Impianto di liquefazione del GNL in Cina di alta qualità - Impianto di liquefazione del GNL su piccola scala personalizzato da 0,7 a 3,5 MMSCFD - Rongteng

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 e la circolazione del 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

Essendo un gas grezzo, il gas naturale deve essere accuratamente purificato prima della liquefazione. Ciò serve a rimuovere il gas acido, l'acqua e le impurità presenti nel gas di alimentazione, come H2S, CO2, H2O, Hg e idrocarburi aromatici, in modo da evitare il blocco e la corrosione di apparecchiature e condotte dovuti al congelamento a bassa temperatura. La Tabella 5.1-1 elenca gli standard di pretrattamento e il contenuto massimo di impurità del gas di alimentazione nell'impianto GNL.

Contenuto massimo di impurità consentito nel gas di alimentazione del GNL

Secondo i dati del 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 causa corrosione dei metalli e inquina l'ambiente. Inoltre, un contenuto di CO₂ troppo elevato riduce il potere calorifico del gas naturale. Pertanto, il contenuto di componenti acidi nel gas naturale deve essere rigorosamente controllato per soddisfare i requisiti di qualità di processo e di prodotto.

Esistono metodi di assorbimento con solvente, metodi di assorbimento fisico, metodi di ossidoriduzione e metodi di adsorbimento a setaccio molecolare per la rimozione del gas acido dal gas naturale. 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 e utilizza un solvente alcalino come assorbente. Il solvente reagisce con i componenti acidi (principalmente CO₂) presenti nel gas di alimentazione per formare composti. Il liquido ricco che assorbe il gas acido può decomporsi e rilasciare il gas acido in condizioni di aumento della temperatura e riduzione della pressione, in modo da realizzare la rigenerazione e l'utilizzo del solvente.

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

B) Selezione del processo di disidratazione

Il processo di disidratazione del gas naturale generalmente include la disidratazione a bassa temperatura, l'adsorbimento di essiccante solido e l'assorbimento di solvente. La separazione per congelamento viene utilizzata principalmente per evitare la formazione di idrati di gas naturale a basse temperature, ma la sua bassa temperatura ammissibile è limitata, il che non può soddisfare i requisiti della liquefazione del gas naturale; l'assorbimento di solvente solitamente include acido concentrato (generalmente acido fosforico concentrato e altri acidi organici), glicole (comunemente trietilenglicole), ecc., ma questi metodi presentano una bassa profondità di disidratazione, che non può essere utilizzata in unità criogeniche; i metodi di disidratazione con essiccante solido includono il metodo del gel di silice, il metodo del setaccio molecolare o la combinazione dei due metodi.

La liquefazione e la disidratazione del gas naturale richiedono l'utilizzo di un metodo di adsorbimento solido. Poiché il setaccio molecolare presenta un'elevata selettività di adsorbimento, elevate caratteristiche di adsorbimento a bassa pressione parziale di vapore acqueo e può rimuovere ulteriormente il gas acido residuo, in questo schema viene utilizzato il setaccio molecolare 4A 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 a setaccio molecolare HGSIV dell'azienda 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 è costoso e adatto a contesti con un elevato contenuto di mercurio; il secondo è economico e adatto a contesti con un basso contenuto di mercurio.

Da un lato, il costo di esercizio 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 vanta un'esperienza di successo nell'utilizzo del processo di rimozione del mercurio con carbone attivo impregnato di zolfo.