गैस लिक्विफैक्शन से पहले गैस तैयारी प्रणाली: CO₂, H₂S, नमी और भारी हाइड्रोकार्बन से शुद्धिकरण

परिचय

भारत और दक्षिण एशियाई देशों में छोटे पैमाने के एलएनजी (LNG) का विकास सीधे वितरित ऊर्जा, दूरदराज के क्षेत्रों के गैसीकरण और अधिक लचीले ईंधन स्रोतों की ओर बढ़ने से जुड़ा है। इन परियोजनाओं में मुख्य तत्व स्थापना इकाई (skid) नहीं, बल्कि वह प्रक्रिया है जो उससे पहले होती है — गैस की तैयारी।

द्रवीकरण से पहले गैस तैयारी इकाई (यूपीजी) एक ऐसी प्रणाली है जो "कच्ची" प्राकृतिक या संबद्ध गैस को क्रायोजेनिक रूप से सुरक्षित उत्पाद में बदलती है। इसके बिना कोई भी एलएनजी संयंत्र एक अस्थिर तकनीकी प्रयोग बन जाता है। कारण सरल है: क्रायोजेनिक तापमान −162 °C गलतियाँ माफ नहीं करता।

यदि गैस में CO₂, H₂S, पानी या भारी हाइड्रोकार्बन रह जाते हैं, तो वे जम जाते हैं, हाइड्रेट बनाते हैं, हीट एक्सचेंजर को ब्लॉक करते हैं, वाल्व-फिटिंग को नष्ट करते हैं और क्रायोजेनिक ब्लॉक को खराब कर देते हैं। परिणामस्वरूप, इकाई कुछ सप्ताह तक चल सकती है, लेकिन वर्षों तक नहीं।

इसके अलावा, CO₂ और H₂S से गैस की सफाई एक तकनीक नहीं, बल्कि समाधानों का एक पूरा समूह है: अधिशोषण, अमीन प्रक्रियाएँ, झिल्ली पृथक्करण और क्रायोजेनिक परिशोधन। और इनमें से प्रत्येक केवल एक विशिष्ट गैस संरचना, दबाव और मात्रा के लिए उपयुक्त है।

चीन आज यूपीजी के लिए उपकरणों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करता है — अधिशोषण स्तंभों से लेकर मॉड्यूलर झिल्ली इकाइयों तक। लेकिन गुणवत्ता बहुत भिन्न होती है: SASPG और Hangzhou Oxygen स्तर के कारखानों से लेकर वास्तविक उत्पादन क्षमता के बिना व्यापारिक कंपनियों तक।

इस लेख में हम जानेंगे कि कौन सी तकनीकें वास्तव में काम करती हैं, एलएनजी के लिए कौन सी सहनशीलता अनिवार्य है, तकनीकी विनिर्देश (टीजेड) कैसे तैयार करें और कौन सी गलतियाँ अक्सर क्रायोजेनिक ब्लॉक की विफलता का कारण बनती हैं।

गैस तैयारी क्यों आवश्यक है: यूपीजी के बिना क्या होता है

यदि गैस तैयारी ब्लॉक हटा दिया जाए, तो क्रायोजेनिक मॉड्यूल एक तेजी से विफल होने वाली प्रणाली बन जाता है। कारण — चरण संक्रमण का भौतिकी और निम्न तापमान पर अशुद्धियों का व्यवहार।

महत्वपूर्ण अशुद्धियाँ और उनका व्यवहार

CO₂ — क्रायोजेनिक्स का मुख्य शत्रु

1. −78 °C पर जम जाता है
2. ठोस क्रिस्टल बनाता है
3. प्लेट-फिन हीट एक्सचेंजर को बंद कर देता है
4. उत्पादकता में गिरावट का कारण बनता है

H₂S

1. जहरीला है
2. जंग का कारण बनता है
3. एल्यूमीनियम तत्वों को नष्ट करता है
4. उत्पाद को गैर-मानक बनाता है

पानी

1. हाइड्रेट बनाता है
2. बर्फ में बदल जाता है
3. पाइपलाइनों को ब्लॉक करता है
4. सिस्टम की विश्वसनीयता को गंभीर रूप से कम करता है

GOST 5542 प्राकृतिक गैस की गुणवत्ता के लिए आवश्यकताएँ निर्धारित करता है, जिसमें हाइड्रोजन सल्फाइड और अन्य घटकों की सामग्री शामिल है; औद्योगिक अभ्यास में, इन मानकों का उपयोग प्रसंस्करण से पहले गैस तैयारी के लिए आधार बिंदु के रूप में किया जाता है।

भारी हाइड्रोकार्बन (C5+)

1. उच्च तापमान पर संघनित होते हैं
2. क्रायोजेनिक क्षेत्र में जम जाते हैं
3. कोल्ड बॉक्स में जमाव बनाते हैं
4. द्रवीकरण की दक्षता कम करते हैं

यूपीजी के बिना परिणाम

गैस तैयारी के बिना क्रायोजेनिक ब्लॉक वर्षों नहीं, बल्कि सप्ताहों तक चलता है।

गैस सफाई की तकनीकी योजनाएँ (मुख्य ब्लॉक)

द्रवीकरण से पहले गैस तैयारी इकाई चार बुनियादी तकनीकों पर बनाई जा सकती है। वास्तविक एलएनजी परियोजनाओं में इन्हें अक्सर संयोजित किया जाता है।

