چرا به تصفیه گاز شیرین سازی گاز گفته می شود؟

چرا به تصفیه گاز، شیرین‌سازی گاز گفته می‌شود؟

اصطلاح “شیرین‌سازی گاز” (Gas Sweetening) به فرآیندی اطلاق می‌شود که طی آن ناخالصی‌های اسیدی نظیر سولفید هیدروژن (H₂S) و دی‌اکسید کربن (CO₂) از جریان گاز طبیعی یا سایر گازهای صنعتی حذف می‌گردند. این اصطلاح، ریشه‌ای تاریخی در صنعت نفت و گاز دارد و به تفاوت میان “گاز ترش” و “گاز شیرین” اشاره می‌کند.

مفهوم “گاز ترش” و “گاز شیرین”:

پیش از ورود به جزئیات فرآیند، لازم است مفهوم “گاز ترش” (Sour Gas) و “گاز شیرین” (Sweet Gas) تشریح شود:

گاز ترش: به گاز طبیعی یا هر جریان گازی که حاوی مقادیر قابل توجهی از ترکیبات گوگردی (به‌ویژه H₂S) و/یا دی‌اکسید کربن باشد، “گاز ترش” گفته می‌شود. نام‌گذاری “ترش” به دلیل خواص اسیدی، خورنده و بوی نامطبوع (شبیه به تخم‌مرغ فاسد) H₂S است. این گاز نه تنها سمی و خطرناک برای سلامتی انسان است، بلکه باعث خوردگی شدید تجهیزات و خطوط لوله نیز می‌شود.

گاز شیرین: در مقابل، “گاز شیرین” به جریانی از گاز اطلاق می‌شود که پس از حذف ناخالصی‌های اسیدی، غلظت H₂S و CO₂ آن به سطوح استاندارد و قابل قبول کاهش یافته است. اصطلاح “شیرین” در اینجا به معنای عدم وجود خواص اسیدی، عدم ایجاد خوردگی و بی‌خطر بودن آن برای مصرف یا انتقال است، نه به معنای طعم شیرین واقعی. این تحول از وضعیت “ترش” به “شیرین” است که به فرآیند حذف ناخالصی‌ها عنوان “شیرین‌سازی” را داده است.

گاز ترش چیست؟

اهمیت فرآیند شیرین‌سازی گاز:

شیرین‌سازی گاز یک مرحله حیاتی در فرآورش گاز طبیعی و سایر گازهای صنعتی است که ضرورت آن از جنبه‌های مختلف زیست‌محیطی، ایمنی، اقتصادی و عملیاتی قابل بررسی است:

ایمنی و سلامت: سولفید هیدروژن یک گاز به‌شدت سمی است که استنشاق آن، حتی در غلظت‌های پایین، می‌تواند منجر به مشکلات تنفسی، آسیب‌های عصبی و در غلظت‌های بالا، مرگ شود. حذف H₂S برای حفظ ایمنی کارکنان، ساکنین مناطق اطراف تأسیسات و عموم مصرف‌کنندگان گاز الزامی است.

حفاظت از محیط زیست: انتشار H₂S و CO₂ در اتمسفر، پیامدهای زیست‌محیطی جدی دارد. H₂S در صورت سوختن به دی‌اکسید گوگرد (SO₂) تبدیل می‌شود که عامل اصلی باران‌های اسیدی و آلودگی هوا است. CO₂ نیز یک گاز گلخانه‌ای بوده و در تغییر اقلیم نقش دارد. شیرین‌سازی گاز به کاهش انتشار این آلاینده‌ها کمک شایانی می‌کند.

جلوگیری از خوردگی تجهیزات: H₂S و CO₂ در حضور رطوبت، اسیدهای ضعیفی (مانند اسید سولفوریک و اسید کربنیک) تشکیل می‌دهند که باعث خوردگی شدید فلزات در خطوط لوله، شیرآلات، مخازن و سایر تجهیزات فرآورش و انتقال گاز می‌شود. این خوردگی نه تنها عمر مفید تجهیزات را کاهش می‌دهد، بلکه می‌تواند منجر به نشت گاز، حوادث و هزینه‌های گزاف تعمیر و نگهداری شود.

رعایت استانداردها و مشخصات تجاری: گاز طبیعی باید قبل از ورود به خطوط لوله انتقال و تحویل به مصرف‌کنندگان، با مشخصات فنی و استانداردهای تعیین شده (مثلاً توسط شرکت ملی گاز یا استانداردهای بین‌المللی) انطباق یابد. این استانداردها معمولاً حداکثر غلظت H₂S و CO₂ را تعیین می‌کنند. بدون شیرین‌سازی، گاز طبیعی از کیفیت لازم برای فروش و مصرف برخوردار نخواهد بود.

