Sıvılaştırma öncesi gaz hazırlama ünitesi: CO₂, H₂S, nem ve ağır hidrokarbonlardan arındırma

Giriş

Türkiye ve çevre ülkelerde küçük ölçekli LNG'nin büyümesi, dağıtık enerji üretiminin gelişmesi, uzak bölgelerin gazlaştırılması ve daha esnek yakıt kaynaklarına geçişle doğrudan bağlantılıdır. Bu projelerde kilit unsur sıvılaştırma ünitesinin kendisi değil, ondan önce gerçekleşen süreçtir — gaz hazırlama.

Sıvılaştırma öncesi gaz hazırlama ünitesi (GHÜ), "ham" doğal gazı veya ilişkili gazı kriyojenik açıdan güvenli bir ürüne dönüştüren sistemdir. Bu ünite olmadan herhangi bir LNG tesisi istikrarsız bir teknolojik deneye dönüşür. Nedeni basit: −162 °C kriyojenik sıcaklıklar hataları affetmez.

Gazda CO₂, H₂S, su veya ağır hidrokarbonlar kalırsa bunlar donar, hidrat oluşturur, ısı eşanjörlerini tıkar, vanaları tahrip eder ve kriyojenik üniteyi devre dışı bırakır. Sonuçta tesis haftalar boyunca çalışabilir, ancak yıllar boyunca değil.

Bununla birlikte gazdan CO₂ ve H₂S giderme tek bir teknoloji değil, bir dizi çözümdür: adsorpsiyon, amin prosesleri, membran seperasyonu ve kriyojenik son arıtma. Her biri yalnızca belirli bir gaz bileşimi, basınç ve debi için uygundur.

Çin bugün GHÜ için geniş bir ekipman yelpazesi sunuyor — adsorpsiyon kolonlarından modüler membran ünitelerine kadar. Ancak kalite büyük ölçüde değişiyor: SASPG ve Hangzhou Oxygen düzeyindeki fabrikalardan, gerçek üretim kapasitesi olmayan ticaret şirketlerine kadar.

Bu makalede hangi teknolojilerin gerçekten çalıştığını, LNG için hangi toleransların zorunlu olduğunu, teknik şartnamenin nasıl oluşturulacağını ve hangi hataların çoğunlukla kriyojenik ünitenin arızalanmasına yol açtığını ele alacağız.

Gaz hazırlama neden gereklidir: GHÜ olmadan neler olur

Gaz hazırlama ünitesi çıkarıldığında kriyojenik modül hızla arızalanan bir sisteme dönüşür. Nedeni faz geçişlerinin fiziği ve safsızlıkların düşük sıcaklıklardaki davranışıdır.

Kritik safsızlıklar ve davranışları

CO₂ — kriyojenik sistemin baş düşmanı

1. −78 °C'de donar
2. katı kristaller oluşturur
3. plakalı-kanatlı ısı eşanjörlerini tıkar
4. kapasite düşüşüne neden olur

H₂S

1. toksiktir
2. korozyona neden olur
3. alüminyum bileşenleri tahrip eder
4. ürünü standart dışı hale getirir

Su

1. hidrat oluşturur
2. buz haline gelir
3. boru hatlarını tıkar
4. sistem güvenilirliğini kritik düzeyde düşürür

GOST 5542, doğal gaz kalitesine ilişkin gereklilikleri, hidrojen sülfür ve diğer bileşenlerin içeriği dahil olmak üzere belirler; endüstriyel uygulamada bu standartlar, işleme öncesi gaz hazırlama için temel referans noktası olarak kullanılır.

Ağır hidrokarbonlar (C5+)

1. yüksek sıcaklıklarda yoğuşur
2. kriyojenik bölgede donar
3. cold box içinde tortu oluşturur
4. sıvılaştırma verimini düşürür

GHÜ olmadan sonuç

Gaz hazırlama olmadan kriyojenik ünite yıllar değil, haftalar boyunca çalışır.

Gaz temizleme teknolojik şemaları (ana bölüm)

Sıvılaştırma öncesi gaz hazırlama ünitesi dört temel teknoloji üzerine kurulabilir. Gerçek LNG projelerinde bunlar sıklıkla birleştirilir.

1. Adsorpsiyonla temizleme (moleküler elekler)

Bu, küçük ölçekli LNG tesisleri için en yaygın şemadır.

Teknoloji parametreleri

Avantajları

1. yüksek temizleme derinliği
2. parametre kararlılığı
3. LNG için uygundur
4. kanıtlanmış teknoloji

Dezavantajları

1. rejenerasyon için enerji tüketimi
2. adsorban değişim ihtiyacı
3. karmaşık otomasyon

Çinli tedarikçiler

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

2. Amin (absorpsiyon) ile temizleme

Büyük gaz işleme tesislerinde kullanılır.

