المكونات الأساسية لأنظمة تنقية الغاز الطبيعي
تحديد الشوائب: الملوثات المستهدفة في الغاز الخام
من المهم جدًا فهم نوع الشوائب الموجودة لضمان عمل عملية تنقية الغاز الطبيعي بشكل صحيح ومنع تلف المعدات. في الواقع، يحتوي الغاز الطبيعي الخام على العديد من المواد غير المرغوب فيها المختلطة فيه مسبقًا. نحن نتحدث هنا عن أشياء مثل بخار الماء وثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين، إلى جانب جسيمات صلبة متنوعة. تسبب كل هذه الملوثات مشاكل أثناء المعالجة لأنها تأكل الأجزاء المعدنية وتسد المعدات، مما يعني انخفاض إنتاج المصانع المعالجة ككل. في الواقع، وجدت بعض الدراسات الصناعية أن هذه الشوائب يمكن أن تقلل كفاءة المعالجة بنسبة تصل إلى 30%. إذًا، معرفة ما نتعامل معه بالتحديد من حيث ثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين ليست مفيدة فقط لاختيار الطرق المناسبة للتنظيف، بل تحدث فرقًا كبيرًا أيضًا في عمر النظام الكلي ومدى كفاءة أدائه يومًا بعد يوم.
المراحل الأساسية في معالجة وحدات التنقية
تمر عملية تنقية الغاز الطبيعي بعدة مراحل مهمة لالتقاط المواد غير المرغوب فيها والتأكد من سير العمليات بشكل صحيح. تبدأ المرحلة الأولى عادةً باستخدام أوعية التصفية (knockout drums) لالتقاط المواد الأكبر حجمًا مثل السوائل والجسيمات الصلبة قبل أن تسبب أي مشاكل. بعد ذلك تأتي مرحلة التنقية الحقيقية حيث تستخدم مرشحات خاصة وتقنيات امتصاص للقضاء على أصغر الشوائب التي تجاوزت المراحل السابقة. وفي المرحلة الأخيرة، يتم إجراء تعديل نهائي للغاز بحيث يُعدّل ليتناسب مع الغرض الذي سيُستخدم من أجله، وذلك ليلبي جميع المتطلبات القياسية التي حددتها الصناعة. تُعد هذه المراحل المختلفة ذات أهمية كبيرة للحصول على غاز نظيف، ولهذا السبب يتبع معظم معالجي الغاز الكبار هذا التسلسل الأساسي عند محاولة تحسين جودة المنتج مع الحفاظ على كفاءة العمليات يومًا بعد يوم. ويساعد اتباع هذه الطريقة الشركات على الالتزام بالحدود القانونية ويحسّن فعليًا أداء عمليات التنقية لديها في الممارسة العملية.
عملية إزالة الغاز الحمضي
تقنيات الامتصاص القائمة على الأمين
تظل الأنظمة القائمة على الأمين في صناعة معالجة الغاز الطبيعي هي الحلول المُعتمَدَة لإزالة الغازات الحمضية غير المرغوب فيها مثل ثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين. تشمل المواد الأكثر استخدامًا Monoethanolamine (MEA) وDiethanolamine (DEA)، حيث تقدم كل منهما ميزات فريدة. تعمل MEA بسرعة في التقاط تلك المكونات الحمضية من تيار الغاز، لكن المشغلين يفضلون في كثير من الأحيان استخدام DEA لأنها أقل تآكلًا للمعدات، ويمكنها في الواقع الاحتفاظ بعدد أكبر من الملوثات قبل الحاجة إلى التجديد. تُظهر البيانات الميدانية أن هذه الأنظمة تعمل بشكل ملحوظ بفعالية عبر مختلف الحقول الغازية في جميع أنحاء العالم. على سبيل المثال، هناك عمليات في منطقة الساحل الشرقي للولايات المتحدة حيث نجحت تقنية الأمين في خفض تركيزات ثاني أكسيد الكربون لتصل إلى أقل من 50 جزءًا في المليون، مما يجعل المنتج النهائي أكثر نقاءً ويحمي المعدات اللاحقة من مشاكل التآكل المكلفة على المدى الطويل.
