وحدة تنقية غاز وقود كبريتيد الهيدروجين

مقدمة

مع تطور مجتمعنا، ندعو إلى الطاقة النظيفة، ولذا يتزايد الطلب على الغاز الطبيعي كمصدر للطاقة النظيفة. إلا أن استخراج الغاز الطبيعي غالبًا ما ينتج عنه وجود كبريتيد الهيدروجين في العديد من الآبار، مما يُسبب تآكل المعدات والأنابيب، وتلوث البيئة، ويُهدد صحة الإنسان. ومع التقدم العلمي والتكنولوجي، ساهم الاستخدام الواسع لتقنية إزالة الكبريت من الغاز الطبيعي في حل هذه المشكلات، ولكن في الوقت نفسه، ارتفعت تكلفة تنقية الغاز الطبيعي ومعالجته تبعًا لذلك.

مبدأ

وحدة إزالة الكبريت بالمنخل الجزيئي (وتسمى أيضًا وحدة إزالة الكبريت)، وتسمى أيضًا وحدة التحلية بالمنخل الجزيئي، هي جهاز رئيسي في مشروع تنقية الغاز الطبيعي أو مشروع تكييف الغاز الطبيعي.

المنخل الجزيئي عبارة عن بلورة من ألومينوسيليكات الفلزات القلوية ذات بنية هيكلية وبنية مسامية دقيقة منتظمة. وهو مادة ماصة ذات أداء ممتاز، وقدرة امتصاص عالية، وانتقائية امتصاص عالية. أولًا، تحتوي بنية المنخل الجزيئي على العديد من القنوات ذات أحجام مسام منتظمة وثقوب مرتبة بدقة، مما يوفر مساحة سطح كبيرة جدًا، ويحد من دخول الجزيئات الأكبر من حجم الثقوب. ثانيًا، يتميز سطح المنخل الجزيئي بقطبية عالية نظرًا لخصائص الشبكة الأيونية، مما يمنحه قدرة امتصاص عالية للجزيئات غير المشبعة، والجزيئات القطبية، والجزيئات القابلة للاستقطاب. الماء وكبريتيد الهيدروجين جزيئات قطبية، وقطرها الجزيئي أصغر من قطر مسام المنخل الجزيئي. عند مرور الغاز الخام المحتوي على آثار من الماء عبر طبقة المنخل الجزيئي في درجة حرارة الغرفة، يتم امتصاص آثار الماء وكبريتيد الهيدروجين، وبالتالي، ينخفض ​​محتوى الماء وكبريتيد الهيدروجين في الغاز المغذي، ويتحقق بذلك هدف التجفيف وإزالة الكبريت. تتضمن عملية امتزاز المنخل الجزيئي التكثيف الشعري والامتزاز الفيزيائي الناتج عن قوى فان دير فالس. ووفقًا لمعادلة كلفن، يقل التكثيف الشعري مع ارتفاع درجة الحرارة، بينما يُعد الامتزاز الفيزيائي عملية طاردة للحرارة، ويقل معدل امتزازه مع ارتفاع درجة الحرارة ويزداد مع ارتفاع الضغط. لذلك، تُجرى عملية امتزاز المنخل الجزيئي عادةً عند درجة حرارة منخفضة وضغط مرتفع، بينما تُجرى عملية التجديد التحليلي عند درجة حرارة مرتفعة وضغط منخفض. تحت تأثير غاز التجديد النظيف ذي الضغط المنخفض ودرجة الحرارة المرتفعة، يُطلق المنخل الجزيئي المادة الممتزة الموجودة في المسام الدقيقة إلى تيار غاز التجديد حتى تصل كمية المادة الممتزة في المنخل إلى مستوى منخفض جدًا. كما يتميز المنخل بقدرته على امتزاز الماء وكبريتيد الهيدروجين من غاز التغذية، مما يُحقق عملية تجديد وإعادة تدوير المنخل.

العملية التكنولوجية

يوضح المخطط تدفق العملية. تعتمد الوحدة على عملية ثلاثية الأبراج: برج للامتصاص، وبرج للتجديد، وبرج للتبريد. عند دخول غاز التغذية إلى الوحدة، تُخفَّض درجة حرارته بواسطة وحدة التبريد المسبق، ثم يُزال الماء الحر بواسطة فاصل التجميع، ثم يدخل إلى أبراج إزالة الكبريت باستخدام المنخل الجزيئي a-801 وa-802 وa-803. يُمتص الماء وكبريتيد الهيدروجين الموجودان في غاز التغذية بواسطة المنخل الجزيئي لتحقيق عملية التجفيف وامتصاص كبريتيد الهيدروجين. يدخل الغاز المُنقّى بعد التجفيف وإزالة كبريتيد الهيدروجين إلى مرشح غبار غاز المنتج لإزالة غبار المنخل الجزيئي، ثم يُصدَّر كغاز منتج.

يحتاج المنخل الجزيئي إلى التجديد بعد امتصاص كمية معينة من الماء وكبريتيد الهيدروجين. يُعاد جزء من غاز المنتج بعد ترشيح الغبار ليُستخدم كغاز تجديد. بعد تسخين الغاز إلى 270 درجة مئوية في فرن التسخين، يُسخن البرج تدريجيًا إلى 270 درجة مئوية من الأعلى إلى الأسفل عبر برج إزالة الكبريت بالمنخل الجزيئي الذي أكمل عملية الامتصاص، بحيث يمكن إذابة الماء وكبريتيد الهيدروجين الممتصين على المنخل الجزيئي ليصبحا غاز تجديد غنيًا، وبذلك تكتمل عملية التجديد.

يدخل غاز التجديد الغني بعد خروجه من برج التجديد إلى مكثف غاز التجديد ليتم تبريده إلى حوالي 50 درجة مئوية، ويتم تبريد الغاز وتزويده إلى رأس الشعلة.

يحتاج برج الغربال الجزيئي إلى التبريد بعد عملية التجديد. وللاستفادة القصوى من الطاقة الحرارية، يُستخدم غاز التجديد أولًا كغاز تبريد، ويُبرّد البرج تدريجيًا من الأعلى إلى الأسفل إلى حوالي 50 درجة مئوية، وذلك من خلال برج إزالة الكبريت من الغربال الجزيئي الذي اكتملت عملية تجديده. وفي الوقت نفسه، يُسخّن البرج مسبقًا. بعد خروج غاز التبريد من برج التبريد، يدخل إلى فرن تسخين غاز التجديد، ثم يُجدّد برج إزالة الكبريت من الغربال الجزيئي كغاز تجديد مُنقّى. ويتم تشغيل الجهاز كل 8 ساعات.

معلمات التصميم