Parametreler

Avantajları

1. sürekli proses
2. yüksek kapasite
3. büyük debiler için uygundur

Dezavantajları

1. karmaşık amin rejenerasyonu
2. ekipman korozyonu
3. ilave gaz kurutma gerektirir

Nerede kullanılır

1. büyük gaz işleme tesisleri
2. 50.000 m³/saat ve üzeri debiler

3. Membranla gaz temizleme

Ön arıtma aşaması olarak kullanılır.

Parametreler

Avantajları

1. kompaktlık
2. reaktif gerektirmez
3. düşük enerji tüketimi

Dezavantajları

1. kriyojenik saflığa ulaşamaz
2. kaskad gerektirir
3. membran kararsızlığı

4. Kriyojenik seperasyon

Entegre LNG şemalarında uygulanır.

Parametreler

Avantajları

1. temizleme ve soğutmanın birleştirilmesi
2. LNG veriminin artırılması
3. ağır fraksiyonların uzaklaştırılması

Dezavantajları

1. yüksek enerji yoğunluğu
2. ön kurutma gerektirir
3. karmaşık kontrol

GHÜ teknik şartnamesinde neler olmalı

Gaz hazırlama ekipmanı katı bir teknik şartname olmadan satın alınamaz.

Girdi verileri

1. gaz bileşimi (CH₄, CO₂, H₂S, N₂, C2+);
2. basınç ve sıcaklık;
3. debi (min/nom/maks);
4. mevsimsel dalgalanmalar;
5. cıva varlığı;
6. nem içeriği.

Temizlenmiş gaza ilişkin gereklilikler

Örnek ifade

Gaz hazırlama ünitesi, CO₂ içeriğini 50 ppm'den, H₂S içeriğini 4 ppm'den fazla olmayacak şekilde, 0,1 MPa'da su çiğlenme noktasını −60 °C'den yüksek olmayacak şekilde ve C5+ içeriğini 10 ppm'den fazla olmayacak şekilde sağlamalıdır.

Ekipman

1. kap malzemesi (09G2S, 12X18N10T);
2. adsorban tipi (UOP, Grace veya eşdeğeri);
3. membran tipi;
4. valflar ve regülatörler (marka);
5. otomasyon (Modbus, OPC UA);
6. kolon yedekliliği;
7. rejenerasyon sistemi.

GHÜ için Çin ekipmanı: nerede çalışır, nerede risk var

İyi çalışanlar

1. adsorpsiyon kolonları (SASPG, Hangzhou Oxygen);
2. separatörler ve filtreler;
3. ısı eşanjörleri (malzeme doğrulaması yapıldığında);
4. EPC entegratörlerinden modüler GHÜ (Jereh, CIMC Enric).

Zayıf noktalar

1. membranlar (değişken kalite düzeyi);
2. armatürler (regülatörler, valflar);
3. otomasyon (SCADA uyumsuzluğu);
4. gaz hesabı yapılmadan sunulan "üniversal" çözümler.

Ana risk

Tedarikçi gaz bileşimini talep etmiyorsa → ortalamaya dayalı bir sistem tasarlanıyor demektir → bu da gerçek koşullarda çalışmaz.

GHÜ satın alımında yapılan hatalar

Çinli GHÜ tedarikçisinin doğrulanması (HowTo)

Adım 1 — belgeler

1. lisanslar
2. ISO 9001
3. referanslar

Adım 2 — üretim

1. adsorpsiyon kolonları
2. kap kaynağı
3. tahribatsız muayene

Adım 3 — testler

1. sızdırmazlık
2. basınç
3. rejenerasyon

Adım 4 — entegrasyon

1. kriyojenik ünite ile bağlantı
2. SCADA / PLC
3. protokoller

SSS

Aynı GHÜ farklı gazlar için kullanılabilir mi?

Kullanılabilir, ancak yalnızca adaptif şema ve adsorpsiyon yeniden hesabı ile.

Amin mi, adsorpsiyon mu?

Aminler büyük debiler için, adsorpsiyon LNG için.

−60 °C gerçekçi mi?

Evet, ancak yalnızca doğru rejenerasyon ve adsorbanlarla.

Cıva ne olacak?

Gümüş katkılı aktif karbon ile uzaklaştırılır.

Yedek hat gerekli mi?

LNG için neredeyse her zaman evet.

Sonuç

Sıvılaştırma öncesi gaz hazırlama ünitesi tüm LNG zincirinin kilit unsurudur. Buradaki bir hata, kriyojenik ünite ve tanklar kusursuz yapılmış olsa bile tüm projeyi mahveder.

Doğru teknoloji seçimi (adsorpsiyon, amin, membranlar, kriyojenik arıtma), doğru CO₂, H₂S ve su toleransları ile Çinli tedarikçinin doğrulanması, istikrarlı bir LNG tesisi işletiminin temelidir.