يتميز MEA و DEA عند النظر في الأرقام الخاصة بالأداء في عمليات معالجة الغاز. فهما يمتصان الغازات بشكل جيد دون التسبب في تكاليف تشغيل مرتفعة. نشر الباحثون معلومات مثيرة في مجلة Journal of Natural Gas Science and Engineering السنة الماضية، أظهرت فيها كيف تعمل حلول الأمين بشكل ممتاز في تنقية تيارات الغاز. والأهم هو أن هذه الطرق تحمي المعدات من التلف على المدى الطويل، مما يجعل عملية التنقية بأكملها أكثر سلاسة. بالنسبة للشركات العاملة في مصانع معالجة الغاز الطبيعي، لم يعد امتصاص الأمين مجرد خيار مفيد بل ضرورة في الوقت الحالي. إن الفوائد البيئية وحدها تجعل من هذه التكنولوجيا استثمارًا مربحًا، كما أنها توفر المال على المدى الطويل أيضًا.
تكنولوجيا الفصل بالغشاء
تُعد تقنية فصل الغشاء مهمة للغاية للتخلص من مكونات ضارة معينة في الغاز الطبيعي. يعمل هذا الإجراء باستخدام أغشية شبه منفذة خاصة تسمح بمرور بعض مكونات الغاز، بينما تحتجز أجزاء أخرى، مما يُحسّن من جودته بشكل عام. ومع مرور الوقت، أدت التطورات الجديدة في مواد الأغشية إلى تحسين الأداء بشكل ملحوظ. وتعني هذه التحسينات أن الشركات قادرة على تنقية الغاز بتكلفة أقل، مع إزالة أكبر قدر من الشوائب مقارنة بالطرق القديمة.
تُظهر بيانات الصناعة أن مواد جديدة مثل البولي إيميدات والبولي أميدات تحقق تقدمًا كبيرًا في تنقية الغاز. توفر هذه المواد انتقائية أفضل وتمكّن الغازات من المرور عبر أغشية أكثر كفاءة، مما يفسر سبب تبني الشركات لها بمعدلات أسرع. وبحسب بحث نُشر في مجلة علوم الأغشية، فإن استخدام تكنولوجيا الأغشية في حقول الغاز الطبيعي قد نما بنسبة 8% سنويًا في الآونة الأخيرة. هذا النوع من النمو يدل على أن المشغلين يثقون بهذه الأساليب الحديثة أكثر من الطرق القديمة لتنظيف تيارات الغاز. ومع انتقال المزيد من المصانع إلى هذه التقنيات المتقدمة في الفصل، نحن نشهد تحسنًا في جودة الغاز المعالج وفي الموثوقية التشغيلية بشكل عام.
إزالة الرطوبة وفلز الزئبق
وحدات إزالة الرطوبة بالجليكول
تُعتبر وحدات إزالة الرطوبة باستخدام الجلايكول مهمة للغاية للتخلص من بخار الماء في تيارات الغاز الطبيعي قبل أن تسبب مشاكل لاحقة. عندما يتحد الماء مع الهيدروكربونات تحت ظروف معينة، يتكون هيدرات تسد الأنابيب وتسبب العديد من المشاكل للمشغلين. يعتمد معظم المنشآت على أنظمة ثلاثي إيثيلين الجلايكول (TEG) لأنها تعمل بكفاءة عالية في تجفيف تيار الغاز. ما يميز TEG مقارنة بأنواع الجلايكول الأخرى؟ إنه يمتص الرطوبة بشكل أفضل مع الحفاظ على ثباته تحت درجات الحرارة المرتفعة. تُظهر البيانات الميدانية أن الوحدات الحديثة من TEG تقوم عادةً بإزالة حوالي 99٪ من محتوى الماء، وهو ما يفوق بكثير النتائج التي تحققها الطرق الأقدم بضع سنين فقط. وبفضل هذه الكفاءة، فقد دمجت الآن كل مصانع معالجة الغاز الرئيسية TEG في عملياتها القياسية.
