گاز طبیعی برای این که بتواند به مصرف خانگی و صنعتی برسد، باید طی چند مرحله در پالایشگاهها تصفیه شود و ناخالصی آن گرفته شود، میزان این ناخالصیها بایستی در حد استاندارد خط لوله یا فروش باشد. از مهم ترین مراحل تصفیهی گاز طبیعی، جذب گازهای اسیدی از گاز در صورت دارا بودن این ترکیبات و نم زدایی[۱] است.
نم زدایی یا رطوبت زدایی یکی از مراحل پالایش گاز طبیعی است. پس از تفکیک نفت از گاز، مقداری آب آزاد همراه با گاز طبیعی وجود دارد. که بیشتر آن توسط روشهای جداسازی ساده در سر چاه یا در نزدیکی آن از گاز جدا می شود. در حالی که بخار آب موجود در محلول گاز میبایست طی فرآیندی بسیار پیچیده تحت عنوان نم زدایی و یا رطوبت زدایی از گاز طبیعی تفکیک گردند.
۱-۲- مشکلات ناشی از حضور بخارات آب در گاز طبیعی
آب شاید یکی از ناخالصیهای ناخواسته مشترک تمام گازهای طبیعی است. معمولاً بخار آب به تنهایی باعث بروز مشکل چندانی نمی شود، این ماده بصورت مایع یا جامد در حالت تراکم و یا خنک شدن از گاز جدا شده و ایجاد مشکل مینماید. اگر دمای دیواره لوله انتقال یا مخازن نگهداری گاز طبیعی تا به زیر دمای نقطه شبنم[۲] گاز کاهش یابد، بخارات آب موجود در گاز طبیعی شروع به میعان شدن بر روی سطح سرد لوله می کنند که مشکلات زیر را در بر خواهد داشت[۲]:
گاز طبیعی در کنار قطرات آب امکان تشکیل هیدرات[۳] را ایجاد می کند، که تشکیل هیدرات خود موجب افزایش افت فشار، انسداد، گرفتگی جزئی یا کلی خط لوله گاز و در برخی موارد انفجار خط لوله می شود.
گازهای دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن موجود در گاز طبیعی در قطرات آب حل میشوند و موجب به وجود آمدن ترکیبات بسیار خورندهای میشوند که باعث آسیب رسیدن به خط لوله می شود.
بخار آب موجب کاهش ارزش حرارتی[۴] گاز طبیعی می شود.
اشغال قسمتی از سطح لوله و کاهش ظرفیت مفید آن
انجماد در واحدهای جذب که با سرمایش گاز همراه میباشند.
۱-۳- انواع روشهای نم زدایی از گاز طبیعی[۳-۶]
انتخاب روش نم زدایی بستگی به شرایط گاز (اجزای تشکیل دهنده و فشار و دما و دبی) و میزان نیاز به نم زدایی دارد. مقدار آب موجود در گاز را میتوان با نقطه شبنم گاز در فشار و دمای مورد نظر مشخص کرد. کاهش نقطه شبنم گاز، نشانگر مقدار آبی است که در فرایند نم زدایی از گاز جدا می شود. روشهای مختلف نم زدایی عبارتند از:
روش جذب در مایع بوسیله مایعات جاذب رطوبت[۵]
در این روش رطوبت گاز توسط یک مایع حلال از گاز جدا می شود. انواع مختلف گلایکول از مهم ترین موادی است که در این روش مورد استفاده قرار میگیرد.
روش جذب جامد به وسیله جامدات جاذب رطوبت[۶]
در این روش رطوبت گاز توسط یک جامد فعال از گاز جدا می شود، سیلیکاژل، موبیل سوربید، اکسید آلومینیوم و غربال مولکولی از مهمترین جامداتی هستند که در این روش به کار میروند.
روش میعان نمودن آب به وسیله فشردن یا سرد کردن گاز[۷]
در این روش گاز توسط کمپرسور فشرده شده و با توجه به این که دمای آن زیاد می شود، توسط یک سیستم خنک کننده سرد شده و بخارات آن که مایع شده از گاز جدا می شود. در این روش گاز مرطوب در اثر تبادل حرارت با یک ماده مبرد[۸] سرد می شود. در این عمل بخارات آب و هیدروکربونهای سنگین آن کندانس شده و به صورت مایع از گاز جدا می شود. این عمل ممکن است در چند مرحله انجام شود.
۱-۳-۱- جذب در مایع بوسیله مایعات جاذب رطوبت
مایعاتی که برای جذب آب به کار برده میشوند، باید خواص مطلوبی داشته و نیازهای متعدد عملیاتی را برآورده نمایند که مهم ترین آنها عبارتند از:
خاصیت جذب آب زیاد
قیمت پایین
خاصیت غیر خورندگی
پایداری در برابر اجزای گاز
پایداری در مدت زمان احیا
سادگی در احیا
چسبندگی (ویسکوزیته) پایین و مناسب
فشار بخار پایین در درجه حرارت تماس با گاز
خاصیت حلالیت کم در گاز طبیعی و هیدروکربورهای مایع
خاصیت ایجاد کف پایین و میل کم به امولسیون شدن
دو ماده آلی که تمام خواص ذکر شده را در سطح رضایت بخشی برآورده مینمایند عبارتند از:
دی اتیلن گلایکول[۹]
تری اتیلن گلایکول[۱۰]
انواع مختلف گلایکول ها
گلایکولها، به ویژه دی اتیلن گلایکول (DEG) و تری اتیلن گلایکول (TEG) در سیستمهای نم زدایی از گاز اهمیت ویژهای دارند. در جدول ۱- ۱ مشخصات فیزیکی گلایکولها قابل مشاهده میباشد. با توجه به خواص گلایکولها که ذکر شد، مهم ترین عواملی که موجب استفاده گسترده از گلایکولها در نم زدایی گازها می شود عبارتند از خاصیت جذب آب، پایداری عالی در برابر حرارت و در برابر تجزیه شیمیایی، فشار بخار پایین و قیمت مناسب.
جدول ۱- ۱: مشخصات انواع گلایکول ها [۳]
| Methanol | Tetraethylene Glycol | Triethylene Glycol | Diethylene Glycol |
Ethylene Glycol |
