Ενεργειακζσ Τεχνολογίεσ

Transcript

1 Ενεργειακζσ Τεχνολογίεσ Επεξεργαςία Φυςικοφ Αερίου Καυςίμων Και Λιπαντικϊν ΕΜΠ

2 Επεξεργαςία Φυςικοφ Αερίου Στόχοι Απομάκρυνςθ Ανεπικφμθτων Συςτατικϊν Νερό Βαρείσ Υδρογονάνκρακεσ Υδρόκειο Διοξείδιο του Άνκρακα Στοιχειακό Ιείο Άλλα Συςτατικά Ανάκτθςθ Συςτατικϊν με Οικονομικι Αξία Θλιο Υδρογονάνκρακεσ Υγραζρια Συςτατικά Ελαφριάσ Νάφκασ

3 Βαςικά Στάδια Επεξεργαςίασ Φυςικοφ Αερίου Φξέαξ Αεξίνπ ΑΠΟΜΑΚΡΤΝΖ ΝΔΡΟΤ ΚΑΗ ΤΜΠΤΚΝΧΜΑΣΧΝ πκππθλώκαηα πξνο Γηπιηζηήξην Πεηξειαίνπ Σειηθό Αέξην ΔΠΔΞΔΡΓΑΗΑ ΣΔΛΗΚΟΤ ΑΔΡΗΟΤ Γηεξγαζία Scot Γηεξγαζία Superclaus Άιιεο Απαέξηα πξνο Απνηεθξσηή Νεξό Όμηλν Αέξην ΑΝΑΚΣΖΖ ΘΔΗΟΤ Γηεξγαζία Claus Θείν Αέξην Πινύζην ζε Άδσην ΔΠΔΞΔΡΓΑΗΑ ΟΞΗΝΟΤ ΑΔΡΗΟΤ Δπεμεξγαζία κε Ακίλε Γηεξγαζία Benfield Μνλάδα PSA Γηεξγαζία Sulfinol Άιιεο ΑΦΤΓΑΣΧΖ Μνλάδα Γιπθόιεο Μνλάδα PSA ΑΠΟΜΑΚΡΤΝΖ ΤΓΡΑΡΓΤΡΟΤ Μνξηαθά Κόζθηλα Δλεξγόο Άλζξαθαο ΑΠΟΜΑΚΡΤΝΖ ΑΕΧΣΟΤ Κξπνγεληθόο Γηαρσξηζκόο Γηεξγαζίεο Απνξξόθεζεο Γηεξγαζίεο Πξνζξόθεζεο Δκπνξεύζηκν Αέξην Αηζάλην Πξνπάλην Βνπηάληα Πεληάληα + ΓΗΔΡΓΑΗΔ ΓΛΤΚΑΝΖ Γηεξγαζία Merox Γηεξγαζία Sulfrex Μνξηαθά Κόζθηλα ΤΣΖΜΑ ΚΛΑΜΑΣΧΖ Απναηζαλησηήο Απνπξνπαλησηήο Απνβνπηαλησηήο ΑΝΑΚΣΖΖ ΤΓΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΧΝ Απνκεζαλησηήο + Δθηνλσζε Απνξξόθεζε (ζε παιηέο εγθαηαζηάζεηο) Γηεξγαζίεο ζηελ Πεξηνρή ηνπ Φξέαηνο Γηεξγαζίεο ζηελ Δγθαηάζηαζε Δπεμεξγαζίαο Αεξίνπηνπ Φξέαηνο

4 Παρεμποδιςμόσ Διαχωριςμοφ Θείου Διάβρωςησ ςτο Φρζαρ Απομάκρυνςθ Στοιχειακοφ Ιείου Η ψφξθ και θ μείωςθ πίεςθσ κατά τθ διάρκεια τθσ παραγωγισ ελαχιςτοποιοφν τθ διαλυτότθτα του κείου και οδθγοφν ςτο διαχωριςμό του. Σε χαμθλζσ κερμοκραςίεσ, μπορεί να υπάρξει ςτερεοποίθςθ και ζμφραξθ του αγωγοφ. Αυτά τα προβλιματα αντιμετωπίηονται γενικά με ζγχυςθ κατάλλθλων διαλυτϊν ςτον εξοπλιςμό παραγωγισ Διεργαςίεσ Απομάκρυνςθσ Ιείου Διεργαςία Πολυςουλφιδίων Προςκικθ υδατικϊν διαλυμάτων αμμωνίασ ι μονοαικυλαμίνθσ Σχθματιςμόσ πολυςουλφιδίων Απορρόφθςθ με Διαλφτεσ Κυλινδρζλαια και μίγματά τουσ με αρωματικά κλάςματα λικανκρακόπιςςασ

