معالجة غازات العادم لتنقية الغاز الطبيعي

يمكن معالجة الغازات الناتجة عن صناعة تنقية الغاز الطبيعي بعملية الاختزال والامتصاص. تقوم هذه العملية على هدرجة الغازات، واختزال مركبات الكبريت فيها إلى كبريتيد الهيدروجين (H₂S)، ثم امتصاص كبريتيد الهيدروجين الناتج بشكل انتقائي باستخدام الأمينات، وأخيرًا إعادة توليد الغاز أو رفعه، ثم إدخاله إلى وحدة كلاوس لإعادة تدويره. تتطلب عملية الهدرجة استثمارًا كبيرًا وتكاليف تشغيل عالية، إلا أنها تحقق إنتاجية عالية للكبريت، تصل إلى أكثر من 99.8%، مما يجعلها شائعة الاستخدام في الدول والمناطق ذات المتطلبات البيئية الصارمة.

تتضمن طريقة الامتصاص الاختزالي بشكل رئيسي العمليات التالية: عملية سكوت، عملية HCR، عملية ريسلف، عملية bsrp وعملية RAR.

يشير مصطلح "عملية سكوت" إلى تقنية معالجة غازات العادم في مصنع كلاوس للكبريت التابع لشركة شل الهولندية. تُستخدم عملية كلاوس التقليدية (ثنائية أو ثلاثية المراحل) لاستخلاص الكبريت، حيث تتراوح نسبة استخلاص الكبريت فيها بين 95% و97%. في مجتمعنا المعاصر، تتزايد متطلبات حماية البيئة، بينما تتناقص حدود الانبعاثات المسموح بها. إذا كانت وحدة استخلاص الكبريت ذات سعة كبيرة، فإن نسبة الاستخلاص تكون عالية جدًا (99% أو أعلى). في هذه الحالة، يُنصح باستخدام نظام معالجة غازات العادم "سوبر كلاوس" أو "سكوت". أما إذا كان المطلوب أن تتجاوز نسبة الاستخلاص 99.5%، فلا يُمكن استخدام سوى "سكوت".

تُعدّ عملية HCR، التي طورتها شركة nigi الإيطالية، نوعًا من عمليات امتصاص الاختزال بالهدرجة. وتتمثل الميزة الرئيسية لهذه العملية في استخدام حرارة الاحتراق في المحرقة وحرارة رئة غاز عملية فرن إنتاج الكبريت لتسخين الغازات العادمة، مما يُغني عن الحاجة إلى تسخين إضافي، وبالتالي إعادة تدوير الحرارة المهدرة وخفض التكاليف بشكل كبير. علاوة على ذلك، لا تتطلب هذه العملية هيدروجينًا إضافيًا، إذ يكفي الهيدروجين الناتج عن تحلله في فرن الاحتراق عالي الحرارة (قسم كلاوس) لاختزال الكبريت المتبقي إلى كبريتيد الهيدروجين (H2S).

تتضمن عملية إعادة الكبريت، التي طورتها شركة TPA، ثلاثة أنواع: عملية إعادة الكبريت، وعملية إعادة الكبريت-10، وعملية إعادة الكبريت مم. على غرار عملية سكوت، يتم تسخين غاز العادم لوحدة كلاوس مسبقًا، ثم يُخلط مع غاز مُختزل مُضاف إليه الهيدروجين لتقليل تركيز الغاز المحتوي على الكبريت في المفاعل إلى كبريتيد الهيدروجين. يمكن استخدام هذه العملية لتحسين معدل استخلاص الكبريت في وحدة كلاوس الحالية.
طُوّرت عملية Bsrp بالاشتراك بين شركتي UOP وبارسونز. وتُستخدم هذه العملية بشكل أساسي لمعالجة غازات العادم في وحدة كلاوس. وقد شاع استخدامها في جميع أنحاء العالم.

تصل نسبة استخلاص الكبريت الكلية في وحدة كلاوس/بي إس آر بي إلى أكثر من 99.8%. تستخدم وحدة بي إس آر بي طريقة الأنثرون لامتصاص كبريتيد الهيدروجين. على الرغم من انخفاض محتوى كبريتيد الهيدروجين في الغازات العادمة، إلا أن هناك العديد من المشاكل التشغيلية.
طورت شركة KTI تقنية Rar لمعالجة غازات العادم، وهي عملية تُعرف باسم Rar (الاختزال، والامتصاص، وإعادة التدوير). تعتمد هذه العملية على الأمينات الانتقائية المختزلة، ومبدأها معروف جيدًا في هذا المجال، وهو مشابه تقريبًا للعمليات المماثلة المستخدمة في تطبيقات أخرى مشابهة. تتميز عملية Rar بأداء موثوق وفعال، حيث تصل نسبة استخلاص الكبريت فيها إلى 99.9%، مما يجعلها العملية الأكثر كفاءة لاستخلاص الكبريت ضمن التقنيات الحالية.