افزایش ارزش محصول: گوگرد استخراج‌شده از H₂S در فرآیند شیرین‌سازی (معمولاً در واحد کلاوس)، خود یک محصول جانبی با ارزش است که در صنایع مختلفی نظیر تولید کودهای شیمیایی، لاستیک‌سازی، داروسازی و صنایع شیمیایی کاربرد دارد. این امر به ارزش افزوده اقتصادی فرآیند کمک می‌کند.

روش‌های متداول شیرین‌سازی گاز:

فرآیندهای شیرین‌سازی گاز از روش‌های متنوعی بهره می‌برند که انتخاب آن‌ها به ترکیب گاز ترش، فشار و دمای عملیاتی، و سطح مطلوب شیرین‌سازی بستگی دارد. متداول‌ترین روش‌ها شامل:

جذب شیمیایی با آمین‌ها (Amine Treating): این روش رایج‌ترین تکنیک است که در آن، گاز ترش در تماس با محلول آبی از ترکیبات آلی نیتروژن‌دار (آمین‌ها نظیر MEA, DEA, MDEA) قرار می‌گیرد. آمین‌ها به‌صورت انتخابی با H₂S و CO₂ واکنش داده و آن‌ها را جذب می‌کنند. سپس محلول آمین غنی‌شده حرارت داده می‌شود تا گازهای اسیدی آزاد شده و آمین بازسازی شود.

جذب فیزیکی: در این روش، از حلال‌های فیزیکی برای جذب ناخالصی‌ها استفاده می‌شود (مثلاً رکتی‌سول، سلوینول).

روش‌های جذب سطحی جامد (Adsorption): استفاده از جاذب‌هایی مانند زئولیت‌ها، کربن فعال یا اکسید آهن برای حذف انتخابی ناخالصی‌ها.

فرآیندهای غشایی (Membrane Processes): استفاده از غشاهای پلیمری برای جداسازی H₂S و CO₂ بر اساس اختلاف سرعت نفوذپذیری گازها.

اصطلاح “شیرین‌سازی گاز” بیانگر تحول کیفی گاز از حالتی آلوده، خورنده و سمی (ترش) به حالتی پاک، ایمن و قابل استفاده (شیرین) است. این فرآیند نه تنها یک گام اساسی در آماده‌سازی گاز طبیعی برای مصرف و انتقال است، بلکه نقشی کلیدی در حفاظت از سلامت عمومی، محیط زیست و تضمین پایداری عملیات صنعتی ایفا می‌کند.

بیشتر بخوانید

چالش‌ها و نوآوری‌ها در شیرین‌سازی گاز:

با وجود اصول ثابت در فرآیندهای شیرین‌سازی، صنعت همواره با چالش‌هایی نظیر افزایش راندمان، کاهش مصرف انرژی، مدیریت پسماندها و مقابله با گازهای ترش‌تر مواجه است. میادین گازی جدید غالباً دارای غلظت‌های بالاتری از H₂S و CO₂ هستند که نیازمند طراحی و بهینه‌سازی سیستم‌های شیرین‌سازی با ظرفیت بالاتر و مقاومت بیشتر در برابر خوردگی می‌باشند. همچنین، بحث شیرین‌سازی گازهای کم فشار و گازهای همراه نفت (Associated Gas) که پیش‌تر ممکن بود سوزانده شوند (فلرینگ)، اهمیت فزاینده‌ای یافته است.

در این راستا، نوآوری‌ها شامل توسعه حلال‌های آمینی جدید با ظرفیت جذب بالاتر و نیاز کمتر به انرژی برای بازسازی، استفاده از فناوری‌های هیبریدی (ترکیبی از جذب و غشا)، و به‌کارگیری کاتالیست‌های جدید برای فرآیندهای تبدیل گوگرد می‌باشند. هدف نهایی، دستیابی به فرآیندهایی است که نه تنها از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشند، بلکه اثرات زیست‌محیطی را به حداقل رسانده و امکان بهره‌برداری بهینه از ذخایر گاز طبیعی را، فارغ از میزان “ترشی” آن‌ها، فراهم آورند. این پیشرفت‌ها، شیرین‌سازی گاز را از یک فرآیند صرفاً تصفیه‌ای، به یک حوزه مهندسی پیچیده و پویا در قلب صنعت انرژی تبدیل کرده است.