Подготовка природного газа к сжижению

не более 1 ppmv (1 мл/ 1 м³ );
2. Концентрация по СО2 - не более 50 ppmv (50 мл/ 1 м³ );
3. Концентрация по H2S- не более 4 ppmv (4 мл/ 1 м³ );
4. Содержание ртути (Hg) - не более 10-6 мг/м3 (≈10-7 мл/ 1 м³ );
5. Содержание серы (S) - не более 30 мг/м3 (22,5 мл/ 1 м³ );
Высококипящие углеводороды (C+5 и более) должны отсутствовать.

Сера содержится в виде сероводорода (H2S) и меркаптанов (R-SH), также
природный газ может содержать газовые гидраты – твердые кристаллические
соединения, образующиеся из молекул воды и углеводородов.

ppm (от англ. parts per million, читается «пи-пи-эм» — «частей на миллион»), млн−1
1 ppm = 0,001 ‰ = 0,0001 % = 0,000 001.
(1 ppmv) = 1 см³ / 1 м³ = 1 мл/ 1 м³ .

и газа. Название «клатраты» (от лат. clat(h)ratus — «закрытый решёткой, посаженный в клетку»), было дано Пауэллом в 1948 г. Гидраты газа относятся к нестехиометрическим соединениям, то есть соединениям переменного состава. Преобладающими природными газовыми гидратами являются гидраты метана и диоксида углерода.

Благодаря своей клатратной структуре единичный объём газового гидрата может содержать до 160—180 объёмов чистого газа. Плотность гидрата ниже плотности воды и льда (для гидрата метана около 900 кг/м³).

При повышении температуры и уменьшении давления гидрат разлагается на газ и воду с поглощением большого количества теплоты. Разложение гидрата в замкнутом объёме либо в пористой среде (естественные условия) приводит к значительному повышению давления.

При добыче газа гидраты могут образовываться в стволах скважин, промышленных коммуникациях и магистральных газопроводах. Отлагаясь на стенках труб, гидраты резко уменьшают их пропускную способность. Для борьбы с образованием гидратов на газовых промыслах вводят в скважины и трубопроводы различные ингибиторы (метиловый спирт, гликоли, 30%-ный раствор CaCl2), а также поддерживают температуру потока газа выше температуры гидратообразования с помощью подогревателей, теплоизоляцией трубопроводов и подбором режима эксплуатации, обеспечивающего максимальную температуру газового потока. Для предупреждения гидратообразования в магистральных газопроводах наиболее эффективна газоосушка — очистка газа от паров воды.

методы очистки, посредством химических реакций (хемосорбция):
мышьяково-содовый;
с помощью карбоната калия под давлением;
этаноламиновый;
2. Физическая адсобция (цеолиты).
3. Вымораживание на насадке.
Мышьяково-содовый способ
Очистка идет только от H2S используется оксисульфомышьяковая соль Na4As2S5O2, которую приготавливают из соды мышьякового ангидрида As2O3. Регенерация проводится продувкой воздухом. Недостатки – мышьяк является ядовитом веществом, очистка только от H2S.
Карбонат калия
Используется подогретый до 105…110°С водный раствор карбоната калия К2СO3 по реакции К2СO3 + СO2 + H2O = 2КHСO3, регенерация идет путем сброса давления либо повышения температуры. Очистка от H2S происходит путем абсорбции.
Этаноламиновый способ
Очистка от H2S и СО2 производится моноэтаноламинами (CH2CH2OH)NH2 или диэтаноламинами (триэтаноламинами) образуются карбонаты, бикарбонаты, сульфиды и бисульфиды. Реакции обратимы, при t=25°С идет поглощение, при повышении до 105°С и выше – обратный процесс. Недостаток - доп. увлажнение ПГ, расход теплоты для регенерации раствора.

обладающий максимальной степенью
поглощения по отношению к H2S и СО2 . Он используется на крупных заводах СПГ.

чистого ненасыщенного раствора
амина, 3- фильтр, 4- ресивер, 5- теплообменник, 6- десорбер, 7- конденсатор паров воды, 8- ресивер, 9- насос

Очищенный ПГ

Кислые газы на
сжигание или
выделение серы

очистки природного газа от меркаптанов RSH (тиолов).

Экстракция щелочным раствором NaOH меркаптанов, содержащихся в сырье, с последующей регенерацией щелочи в присутствии гетерогенного катализатора КСМ.
Концентрация меркаптанов в природном газе до очистки составляет до 0,400 % масс., остаточное содержание меркаптановой серы — не более 0,0005 % масс. Содержание общей серы в очищенном природном газе составляет не более 0,0010 % масс.

(1)

2RSNa + 0,5 O2 + H2O → RSSR + 2NaOH (2)
2RSNa + 1,5 O2 + H2O → RSО2SR+ 2NaOH (3)

Сепаратор

Экстракционная
колонна

Подогреватель

Раствор, насыщенный
меркаптидами

Регенератор