وصف
وحدة إزالة الكربون من الغاز الطبيعي هي جهاز أساسي في تنقية الغاز الطبيعي ومعالجته. تقنية امتزاز الضغط المتأرجح (PSA) هي تقنية منخفضة الطاقة لإزالة الكربون، حيث يتم امتزاز ثاني أكسيد الكربون وإطلاقه عن طريق تغيير ضغط التشغيل. عادةً ما تقوم هذه التقنية بامتزاز ثاني أكسيد الكربون وفصله من الغاز الطبيعي عند ضغط تشغيل يتراوح بين 0.5 و1 ميجا باسكال، ثم يتم إطلاقه تحت فراغ لإتمام عملية تجديد المادة المازة. تنتمي طريقة PSA إلى الامتزاز الفيزيائي، وعلى الرغم من أن قدرتها على الامتزاز وانتقائيتها أقل مقارنةً بالامتزاز الكيميائي، إلا أن عملية PSA بسيطة، والمادة المازة لها عمر خدمة طويل، ويسهل تجديدها، وتستهلك طاقة منخفضة. في الوقت نفسه، تتميز هذه الطريقة بمزايا أخرى مثل الأتمتة العالية، والفوائد البيئية الجيدة، والمرونة التشغيلية العالية. خاصةً عند التعامل مع غاز التغذية عالي الضغط، لا حاجة عادةً إلى إعادة ضغطه. يمكن تشغيل طريقة PSA في درجة حرارة الغرفة دون الحاجة إلى التسخين والتبريد، مما يوفر من مرة إلى مرتين استهلاك الطاقة مقارنة بطريقة TSA؛ علاوة على ذلك، بالمقارنة مع طريقة TSA المكافئة، تتطلب طريقة PSA جرعة امتزاز أقل بكثير.
يجب ألا تتجاوز نسبة ثاني أكسيد الكربون في معايير جودة الغاز الطبيعي 3%. ويُعدّ ثاني أكسيد الكربون الموجود في الماء بعد تآكل الفولاذ عاملًا مُؤكسدًا قويًا. فإذا كانت قيمة الرقم الهيدروجيني ثابتة، فإن نسبة حموضة ثاني أكسيد الكربون تكون أعلى، وبالتالي تزداد درجة تآكل الفولاذ بفعل ثاني أكسيد الكربون.
يُعدّ امتزاز تأرجح الضغط (PSA) تقنية حديثة تُستخدم لفصل مخاليط الغازات في تقنية الفصل بالامتزاز. وبالمقارنة مع طريقة الامتصاص الكيميائي التقليدية، تُعتبر تقنية PSA جذابة اقتصاديًا لإزالة واستخلاص كبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون من الغاز الطبيعي، وهي تشهد تطورًا متسارعًا.
تتميز تقنية فصل الغاز بتقنية امتزاز الضغط المتأرجح (PSA) بسهولة التشغيل، وانخفاض فقدان الضغط، وتجفيف الغاز أثناء إزالة ثاني أكسيد الكربون، وانخفاض نقطة ندى الغاز والماء المنقى، كما أن المنتجات تلبي متطلبات تصدير الغاز. ويمكن استخدام هذه التقنية لتركيز ثاني أكسيد الكربون وإزالة الكبريت بشكل انتقائي من الغاز الطبيعي.
مخطط انسيابي
أُجريت عملية الامتزاز تحت ضغط، بينما أُجريت عملية الإزالة تحت ضغط منخفض. ولأن دورة الامتزاز قصيرة، ولا يمكن تبديد حرارة الامتزاز في الوقت المناسب، يمكن استخدام هذه الحرارة في عملية الإزالة. لذلك، فإن درجة حرارة طبقة الامتزاز الناتجة عن حرارة الامتزاز والإزالة لا تتغير كثيرًا، ما يجعلها عملية متساوية الحرارة. في حالة تشغيل طبقة امتزاز ثابتة واحدة، سواءً كان الامتزاز بتغير درجة الحرارة أو بتغير الضغط، فإن عملية الامتزاز متقطعة نظرًا لحاجة المادة المازة إلى التجديد. أما في الصناعة، فيُستخدم طبقتان أو أكثر من طبقات الامتزاز، بحيث تتم عمليتا الامتزاز والتجديد بالتناوب (أو في دورة متكررة)، لضمان استمرارية عملية الامتزاز بأكملها.
الميزات الوظيفية
تبلغ كفاءة وحدة إزالة الكربون بتقنية امتزاز الضغط المتأرجح 90%. ويمكن فصل ثاني أكسيد الكربون عن طريق تغيير الضغط والامتزاز الفيزيائي، دون حدوث تفاعل كيميائي. بالإضافة إلى إزالة ثاني أكسيد الكربون، تُستخدم تقنية امتزاز الضغط المتأرجح على نطاق واسع في استخلاص وتنقية الهيدروجين والميثان وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون وغيرها من الغازات.
