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Comparação e seleção de tecnologia de processo

O processo de liquefação de gás natural inclui o pré-tratamento (purificação) do gás bruto, a liquefação (ou planta de liquefação de GNL), a compressão por circulação de refrigerante, o armazenamento do produto, o carregamento e o sistema auxiliar, etc. O processo principal consiste na purificação do gás bruto e na liquefação do gás purificado.

Seleção do processo de purificação de gás natural

Como gás bruto, o gás natural deve ser completamente purificado antes da liquefação. Isso significa remover gases ácidos, água e impurezas presentes no gás de alimentação, como H2S, CO2, H2O, Hg e hidrocarbonetos aromáticos, para evitar o bloqueio e a corrosão de equipamentos e dutos devido ao congelamento em baixas temperaturas. A Tabela 5.1-1 lista os padrões de pré-tratamento e o teor máximo de impurezas do gás de alimentação em uma planta de GNL.

Teor máximo de impurezas permitido no gás de alimentação de GNL

De acordo com os dados do gás de alimentação, o teor de água no gás de alimentação excede o padrão e deve ser purificado.

A) Seleção do processo de desacidificação

O H2S e o CO2 presentes no gás natural são coletivamente denominados gases ácidos. Sua presença causa corrosão em metais e poluição ambiental. Além disso, se o teor de CO2 for muito alto, o poder calorífico do gás natural será reduzido. Portanto, o teor de componentes ácidos no gás natural deve ser rigorosamente controlado para atender aos requisitos de qualidade do processo e do produto.

Existem métodos de adsorção por solvente, adsorção física, oxidação-redução e adsorção por peneira molecular para a remoção de gases ácidos do gás natural. Atualmente, o método de adsorção por solvente é amplamente reconhecido e utilizado. Trata-se de um método de dessulfurização baseado em reação química reversível, utilizando um solvente alcalino como adsorvente. O solvente reage com os componentes ácidos (principalmente CO2) presentes no gás de alimentação, formando compostos. O líquido, rico em solventes e responsável pela absorção do gás ácido, pode se decompor e liberar o gás ácido sob condições de aumento de temperatura e redução de pressão, possibilitando a regeneração e reutilização do solvente.

Em termos de consumo de energia, escala de tratamento, investimento e custo operacional, o método de desacidificação com amina líquida de MDEA é o processo mais adequado, sendo, portanto, selecionado para este projeto.

B) Seleção do processo de desidratação

O processo de desidratação do gás natural geralmente inclui desidratação a baixa temperatura, adsorção em dessecante sólido e absorção por solvente. A separação por congelamento é utilizada principalmente para evitar a formação de hidratos no gás natural em baixas temperaturas, porém, sua temperatura mínima permitida é limitada, não atendendo aos requisitos da liquefação do gás natural; a absorção por solvente geralmente inclui ácido concentrado (geralmente ácido fosfórico concentrado e outros ácidos orgânicos), glicol (comumente trietilenoglicol), etc., mas esses métodos apresentam baixa capacidade de desidratação, não sendo adequados para unidades criogênicas; os métodos de desidratação com dessecante sólido incluem o método do gel de sílica, o método da peneira molecular ou a combinação de ambos.

A liquefação e desidratação do gás natural devem adotar o método de adsorção em fase sólida. Devido à forte seletividade de adsorção da peneira molecular, às suas elevadas características de adsorção sob baixa pressão parcial de vapor de água e à capacidade de remover simultaneamente gases ácidos residuais, a peneira molecular 4A é utilizada como adsorvente de desidratação neste processo.

C) Seleção do processo de remoção de mercúrio

Atualmente, existem principalmente dois tipos de processos de remoção de mercúrio: o método de adsorção por peneira molecular HGSIV da empresa UOP, nos Estados Unidos, e a reação química entre mercúrio e enxofre utilizando carvão ativado impregnado com enxofre para produzir sulfeto de mercúrio, que é adsorvido no carvão ativado. O primeiro método é de alto custo e adequado para situações com alto teor de mercúrio; o segundo é de baixo custo e adequado para situações com baixo teor de mercúrio.

Por um lado, o custo operacional da peneira molecular HGSIV é muito alto; por outro lado, o teor de mercúrio no gás de alimentação desta unidade é relativamente baixo. Portanto, a empresa possui experiência comprovada no processo de remoção de mercúrio por carvão ativado impregnado com enxofre.

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