تطبيقات الغربال الجزيئي
توفر الغربال الجزيئية وسيلة فعالة لإزالة الرطوبة والشوائب الصغيرة من تدفقات الغاز الطبيعي. تعمل هذه المواد لأنها مليئة بمسام صغيرة تلتقط الجزيئات حسب حجمها، مما يعني أنه يمكننا تخصيص عملية التنقية لتلبية الاحتياجات المختلفة. هناك عدة أنواع متوفرة منها الزيليتات والألومنيا، وكل نوع يعمل بشكل أفضل عندما تُحافظ على ضغوط ودرجات حرارة معينة أثناء التشغيل. تشير الأبحاث إلى أن هذه الغربال تتفوق على العديد من التقنيات التقليدية للتجفيف، حيث توفر نتائج موثوقة حتى في ظل التغيرات في الظروف. وتُظهر الاختبارات المقارنة بين الطرق المختلفة معدلات أفضل لإزالة الماء وقدرة أعلى على تحمل الأحمال الملوثة المختلطة، ولذلك تعتمد عليها معظم مصانع معالجة الغاز لإنتاج غاز نظيف وجاف.
فواصل الزئبق بالكربون المنشط
يعمل الفحم النشط بشكل جيد للغاية في التقاط الزئبق أثناء عمليات تنقية الغاز الطبيعي. تتم عملية الالتصاق بالجزيئات الزئبقية من خلال آلية تُعرف باسم الامتصاص. يُعدّل المحترفون في الصناعة أحيانًا ترتيب هذه فلاتر الكربون بأنماط مختلفة لزيادة التماس مع جزيئات الزئبق، مما يسرع عملية الامتصاص بشكل ملحوظ. لقد أصبح الالتزام بالمعايير البيئية الصارمة المتعلقة بمحتوى الزئبق مهمًا متزايدًا في الآونة الأخيرة. كما تؤكد التجارب الميدانية هذا الواقع، إذ تشير تقارير العديد من المصانع إلى انخفاض كبير في مستويات الزئبق بعد الانتقال إلى أنظمة الفحم النشط. ما يُحسّن من فعالية هذه الطريقة أكثر هو أن التكاليف التشغيلية تظل ضمن حدود معقولة مقارنةً بالأساليب الأخرى. بالنسبة للشركات التي تسعى لتنقية تدفقات الغاز دون تحمّل تكاليف باهظة، فإن الفحم النشط يوفّر الامتثال التنظيمي وتكاليف تشغيل منطقية في حزمة واحدة.
التنقية النهائية والرقابة على الجودة
طرق رفض النيتروجين
يهتم الكثير منا بإزالة النيتروجين من الغاز الطبيعي إذا أردنا إنتاج غاز يلبي معايير جودة خطوط الأنابيب، وهو ما تحتاجه الشركات لتبقى تنافسية في الأسواق الحالية. عندما يحتوي الغاز على كمية كبيرة من النيتروجين المختلط فيه، يفقد قدرته الحرارية، مما يجعله أقل قيمة عند بيعه تجارياً. هناك عدة طرق لإزالة هذا النيتروجين غير المرغوب فيه، ومن ضمنها الطرق التي تعتمد على درجات الحرارة المنخفضة المعروفة باسم التقنيات التبريدية (Cryogenics). تعمل هذه التقنيات بشكل جيد بالفعل، حيث أظهرت العديد من المصانع نتائج جيدة من أنظمتها لتنقية الغاز. الفكرة الأساسية وراء المعالجة التبريدية بسيطة بما يكفي: يتم تبريده حتى يتحول النيتروجين إلى الحالة السائلة بحيث يمكن فصله عن مكون الميثان. تحسّن هذه المرحلة من الفصل بشكل كبير نقاء المنتج النهائي. وقد أظهرت الاختبارات الصناعية على مر السنين أن هذه الطرق تحقق ما تعد به في مختلف الظروف، مما يساعد الغاز على تلبية متطلبات الجودة الصارمة، فضلاً عن منح المنتجين عوائد أفضل على استثماراتهم.
