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Confronto e selezione della tecnologia di processo

Il processo di liquefazione del gas naturale comprende il pretrattamento (purificazione) del gas grezzo, la liquefazione (o impianto di liquefazione del GNL), la compressione a circolazione di refrigerante, lo stoccaggio del prodotto, il carico e il sistema ausiliario, ecc. Il processo principale comprende la purificazione del gas grezzo e la liquefazione del gas purificato.

Selezione del processo di purificazione del gas naturale

Il gas naturale, in quanto materia prima, deve essere accuratamente purificato prima della liquefazione. Ciò significa rimuovere i gas acidi, l'acqua e le impurità presenti nel gas di alimentazione, come H2S, CO2, H2O, Hg e idrocarburi aromatici, al fine di evitare ostruzioni e corrosione di apparecchiature e condotte dovute al congelamento a basse temperature. La Tabella 5.1-1 elenca gli standard di pretrattamento e il contenuto massimo di impurità del gas di alimentazione negli impianti di GNL.

Contenuto massimo consentito di impurità nel gas di alimentazione del GNL

Secondo i dati relativi al gas di alimentazione, il contenuto di acqua nel gas di alimentazione supera lo standard e deve essere purificato.

A) Selezione del processo di deacidificazione

L'H2S e la CO2 contenuti nel gas naturale sono collettivamente definiti gas acidi. La loro presenza provoca corrosione dei metalli e inquinamento ambientale. Inoltre, se il contenuto di CO2 è troppo elevato, il potere calorifico del gas naturale si riduce. Pertanto, il contenuto di componenti acidi nel gas naturale deve essere rigorosamente controllato per soddisfare i requisiti di qualità del processo e del prodotto.

Per la rimozione dei gas acidi dal gas naturale si utilizzano diversi metodi: assorbimento con solvente, assorbimento fisico, ossidoriduzione e adsorbimento su setaccio molecolare. Attualmente, il metodo di assorbimento con solvente è ampiamente riconosciuto e utilizzato. Si tratta di un metodo di desolforazione basato su una reazione chimica reversibile che impiega un solvente alcalino come assorbente. Il solvente reagisce con i componenti acidi (principalmente CO2) presenti nel gas di alimentazione per formare dei composti. Il liquido assorbente, ricco di gas acidi, si decompone e rilascia gas acidi in condizioni di aumento della temperatura e riduzione della pressione, consentendo così la rigenerazione e l'utilizzo del solvente.

In termini di consumo energetico, scala di trattamento, investimento e costi operativi, il metodo liquido MDEA-ammina è il processo più adatto, pertanto in questo schema è stato scelto per la deacidificazione.

B) Selezione del processo di disidratazione

Il processo di disidratazione del gas naturale generalmente include la disidratazione a bassa temperatura, l'adsorbimento con essiccante solido e l'assorbimento con solvente. La separazione per congelamento viene utilizzata principalmente per evitare la formazione di idrati nel gas naturale a basse temperature, ma la sua temperatura minima consentita è limitata e non soddisfa i requisiti per la liquefazione del gas naturale; l'assorbimento con solvente di solito include acido concentrato (generalmente acido fosforico concentrato e altri acidi organici), glicole (comunemente trietilenglicole), ecc., ma questi metodi hanno una bassa profondità di disidratazione e non possono essere utilizzati in un'unità criogenica; i metodi di disidratazione con essiccante solido sono il metodo del gel di silice, il metodo del setaccio molecolare o la combinazione di entrambi.

La liquefazione e la disidratazione del gas naturale devono necessariamente avvenire tramite adsorbimento su solido. Poiché il setaccio molecolare presenta un'elevata selettività di adsorbimento, ottime caratteristiche di adsorbimento a bassa pressione parziale di vapore acqueo e la capacità di rimuovere contemporaneamente i gas acidi residui, in questo schema viene utilizzato come adsorbente per la disidratazione.

C) Selezione del processo di rimozione del mercurio

Attualmente, esistono principalmente due tipi di processi di rimozione del mercurio: il metodo di adsorbimento con setaccio molecolare HGSIV della società UOP negli Stati Uniti e la reazione chimica tra mercurio e zolfo mediante l'utilizzo di carbone attivo impregnato di zolfo per produrre solfuro di mercurio, che viene adsorbito sul carbone attivo. Il primo metodo è costoso e adatto a casi con elevato contenuto di mercurio; il secondo è economico e adatto a casi con basso contenuto di mercurio.

Da un lato, il costo operativo del setaccio molecolare HGSIV è molto elevato; dall'altro, il contenuto di mercurio nel gas di alimentazione di questa unità è relativamente basso. Pertanto, l'azienda ha maturato una solida esperienza nell'utilizzo del processo di rimozione del mercurio tramite carbone attivo impregnato di zolfo.

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