกโพรเพน) | (การป้อนสารดีบูทาไนเซอร์) | น้ำมันเบนซิน | บิวเทนปกติ |
องค์ประกอบทั่วไปของวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์มีดังต่อไปนี้[ 32 ]
| ส่วนประกอบ | ให้อาหาร | เอ็นจีแอล | อีเทน | โพรเพน | ไอโซบิวเทน | เอ็น-บิวเทน | น้ำมันเบนซิน |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| มีเทน | 89.4 | 0.5 | 1.36 | ||||
| อีเทน | 4.9 | 37.0 | 95.14 | 7.32 | |||
| โพรเพน | 2.2 | 26.0 | 3.5 | 90.18 | 2.0 | ||
| ไอโซบิวเทน | 1.3 | 7.2 | 2.5 | 96.0 | 4.5 | ||
| เอ็น-บิวเทน | 2.2 | 14.8 | 2.0 | 95.0 | 3.0 | ||
| ไอโซเพนเทน | 5.0 | 33.13 | |||||
| เอ็น-เพนเทน | 3.5 | 0.5 | 23.52 | ||||
| เอ็น-เฮกเซน | 4.0 | 26.9 | |||||
| เอ็น-เฮปเทน | 2.0 | 13.45 | |||||
| ทั้งหมด | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
หน่วยความหวาน
ก๊าซโพรเพน บิวเทน และ C5+ ที่กู้คืนได้อาจถูก "ทำให้บริสุทธิ์" ในหน่วยกระบวนการMerox เพื่อแปลงเมอร์แคปแทนที่ไม่พึงประสงค์ให้เป็น ไดซัลไฟด์และเมื่อรวมกับอีเทนที่กู้คืนได้ จะเป็นผลิตภัณฑ์พลอยได้ NGL ขั้นสุดท้ายจากโรงงานแปรรูปก๊าซ ปัจจุบัน โรงงานไครโอเจนิกส่วนใหญ่ไม่ได้รวมการแยกส่วนไว้ด้วยเหตุผลทางเศรษฐกิจ และกระแส NGL จะถูกขนส่งเป็นผลิตภัณฑ์ผสมไปยังโรงงานแยกส่วนแบบแยกเดี่ยวที่ตั้งอยู่ใกล้โรงกลั่นหรือโรงงานเคมีที่ใช้ส่วนประกอบเหล่านั้นเป็นวัตถุดิบในกรณีที่การวางท่อส่งเป็นไปไม่ได้ด้วยเหตุผลทางภูมิศาสตร์ หรือระยะทางระหว่างแหล่งกำเนิดและผู้บริโภคเกิน 3,000 กิโลเมตร ก๊าซธรรมชาติจะถูกขนส่งทางเรือในรูปของLNG ( ก๊าซธรรมชาติเหลว ) และแปลงกลับเป็นสถานะก๊าซอีกครั้งในบริเวณใกล้เคียงกับผู้บริโภค
สินค้า
ก๊าซที่เหลือจากส่วนการกู้คืน NGL คือก๊าซจำหน่ายขั้นสุดท้ายที่บริสุทธิ์แล้ว ซึ่งจะถูกส่งผ่านท่อไปยังตลาดผู้ใช้ปลายทาง มีกฎและข้อตกลงระหว่างผู้ซื้อและผู้ขายเกี่ยวกับคุณภาพของก๊าซ โดยปกติแล้วจะระบุความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตของ CO₂ , H₂S และ H₂O รวมถึงกำหนดให้ก๊าซต้องปราศจากกลิ่นและสารที่ไม่พึงประสงค์ ฝุ่นละออง หรือของแข็งหรือของเหลวอื่นๆ ขี้ผึ้ง ยาง และส่วนประกอบที่ก่อตัวเป็นยาง ซึ่งอาจทำให้เสียหายหรือส่งผลเสียต่อการทำงานของอุปกรณ์ของผู้ซื้อ เมื่อเกิดความผิดปกติในโรงบำบัด ผู้ซื้อสามารถปฏิเสธการรับก๊าซ ลดอัตราการไหล หรือเจรจาต่อรองราคาใหม่ได้

การกู้คืนฮีเลียม
หากก๊าซมี ปริมาณ ฮีเลียม มาก ฮีเลียมอาจถูกนำกลับมาใช้ใหม่ได้โดยการกลั่นแยกส่วนก๊าซธรรมชาติอาจมีฮีเลียมมากถึง 7% และเป็นแหล่งเชิงพาณิชย์ของก๊าซเฉื่อย[ 35 ] ตัวอย่างเช่นแหล่งก๊าซฮูโกตันในแคนซัสและโอคลาโฮมาในสหรัฐอเมริกามีความเข้มข้นของฮีเลียมตั้งแต่ 0.3% ถึง 1.9% ซึ่งถูกแยกออกมาเป็นผลพลอยได้ที่มีค่า[ 36 ]