تحقيق مواصفات خطوط النقل
يعتمد جودة الغاز الطبيعي بشكل كبير على مواصفات خطوط الأنابيب التي تحدد كيفية بناء أنظمة التنقية وصيانتها. تضع هذه المواصفات في الأساس حدوداً صارمة لأنواع الشوائب التي يمكن أن توجد في تدفق الغاز، مما يضمن بقائه آمناً للاستخدام المنزلي وللتطبيقات الصناعية. تختلف بروتوكولات الاختبار بشكل كبير حسب موقع العمليات، ويستلزم الحصول على الشهادات المناسبة الالتزام بإجراءات معقدة تفرضها هيئات تنظيمية مختلفة. تتابع معظم مصانع الغاز التزامها بهذه الشروط بدقة، حيث إن الجهات الرقابية مثل منظمة API في أمريكا والتوجيهات الأوروبية في أوروبا تتمتع بسلطات حقيقية فيما يتعلق بإجراءات ضمان الجودة. تقوم المصانع عادةً بالتحقق من معدات التنقية الخاصة بها كل بضعة أشهر فقط لتكون جاهزة لأي تغييرات محتملة تأتي من صانعي القوانين والمنظمات الصناعية.
أنظمة المراقبة المستمرة
تُعدُّ أنظمة المراقبة المستمرة ضرورية للحفاظ على نظافة الغاز الطبيعي وسلامته طوال عملية تنقيته وما بعدها. تعتمد هذه الأنظمة على تقنيات متقدمة تعمل في الوقت الفعلي لمراقبة خصائص الغاز المختلفة باستمرار أثناء مروره عبر النظام، مما يساعد في الحفاظ على سير العمليات بسلاسة ومنع دخول الملوثات. عندما تقوم الشركات بتركيب هذه أنظمة المراقبة، يتم اكتشاف المشاكل بسرعة، مما يسمح بمعالجتها قبل أن تتفاقم، وبالتالي تقليل وقت توقف المعدات وتحقيق أداء أفضل للنظام ككل. نظرة سريعة على ما حدث في عدة مصانع معالجة كبرى السنة الماضية تُظهر كيف تمكنت المراقبة المستمرة من اكتشاف المشكلات مبكرًا بما يكفي لمنع وقوع حوادث تلوث جادة. إن التحسن في كفاءة التشغيل إلى جانب تحسين سجل السلامة يُحدث فرقًا كبيرًا في تسليم منتجات غازية متميزة في أسواق الطاقة التنافسية اليوم، حيث يتطلَّع العملاء إلى أعلى المعايير وأفضلها.
مقدمة عن شركة سيتشوان رونغتِنج لمعدات الأتمتة المحدودة
لدى شركة سيتشوان رونغ تينغ لمعدات الأتمتة المحدودة سمعة قوية في سوق وحدات معالجة تنقية الغاز الطبيعي. تتميز الشركة من خلال الابتكار المستمر والخبرة التقنية، حيث تقدم حلولاً متكاملة تجمع بين أساليب التنقية المتطورة لضمان الحفاظ على جودة الغاز في أعلى المستويات مع الامتثال لجميع المتطلبات التنظيمية. ما يميزها هو قدرتها على التعامل مع جميع الجوانب بدءًا من التصميم الأولي وحتى تركيب أنظمة التنقية فعليًا. كما تقوم بتصميم كل نظام وفقًا للاحتياجات الفعلية للعملاء في الموقع، مما يساعد قطاع الطاقة الأوسع على الاقتراب أكثر من أهدافه البيئية دون التفريط في الأداء أو السلامة.