|
|
|
Deshidratarea gazelor naturale
Uscarea gazelor naturale
1) Umiditatea g.n. si dificultati tehnologice
2) Procedeee de uscare (deshidratare)
2.1) Temperatura punctului de roua
2.2) Deshidratarea g.n. prin absorbtie
2.3) Absorbtia ca proces
2.4) Absorbanti utilizati
2.5) Dimensionarea tehnologica
2.6) Schema tehnologica
3) Deshidratarea prin adsorbtie
3.1) Adsorbtia ca proces
3.2) Materiale adsorbante
3.3) Dimensionare tehnica
3.4) Schema tehnologica a statiei de uscare prin adsorbtie
1) Umiditatea g.n
Principala sursa de apa din g.n. si gazele asociate este apa interstitiala din rocile geologice ( apa de zacamant)
Apa in g.n. se gaseste sub forma de apa libera si sub forma de vapori
In procesul de extractie, conditiile de echilibru termodinamic PTV, se schimba ceea ce duce la cresterea conditiilor pt ca gazele sa contina mai multa apa sub forma de vapori.
Presiunea gazelor din formatiunea geologica scade, pana la talpa sondei deci pana la arzatorul de acasa.
Temperatura
gazului scade similar la o sonda care are 2000m si treapta geotermica =30m/sC
=> 
La suprafata, temp sunt mult mai mici, iar gazele datorita destinderii(laminarii) se racesc ca urmare a efectului J-Thomson. Asta face ca pe fondul acestor variati, apa continuta in gaze poate trece sub forma de vapori sau poate condensa.
Gazele umede sunt un amestec de
gaze uscate cu vapori de apa. Potrivit legii lui Dalton, presiunea amestecului
este egala cu: 
[N/mp]
Daca scriem ecuatia lui Glapeyron
pentru gaze perfecte, 
Pentru 1 kmol sau 1 kg de gaz putem scrie relatia:
[1 kg de gaz uscat]
[x - leg vapori apa]
Daca impartim ec de mai sus obtinem: 
Umiditatea g.n. poate fi determinata analitic si din diagrama.
Diagrama de umiditate a g.n. ure urmatoarea forma:
Neajunsurile si dificultatiile tehnologice generate de vaporii de apa din gaze, fac ca acestia sa fie componente nedorite in g.n.
scad puterea calorica
diminueaza capacitatea de transport
corodeaza conductele
pericliteaza statiile de copresoare
formeaza criohidrati
Relatia analitica pentru formarea criohidratilor:
p = pres [ata]
= temperatura [C]
2) Procedee de uscare a g.n
Procedeele de deshidratare se bazeaza fie pe adsorbtie, fie pe absorbtiea vaporilor de apa, ceea ce diminueaza continutul de umiditate din gaze, oferind un punct de roua dorit in respectivul proces.
Punctul de roua al g.n.
Temp punctului de roua e temperatura la care incep sa condenseze vaporii de apa, este acea temperatura, pana la care trebuie racit gazul, la presiune constanta, pentru ca amestecul de gaz sa devina saturat. (x=1).
Punctele de roua sunt definite dupa parametrii care devin constanti.
punct de roua la presiune constanta - scade temperatura pana apare condensarea
punct de roua la temperatura constanta - cresterea usoara a presiunii, mentinand temperatura constanta
punct de roua la volum constant - este temperatura de condensare a vaporilor de apa, la care gazul devine saturat prin racire la volum constant
punct de roua adiabatic - este temperatura la care gazul devine saturat cu vapori prin racire adiabatica.
Deshidratarea g.n. prin absorbtie
Absorbtia este un proces (operatie unitara) de transfer de masa prin care un component gazos (vaporii de apa) se separa si trec (dizolvandu-se) intr-un absorbant lichid.
In procesul de absorbtie, participa in general 3 substante:
1) solutul (vapori de apa) - se dizolva si trec in absolvant
2) solventul - este lichidul, care are proprietatea de a dizolva si retine solutul
3) inertul - sunt g.n. care nu se dizolva in solvent
Solubilitatea substantelor este cunoscuta si este data in diferite tabele.
Datele privind solubilitatea substantelor se stabileste experimental si se folosesc la determinarea constantei lui Henry: p=H*X
p=presiunea g.n
H=constanta lui Henry
X=fractia molara a solutuluiintr-un alt solvent
Daca solutul este un amestec de gaze, relatia lui Henry apare sub urmatoarea forma:
- presiunea partiala a
componentului "i"
- constanta lui Henry
pentru componentul "i"
- fractia molara a
componentului "i"
Constanta H depinde de natura sistemului gaz-lichid ce vin in contact, de presiune, temperatura si nivelul de concentratie al gazelor.
Rezultatele experimentale legate de solubilitatea solutului in solvent trebuie sa justifice alegerea celui mai bun solvent, care sa asigure uscarea gazului.
Solventii trebuie sa prezinte urmatoarele proprietati:
solubilitate ridicata pentru solut, ca sa nu antreneze gazele
sa retina bine solutul
sa nu fie coroziv
sa aiba vascozitate redusa
sa nu fie toxic
sa aiba o temperatura ridicata de inflamabilitate
sa aiba o stabilitate chimica si termica buna
sa aiba un pret scazut de achizitie
Procesul de absorbtie este insotit si de un efect termic. Cresterea temperaturii si scaderea presiunii, influenteaza negativ absorbtia fizica.
Absorbanti utilizati
La uscarea gazelor prin absorbtie se folosesc ca solventi glicolii.
n=1 - monoetil glicol
n=2 - dietilen glicol
n=3 - trietilen glicol
La uscarea g.n. au fost utilizate la inceput dietilen glicolii, in prezent cel mai folosit este trietilen glicolul.
Dimensionarea tehnologica a unei statii de uscare
Se are in vedere, in baza
obiectivului din tema, determinarea consumului specific de solvent, alegerea si
dimensionarea propriu-zisa a utilajului. Pentru cazul absorbtiei unui solut
(vapori de apa) din gaz, dintr-un amestec ce contine inertul "i" si solventul
nevolatil "S", in conditii de uscare izoterme si o circulatie a fluidului in
contra curent, consumul specific de solvent e dat de raportul: 
- deb. de solvent (TEG)
- deb. de gaz natural (inert)
Yi, Ye- parametrul de intrare respectiv iesire
Xi, Xe- vol. g.n. in solvent la intrare si iesire
Ultima relatie dicteaza panta dreptei de operare care nu trebuie sa intersecteze curba de lichid izoterm, dat de relatia:
p = presiunea de lucru
H = constanta lui Henry
X = mol solut / mol solvent
Eficienta uscarii gazelor se determina cu parametrii urmatori
- 
- factor de recuperare
al solutului
- 
; 
- factor de absorbtie
Daca volumul lui F<1, curba de echilibru si dreapta de operare converg spre baza absorberului, limitand absorbtia solutului chiar pe un traseu foarte lung.
Pentru F>1, orice factor de recuperare e posibil daca exista un numar suficient de unitati de transfer.
Avand in vedere ca procesul de absorbtie, e un proces de tranfer de masa, a vaporilor de apa din gaze in solvent (TEG), pentru dimensionarea procesului si a utilajelor se folosesc o serie de criterii de similitudine specifice transferului de masa.