5 Προςταςία Ζναντι Διάβρωςησ Διεργαςία Πολυςουλφιδίων Όξινο ππορ Απομάκπςνζη Νεπού Γηαρσξηζηήο Γνρείν Δθηόλσζεο Διεύζεξνπ Νεξνύ Αξνςπθηήξαο Απνγπκλσηήο Ππορ Σύζηημα Πςπζού Απογύμνωζηρ Φξέαξ Όμηλνπ Αεξίνπ Γεμακελή "Φησρνύ" Διαίνπ Πιεπξά Φξέαηνο Γηαρσξηζηήο Φάζεσλ Μνλάδα Δθρύιηζεο Γεμακελή Τγξνύ Μνλάδα Αλαγέλλεζεο Πολςζοςλθίδιο Αιθανολαμίνηρ Αλαγέλλεζε Αηζαλνιακίλεο "Πινύζηνο" Γηαιύηεο Νεξό Γηαρσξηζκόο Φάζεσλ Νεπό ππορ Επεξεπγαζία Αμίνη Νεπό ππορ Επεξεπγαζία Υγπό Θείο Γεμακελή Αηζαλνιακίλεο Αναγεννημένη Αμίνη

6 Αφυδάτωςη Φυςικοφ Αερίου Αφυδάτωςθ κοντά ςτο φρζαρ αερίου για λόγουσ αςφάλειασ. Αποφυγι ςχθματιςμοφ υδριτϊν ςτουσ αγωγοφσ Ελαχιςτοποίθςθ προβλθμάτων μεταφοράσ υγρϊν ςτο ςφςτθμα αγωγϊν Γενικά, ζνα ςθμείο δρόςου νεροφ τθσ τάξθσ των 8 C ςτθν πίεςθ των αγωγϊν είναι επαρκζσ Διεργαςίεσ Αφυδάτωςθσ Κρυογενικι Αφυδάτωςθ Προςκικθ αναςτολζα ςχθματιςμοφ υδριτϊν Αφυδάτωςθ με Απορρόφθςθ Γλυκόλεσ Αφυδάτωςθ με Προςρόφθςθ Μοριακά Κόςκινα Silica Gel, Sorbead (SiO 2 + Na 2 O)

7 Κρυογενική Αφυδάτωςη με Αναςτολζα Σχηματιςμοφ Υδριτϊν Παπαθινικόρ Διαλύηηρ Γλςκόλη Γλςκόλη ππορ Αναγέννηζη Θεξκαληήξαο Γηαρσξηζηήο Υγπό Φςζικό Γηαρσξηζηήο Τςειήο Πίεζεο Γηαρσξηζηήο Βάλα Joule Thomson Σςμπςκνώμαηα Εμποπεύζιμο Δμσηεξηθό ύζηεκα Φύμεο γηα Φξέαηα Υακειήο Πίεζεο

8 Αφυδάτωςη με Απορρόφηςη με Γλυκόλη Αλαζηνιέαο Γηάβξσζεο Θεξκαληήο Γηαρσξηζηήο Υακειήο Πίεζεο Απνξξνθεηήο Γιπθόιεο Όξινο Αλαγελλεηήο Γιπθόιεο Υγπό Φςζικό Γηαρσξηζηήο Τςειήο Πίεζεο Γεμακελή Γιπθόιεο Καύζιμο Απνγπκλσηήο Νεξνύ Γηαιύηε Απνγπκλσηήο Γιπθόιεο Φίιηξν Ππξζόο Γεμακελή Τγξήο Φάζεο Απογύμνωζηρ

