مصنع صيني لمبادل حراري ذي هيكل مدمج وألواح ملحومة بالكامل، يُستخدم في تجزئة الغاز الطبيعي المسال.
إزالة الكبريت في الصين لإنتاج الهيدروجين، تنقية غاز فرن الكوك،
العملية التكنولوجية
ضغط وتحويل الغاز الطبيعي
يُضغط الغاز الطبيعي خارج نطاق البطارية أولاً إلى 1.6 ميجا باسكال بواسطة الضاغط، ثم يُسخن إلى حوالي 380 درجة مئوية بواسطة مسخن الغاز المغذي في قسم الحمل الحراري لفرن إصلاح البخار، ويدخل إلى وحدة إزالة الكبريت لإزالة الكبريت من الغاز المغذي إلى أقل من 0.1 جزء في المليون. يُضبط مسخن الغاز المختلط وفقًا للقيمة التلقائية لنسبة H2O / ∑ C = 3 ~ 4، ويُسخن مسبقًا إلى أكثر من 510 درجة مئوية، ثم يدخل بالتساوي إلى أنبوب التحويل من أنبوب تجميع الغاز الرئيسي العلوي وأنبوب التوصيل العلوي. في طبقة المحفز، يتفاعل الميثان مع البخار لإنتاج أول أكسيد الكربون والهيدروجين. تُوفر الحرارة اللازمة لتحويل الميثان من خليط الوقود المحترق في الموقد السفلي. تبلغ درجة حرارة الغاز المُحوَّل الخارج من فرن المُصلِح 850 درجة مئوية، وتُحوَّل هذه الحرارة العالية إلى درجة حرارة عالية. يدخل الغاز الكيميائي إلى جانب الأنابيب في غلاية استعادة الحرارة لإنتاج بخار مُشبع بضغط 3.0 ميجا باسكال. تنخفض درجة حرارة غاز التحويل الخارج من غلاية استعادة الحرارة إلى 300 درجة مئوية، ثم يدخل غاز التحويل تباعًا إلى مُسخِّن مياه تغذية الغلاية، ومُبرِّد مياه غاز التحويل، وفاصل مياه غاز التحويل لفصل المُكثَّف عن مُكثَّف العملية، ويُرسَل غاز العملية إلى وحدة امتزاز الضغط المتأرجح (PSA).
يُخلط الغاز الطبيعي كوقود مع غاز الامتزاز والتحلل ذي الضغط المتغير، ثم يُعدّل حجم غاز الوقود الداخل إلى مسخن غاز الوقود وفقًا لدرجة حرارة الغاز عند مخرج فرن الإصلاح. بعد ضبط التدفق، يدخل غاز الوقود إلى الموقد العلوي للاحتراق لتوفير الحرارة لفرن الإصلاح.
يتم تسخين المياه المحلاة مسبقًا بواسطة مسخن المياه المحلاة ومسخن مياه تغذية الغلاية، ثم تدخل إلى بخار المنتج الثانوي لغلاية نفايات غاز المداخن وغلاية نفايات غاز الإصلاح.
لضمان مطابقة مياه تغذية الغلاية للمتطلبات، تُضاف كمية قليلة من محلول الفوسفات ومزيل الأكسدة لتحسين عملية الترسيب والتآكل. ويُصرّف الخزان جزءًا من مياه الغلاية باستمرار للتحكم في إجمالي المواد الصلبة الذائبة فيه.
امتزاز تأرجح الضغط
تتكون وحدة امتزاز الضغط المتأرجح (PSA) من خمسة أبراج امتزاز. يكون أحد هذه الأبراج في حالة امتزاز في أي وقت. تبقى مكونات الغاز المُحوَّل، مثل الميثان وثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون، على سطح المادة المازة. يُجمع الهيدروجين من أعلى برج الامتزاز كمكونات غير ممتزة ويُرسل خارج حدوده. تُزال الشوائب من المادة المازة من خلال عملية التجديد. بعد جمعها، تُرسل إلى فرن الإصلاح كوقود. تتكون عملية تجديد برج الامتزاز من 12 خطوة: هبوط منتظم أول، هبوط منتظم ثان، هبوط منتظم ثالث، تفريغ أمامي، تفريغ عكسي، غسل، ارتفاع منتظم ثالث، ارتفاع منتظم ثان، ارتفاع منتظم أول، وارتفاع نهائي. بعد التجديد، يصبح برج الامتزاز قادرًا مرة أخرى على معالجة الغاز المُحوَّل وإنتاج الهيدروجين. تتناوب الأبراج الخمسة على تنفيذ الخطوات المذكورة لضمان المعالجة المستمرة، بهدف تحويل الغاز وإنتاج الهيدروجين بشكل متواصل في الوقت نفسه.