ดูเพิ่มเติม
- การตกค้างของของเหลว
- ราคาก๊าซธรรมชาติ
- การสกัดปิโตรเลียม
- โรงกลั่นน้ำมัน
- รายชื่ออุบัติเหตุในกระบวนการผลิตก๊าซธรรมชาติและน้ำมันในสหรัฐอเมริกา
ลิงก์ภายนอก
- จำลองกระบวนการแป้งก๊าซธรรมชาติโดยใช้ Aspen HYSYS
- หลักการและเทคโนโลยีการแปรรูปก๊าซธรรมชาติ (ตำราเรียนที่ครอบคลุมและละเอียดถี่ถ้วน โดย ดร. เอ.เอช. ยังเกอร์มหาวิทยาลัยคาลการี รัฐอัลเบอร์ตา ประเทศแคนาดา )
- กระบวนการแปรรูปก๊าซธรรมชาติเว็บไซต์ของสมาคมผู้จัดจำหน่ายก๊าซธรรมชาติ (NGSA)
- กระบวนการแปรรูปก๊าซธรรมชาติ (ส่วนหนึ่งของเอกสาร AP-42 ของสำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา )
- โรงงานแปรรูปก๊าซธรรมชาติ ( เว็บไซต์ ของกระทรวงคมนาคมสหรัฐฯ )
- สมาคมผู้แปรรูปก๊าซเว็บไซต์ของสมาคมผู้แปรรูปก๊าซ (GPA) ซึ่งมีสำนักงานใหญ่ตั้งอยู่ที่เมืองทัลซา รัฐโอคลาโฮมา สหรัฐอเมริกา
- วารสารการแปรรูปก๊าซ (ผู้จัดพิมพ์: คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยอิสฟาฮาน ประเทศอิหร่าน)
- การเพิ่มประสิทธิภาพของโรงงานแปรรูปก๊าซ(เก็บถาวรเมื่อ 18 กุมภาพันธ์ 2021 ที่Wayback Machine)
- [1]
อ่านเพิ่มเติม
- Haring, HW (2008). การแปรรูปก๊าซอุตสาหกรรม. ไวน์ไฮม์ ประเทศเยอรมนี: WILEY-VCH Verlag Gmbh & CO. KGaA
- Kohl, A. และ Nielsen, R. (1997). การทำให้ก๊าซบริสุทธิ์ ฉบับที่ 5 ฮิวสตัน รัฐเท็กซัส: Gulf Publishing Company
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การแปรรูปก๊าซธรรมชาติ
การแปรรูปก๊าซธรรมชาติ เป็นกระบวนการทางอุตสาหกรรมหลายประเภทที่ออกแบบมาเพื่อทำให้ ก๊าซธรรมชาติ บริสุทธิ์ โดยการกำจัดสิ่งปนเปื้อน เช่น ของแข็ง น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์( CO2 )...
ประเภทของบ่อก๊าซธรรมชาติดิบ
บ่อน้ำมันดิบ : ก๊าซธรรมชาติที่ได้จากบ่อน้ำมันดิบโดยทั่วไปเรียกว่า ก๊าซที่เกี่ยวข้อง ก๊าซนี้อาจมีอยู่เป็นชั้นก๊าซแยกต่างหากเหนือน้ำมันดิบในแหล่งกักเก็บใต้ดิน หรืออาจละลายอยู่ในน้ำมันดิบ และในที่สุดก็จะแยกตัวออกจากสารละลายเมื่อความดันลดลงในระหว่างการผลิต...
สารปนเปื้อนในก๊าซธรรมชาติดิบ
ก๊าซธรรมชาติดิบโดยทั่วไปประกอบด้วย มีเทน (CH₄ ) และ อีเทน ( C₂H₆ ) เป็นหลัก ซึ่งเป็นโมเลกุล ไฮโดรคาร์บอน ที่สั้นที่สุดและเบาที่สุด นอกจาก นี้ยังมักมีสารประกอบอื่นๆ ในปริมาณที่แตกต่างกันไป ได้แก่ :
มาตรฐานคุณภาพก๊าซธรรมชาติ
ก๊าซธรรมชาติดิบต้องได้รับการทำให้บริสุทธิ์เพื่อให้ได้มาตรฐานคุณภาพที่กำหนดโดย บริษัทขนส่งและจำหน่าย ก๊าซผ่านท่อ รายใหญ่ มาตรฐานคุณภาพเหล่านั้นแตกต่างกันไปในแต่ละท่อส่ง และโดยทั่วไปแล้วขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบท่อส่งและตลาดที่ระบบนั้นให้บริการ โดยทั่วไปแล้ว...