9 Μείωςη Σημείου Δρόςου Νεροφ με Διαλφματα Τριαιθυλενογλυκόλησ Σημείο Δρόσοσ ( C) % mole Γλσκόλη Θερμοκρασία Επαφής ( C)

10 Αφυδάτωςη με Προςρόφηςη Πξνζξόθεζε Αλαγέλλεζε Υγπό Φςζικό Γηαρσξηζηήο Φπθηήξαο Πξνζξνθεηήο Πξνζξνθεηήο Πξνζξνθεηήο Θεξκαληήο Γηαρσξηζηήο Γηαρσξηζηήο Φάζεσλ Εμποπεύζιμο Φςζικό LPG Νεπό

11 Διεργαςίεσ Απομάκρυνςησ Όξινων Συςτατικϊν Αφαίρεςθ των όξινων ςυςτατικϊν του φυςικοφ αερίου H 2 S, CO 2 COS, CS 2, RSH Διεργαςίεσ Απομάκρυνςθσ Όξινων Συςτατικϊν Διεργαςίεσ Απορρόφθςθσ Φυςικισ Απορρόφθςθσ Χθμικισ Απορρόφθςθσ Φυςικισ Χθμικισ Απορρόφθςθσ Διεργαςίεσ Υγρισ Οξείδωςθσ Διεργαςίεσ Προςρόφθςθσ Διεργαςίεσ με Μεμβράνεσ

12 Διεργαςίεσ Διαλφτεσ Φυςικήσ Απορρόφηςησ Διεργαςία Purisol Selexol Fluor Sepasolv Rectisol Διαλφτθσ Ν- Πολυαικυενο- Ανκρακικό Πολυαικυλενο- Μεκανόλθ Μεκυλοπυρρολιδ όνθ γλυκόλθ Διμεκυλαικζρασ Προπυλζνιο γλυκόλθ Μεκυλο ιςοπροπυλαικζρασ Τάςθ Ατμϊν (25 53,2 0,097 11,3 0, C), Pa Διαλυτότθτα CO 2 (25 C), m 3 /m 3 3,54 3,6 3,38 3,38 13,43* Διαλυτότθτα ωσ προσ το CO 2 CH 4 0,072 0,067 0,038 0,066 0,051 C 3 + 1,07 1,02 0,51 2,35 COS 2,72 2,33 1,88 2,54 3,92 H 2 S 10,2 8,53 3,29 6,86 7,06 *ςτουσ 25 C Κατάλλθλεσ για αζρια με υψθλι περιεκτικότθτα ςε όξινα ςυςτατικά Υψθλι δυνατότθτα απορρόφθςθσ ςε υψθλζσ πιζςεισ Σθμαντικι διαλυτότθτα υδρογονανκράκων ςτουσ διαλφτεσ

13 Διεργαςία Φυςικήσ Απορρόφηςησ Εμποπεύζιμο Αλάθηεζε Γηαιύηε Απνξξνθεηήο Καύζιμο Απαέπια Τποθοδοζίαρ Απνγπκλσηήο Απογύμνωζηρ Αλαζπκπηεζηήο

14 Διαλφτεσ Χημικήσ Απορρόφηςησ - Αλκανολαμίνεσ Διαλφτθσ Ιερμότθτα Αντίδραςθσ, kj/kg Σχετικι Απορρόφθςθ CO 2 Δυναμικότθτα* H 2 S CO 2 % H 2 S CO 2 MEA ,07 0,50 DEA ,09 0,32 DIPA MDEA ,10 0,12 * moles όξινου αερίου ανά mole αμίνθσ για διαλφματα με 1,3 mole αμίνθσ ανά kg νεροφ Μονοαικανολαμίνθ (MEA) Διαικανολαμίνθ (DEA) H 2 NCH 2 CH 2 OH HN CH 2 CH 2 OH CH 2 CH 2 OH Διιςοπροπανολαμίνθ (DIPA) CH 2 CHOHCH 3 HN CH 2 CHOHCH 3 Μεκυλ διαικανολαμίνθ (MDEA) CH 3 N CH 2 CHOHCH 3 CH 2 CHOHCH 3 Δυνατότθτα αφαίρεςθσ COS, CS 2 Χαμθλι απορρόφθςθ μεκανίου Πικανότθτα ςχθματιςμοφ προϊόντων υποβάκμιςθσ με CO 2