خصائص الجهاز
يُغيّر التصميم المُركّب على قاعدة انزلاقية أسلوب التركيب التقليدي في الموقع. فمن خلال عمليات المعالجة والإنتاج والتمديدات وتشكيل القاعدة الانزلاقية داخل الشركة، يتم تحقيق مراقبة كاملة لعملية الإنتاج، بما في ذلك مراقبة المواد واكتشاف العيوب واختبار الضغط، مما يُزيل بشكل جذري مخاطر مراقبة الجودة الناجمة عن أعمال التركيب في الموقع من قِبل المستخدم، ويُحقق فعلياً مراقبة الجودة الشاملة للعملية.
تُركّب جميع المنتجات على منصات انزلاقية داخل الشركة، حيث يُعتمد مبدأ التصنيع في المصنع. بعد اجتيازها اختبارات المصنع، تُفكّك المنتجات وفقًا لخطة التفكيك المعتمدة، ثم تُرسل إلى موقع المستخدم لإعادة تركيبها. يتميز هذا الأسلوب بصغر حجم أعمال التركيب في الموقع وقصر مدة التنفيذ.
تتميز هذه التقنية بدرجة عالية من الأتمتة. إذ يمكن مراقبة تشغيل الجهاز والتحكم فيه بشكل كامل تلقائياً من خلال النظام العلوي، كما يمكن تحميل البيانات الرئيسية إلى خادم السحابة في الوقت الفعلي للكشف عن الأعطال عن بُعد، وذلك لتحقيق الإدارة غير المأهولة في الموقع.
يتميز الجهاز بسهولة نقله. وبحسب متطلبات المشروع، يمكن نقله إلى مكان آخر وإعادة تركيبه على قاعدة انزلاقية، مما يتيح إعادة استخدامه ويضمن الاستفادة القصوى من قيمته.
وفقًا لمتطلبات الهيدروجين لمحطة الهدرجة، يتم تنفيذ تصميم العملية القياسي ومبدأ تصميم التجميع وفقًا لوحدة العملية لتحقيق الإنتاج القياسي للمنتجات وتشكيل سلسلة منتجات قياسية، مما يسهل إدارة معدات المستخدم، وقطع الغيار المشتركة، ويقلل من تكلفة تشغيل الوحدة.
باختصار، تعد وحدة إنتاج الهيدروجين بالغاز الطبيعي المثبتة على منصة انزلاقية هي مصدر الهيدروجين الأنسب للتشغيل المستقبلي لمحطة الهدرجة.
تقوم وحدة إزالة النيتروجين بفصل النيتروجين عن الغاز الطبيعي تمهيدًا لنقله عبر خطوط الأنابيب. ووفقًا لبيانات معهد أبحاث الغاز الطبيعي، فإن 17% من احتياطيات الغاز الطبيعي في الولايات المتحدة تحتوي على نسبة عالية من النيتروجين. وتشترط معظم معايير خطوط الأنابيب ألا تتجاوز نسبة النيتروجين في الغاز الطبيعي 4%. ويُعتبر الغاز الطبيعي ذو نسبة النيتروجين العالية غير قابل للنقل إلى الأسواق عبر خطوط الأنابيب. فوجود كمية كبيرة من النيتروجين في خط الأنابيب يُعرّضه لخطر انسداد الغاز أو احتراق غير كامل. كما يُخفّض النيتروجين القيمة الحرارية للغاز، مما يؤدي إلى انخفاض قيمته الحرارية (وحدة حرارية بريطانية).
نظراً لأن النيتروجين (N2) والميثان (CH4) لهما أحجام جزيئية متشابهة وثوابت عزل كهربائي منخفضة، فضلاً عن افتقارهما إلى التفاعل الانتقائي، مثل ثاني أكسيد الكربون أو كبريتيد الهيدروجين في وحدات الأمين، فإن عملية إزالة النيتروجين تُعد عملية فصل تقنية صعبة.