1. अधिशोषण सफाई (आणविक छलनी)

यह छोटे पैमाने के एलएनजी संयंत्रों के लिए सबसे आम योजना है।

तकनीक के पैरामीटर

लाभ

1. उच्च सफाई गहराई
2. मापदंडों की स्थिरता
3. एलएनजी के लिए उपयुक्त
4. सिद्ध तकनीक

कमियाँ

1. पुनर्जनन पर ऊर्जा खपत
2. अधिशोषक को बदलने की आवश्यकता
3. जटिल स्वचालन

चीनी आपूर्तिकर्ता

1. Sichuan Air Separation
2. Hangzhou Oxygen
3. इंटीग्रेटर Jereh / CIMC Enric

2. अमीन (अवशोषण) सफाई

बड़े गैस प्रसंस्करण संयंत्रों में उपयोग किया जाता है।

पैरामीटर

लाभ

1. निरंतर प्रक्रिया
2. उच्च उत्पादकता
3. बड़े प्रवाह के लिए उपयुक्त

कमियाँ

1. अमीन का जटिल पुनर्जनन
2. उपकरणों में जंग
3. गैस के अतिरिक्त सुखाने की आवश्यकता

कहाँ उपयोग होता है

1. बड़े गैस प्रसंस्करण संयंत्र
2. 50,000 मीटर³/घंटा और उससे अधिक का प्रवाह

3. झिल्ली गैस सफाई

प्रारंभिक चरण के रूप में उपयोग किया जाता है।

पैरामीटर

लाभ

1. संक्षिप्तता
2. कोई अभिकर्मक नहीं
3. कम ऊर्जा खपत

कमियाँ

1. क्रायोजेनिक शुद्धता तक नहीं पहुँचता
2. कैस्केड की आवश्यकता
3. झिल्लियों की अस्थिरता

4. क्रायोजेनिक पृथक्करण

एकीकृत एलएनजी योजनाओं में लागू किया जाता है।

पैरामीटर

लाभ

1. सफाई और शीतलन का संयोजन
2. एलएनजी दक्षता में वृद्धि
3. भारी अंशों को हटाना

कमियाँ

1. उच्च ऊर्जा खपत
2. प्रारंभिक सुखाने की आवश्यकता
3. जटिल प्रबंधन

यूपीजी के लिए तकनीकी विनिर्देश (टीजेड) में क्या होना चाहिए

गैस तैयारी के उपकरण सख्त तकनीकी विनिर्देश के बिना नहीं खरीदे जा सकते।

प्रारंभिक डेटा

1. गैस संरचना (CH₄, CO₂, H₂S, N₂, C2+);
2. दबाव और तापमान;
3. प्रवाह दर (न्यूनतम/नाममात्र/अधिकतम);
4. मौसमी उतार-चढ़ाव;
5. पारे की उपस्थिति;
6. नमी की मात्रा।

शुद्ध गैस के लिए आवश्यकताएँ

उदाहरण सूत्रीकरण

गैस तैयारी इकाई को CO₂ की मात्रा 50 ppm से अधिक नहीं, H₂S 4 ppm से अधिक नहीं, 0.1 MPa पर पानी के लिए ओस बिंदु −60 °C से अधिक नहीं, C5+ की मात्रा 10 ppm से अधिक नहीं सुनिश्चित करनी चाहिए।

उपकरण

1. पात्र सामग्री (09G2S, 12Kh18N10T);
2. अधिशोषक प्रकार (UOP, Grace या समकक्ष);
3. झिल्ली प्रकार;
4. वाल्व और नियामक (ब्रांड);
5. स्वचालन (Modbus, OPC UA);
6. स्तंभों का बैकअप;
7. पुनर्जनन प्रणाली।

यूपीजी के लिए चीनी उपकरण: कहाँ काम करता है और कहाँ जोखिम है

अच्छी तरह काम करते हैं

1. अधिशोषण स्तंभ (SASPG, Hangzhou Oxygen);
2. पृथक्कारक और फिल्टर;
3. हीट एक्सचेंजर (सामग्री सत्यापन के साथ);
4. EPC-इंटीग्रेटर से मॉड्यूलर यूपीजी (Jereh, CIMC Enric)।

कमजोर क्षेत्र

1. झिल्लियाँ (गुणवत्ता का अलग-अलग स्तर);
2. वाल्व-फिटिंग (नियामक, वाल्व);
3. स्वचालन (SCADA असंगतता);
4. गैस गणना के बिना "सार्वभौमिक" समाधान।

मुख्य जोखिम

आपूर्तिकर्ता गैस संरचना का अनुरोध नहीं करता → इसका मतलब है कि औसत प्रणाली डिज़ाइन की जा रही है → जो वास्तविक परिस्थितियों में काम नहीं करती।

यूपीजी खरीदते समय गलतियाँ

चीनी यूपीजी आपूर्तिकर्ता का सत्यापन (HowTo)

चरण 1 — दस्तावेज़

1. लाइसेंस
2. ISO 9001
3. संदर्भ

चरण 2 — उत्पादन

1. अधिशोषण स्तंभ
2. पात्र वेल्डिंग
3. NDT नियंत्रण

चरण 3 — परीक्षण

1. जकड़न
2. दबाव
3. पुनर्जनन

चरण 4 — एकीकरण

1. क्रायोजेनिक ब्लॉक के साथ संचार
2. SCADA / PLC
3. प्रोटोकॉल