15 Διεργαςία Χημικήσ Απορρόφηςησ Καθαπό Όξινο Πύξγνο Αλαγέλλεζεο Ακίλεο Πύξγνο Απνξξόθεζεο Ακίλεο Φίιηξν "Φησρνύ" Γηαιύκαηνο Φπέζκο Νεπό Τποθοδοζίαρ Αημόρ

16 Διεργαςία Φυςικήσ Χημικήσ Απορρόφηςησ Εμποπεύζιμο Καύζιμο Απαέπια Απνξξνθεηήο Αλαγελλεηήο Τποθοδοζίαρ Αημόρ Δλδηάκεζε Δθηόλσζε κε Δπαλαπνξξνθεηή

17 Διεργαςίεσ Υγρήσ Οξείδωςησ Μζκοδοσ Χαμθλοφ Κόςτουσ Επεξεργαςία Αερίων Χαμθλισ Περιεκτικότθτασ ςε H 2 S Στάδια τθσ Διεργαςίασ Απορρόφθςθ του υδροκείου με αλκαλικό διάλυμα Οξείδωςθ των διαλυμζνων ιόντων υδροκείου ςε ςτοιχειακό κείο με τθν ταυτόχρονθ αναγωγι ενόσ χθμικοφ που περιζχει οξυγόνο ι με μικροοργανιςμοφσ Επανοξείδωςθ του ενεργοφ ςυςτατικοφ με αζρα, με ειδικζσ διεργαςίεσ ι με τθ βοικεια βακτθριδίων Διαχωριςμό του ςτοιχειακοφ κείου με διικθςθ, φυγοκζντρθςθ, επίπλευςθ, ι καταβφκιςθ και, εάν είναι απαραίτθτο περαιτζρω κακαριςμό.

18 Διεργαςία Υγρήσ Οξείδωςησ Εξαεπιζμόρ Εμποπεύζιμο Απνξξνθεηήο Ομεηδσηήο Γεμακελή Καηαβύζηζεο Όξινο Φπγόθεληξνο Αληιία Τγξνύ Θείνπ Πξνζζήθε Υεκηθώλ Αλεκηζηήξαο Δκθύζεζεο Αέξα Γεμακελή Θείνπ Φόξησζε Τγξνύ Θείνπ

19 Διεργαςίεσ Προςρόφηςησ Χρθςιμοποιοφνται για τθν απομάκρυνςθ H 2 S και CO 2 κυρίωσ όταν πρζπει να αφαιρεκοφν μόνο μικρζσ ποςότθτεσ όξινων ςυςτατικϊν. Κφρια Προςροφθτικά Ενεργόσ άνκρακασ Ζεολικικά μοριακά κόςκινα. Βαςική Διεργαςία Παραδείγματα Προϊόν Προςρόφθςθ Προςρόφθςθ και Χθμικι Αντίδραςθ Προςρόφθςθ και Οξείδωςθ Χθμικι Αντίδραςθ και Οξείδωςθ Προςρόφθςθ με Κατάλυςθ Προςρόφθςθ αερίων χωρίσ οξυγόνο με ενεργό άνκρακα ι μοριακά κόςκινα Χθμικι αντίδραςθ με ZnO Αναγζννθςθ με εκχφλιςθ ι εκρόφθςθ Αντίδραςθ H 2 S με ςίδθρο προσ Fe 2 S 3, αναγζννθςθ με οξείδωςθ προσ Fe 2 O 3 και ςτοιχειακό κείο Οξείδωςθ H 2 S με O 2 προσ ςτοιχειακό κείο με κατάλυςθ με ενεργό άνκρακα Αζριο πλοφςιο ςε H 2 S ZnS S/Fe 2 S 3 S

20 Moles/100 g Μοριακών Κόσκινων Δυνατότητα Προςρόφηςησ Μοριακϊν Κόςκινων 0.5 H 2 S 0.4 CO 2 CH 3 SH 0.3 COS 0.2 CH Πίεση (bar) N 2

21 Διεργαςίεσ με Μεμβράνεσ Κφριεσ Χριςεισ Μεμβρανϊν Διαχωριςμόσ CO 2 και CH 4 Απομάκρυνςθ CO 2 και H 2 S Αφυδάτωςθ Ανάκτθςθ βαρφτερων υδρογονανκράκων Αέξην Πινύζην ζε CH 4 Τποθοδοζίαρ Αθπδάησζε κε Γιπθόιε Φίιηξα Γηαπεξαηή Φάζε Μνλάδα Μεκβξαλώλ 1ν ηάδην Μνλάδα Μεκβξαλώλ 2ν ηάδην Γηαπεξαηή Φάζε Πινύζηα ζε CO 2, H 2 S Απνκάθξπλζε H 2 S πκπίεζε CO 2 Καύζηκν Αέξην Υακειήο Θεξκνγόλνπ Γύλακεο

22 Τφποι Μεμβρανϊν Τφποι Μεμβρανϊν και Πολυμερϊν Δομή Εκλεκτικότητα a CO 2 /CH 4 b H 2 O/CH 4 Διαπερατότητα CO 2a, H 2 O b m 3 (ΚΣ)/m 2 h bar Διαχωριςμόσ CO 2 Αςφμμετρθ οξικι κυτταρίνθ Σπειροειδισ a 0,25 0,4 a Αςφμμετρθ τριοξικι κυτταρίνθ Κοίλθ ίνα a 0,25 0,4 a Αςφμμετρθ οξικι κυτταρίνθ Σπειροειδισ a 0,25 0,4 a Σφνκετθ πολυςουλφόνθσ/ ςιλικόνθσ Κοίλθ ίνα a ~ 0,1 a Πολυαραμίδιο Αςφμμετρο πολυιμίδιο (6 FDA/DMB) Διαχωριςμόσ H 2 O Πολυςουλφόνθ, πολυαικυλενοξίδιο Σφνκετθ πολυαικεριμίδιου αικζρα αικυλοκυτταρίνθσ Κοίλθ ίνα Επίπεδο φφλλο (ςπειροειδισ) Κοίλθ ίνα Επίπεδο φφλλο (ςπειροειδισ) 19 a 0,4 a 500 b 35 b Αςφμμετρθ οξικι κυτταρίνθ Σπειροειδισ 300 b 3,2 b

23 Μεμβράνη Διαχωριςμοφ Τροφοδοςία Υπόλειμμα Προϊόν Τροφοδοςία Υπόλειμμα Ζϊνθ Τροφοδοςίασ Μεμβράνθ Ζϊνθ Προϊόντοσ Μεμβράνθ Ζϊνθ Τροφοδοςίασ

24 Πίεση (Mpa) Διαχωριςμόσ Ανάκτηςη Βαρφτερων Υδρογονανθράκων Η ανάκτθςθ υδρογονανκράκων γίνεται για: Οικονομικοφσ λόγουσ (Ανάκτθςθ LPG) Αποφυγι εμφάνιςθσ ςυμπυκνωμάτων ςτουσ αγωγοφσ χαμθλισ πίεςθσ των ςυςτθμάτων διανομισ. Μη Επεξεπγασμένο Φυσικό a a Επεξεπγασμένο Φυσικό 4.7 c b d d b CH Θεπμοκπασία ( C)

25 Διεργαςία Υπόψυκτου Αερίου (Gas Subcooled Process, GSP) Εμποπεύζιμο Φςζικό Φπθηήξαο Δθηνλσηήο Δλαιιάθηεο Θεξκόηεηαο Τποθοδοζίαρ Γηαρσξηζηήο ηήιε Απνκεζαλίσζεο C 2 + Υδπογονάνθπακερ (NGL)

26 Διεργαςία Αναρροήσ Ψυχροφ Υπολείμματοσ (Cold Residue Reflux, CCR) Εμποπεύζιμο Φςζικό πκπηεζηήο Αεξίνπ Φπθηήξαο Τποθοδοζίαρ Δλαιιάθηεο Θεξκόηεηαο πκπηεζηήο Δθηνλσηήο Γηαρσξηζηήο ηήιε Απνκεζαλίσζεο C 2 + Υδπογονάνθπακερ (NGL)