Erdgasaufbereitung

Ein Vergleich der Bilder 12.2 und 12.3 veranschaulicht die Bedeutung der Erdgasaufbereitung für die Reinigung des rohen Erdgases, um ein Gas in Pipelinequalität zu erhalten. Im Allgemeinen umfasst die Erdgasaufbereitung die folgenden Schritte:

• Entfernung von Kondensat und Wasser
• Entfernung von saurem Gas
• Entwässerung – Entfernung von Feuchtigkeit
• Entfernung von Quecksilber
• Abscheidung von Stickstoff
• NGL-Rückgewinnung, Abtrennung, Fraktionierung und Behandlung von Erdgasflüssigkeiten

Zusätzlich zu diesen Verfahren ist es oft notwendig, Wäscher und Erhitzer am oder in der Nähe des Bohrlochkopfes zu installieren. Die Wäscher entfernen Sand und andere grobkörnige Verunreinigungen. Die Erhitzer sorgen dafür, dass die Temperatur des Erdgases nicht zu sehr abfällt und sich mit dem Wasser im Gasstrom ein Hydrat bildet. Erdgashydrate sind kristalline, eisähnliche Feststoffe oder Halbfeststoffe, die den Durchgang von Erdgas durch Ventile und Rohre behindern können.

Ein verallgemeinertes Erdgasflussdiagramm ist in Abbildung 12.2 dargestellt. Nach der anfänglichen Wäsche zur Entfernung von Partikeln besteht der erste Schritt bei der Erdgasaufbereitung in der Entfernung von Kondensat (Öl) und Wasser, was durch die Steuerung der Temperatur und des Drucks des Einlassstroms aus dem Bohrloch erreicht wird, wie in Abbildung 12.4 dargestellt. Das in dieser Einheit abgetrennte Gas wird der sauren Gasrückgewinnung zugeführt; das Kondensat oder das zurückgewonnene Öl wird in der Regel einer Raffinerie zur Verarbeitung zugeführt, während das Wasser entsorgt oder als Abwasser behandelt wird.

Abbildung 12.2. Ein verallgemeinertes Flussdiagramm der Erdgasverarbeitung.

Abbildung 12.3. Kondensat- und Wasserentfernung.

Saure Gase (H2S und CO2) werden in der Regel durch Absorption in einer Aminlösung abgetrennt, wie dies für die H2S-Rückgewinnung in einer Erdölraffinerie in Lektion 10 behandelt wird. Das zurückgewonnene H2S wird in eine kombinierte Claus-SCOT-Anlage (Tail Gas Treating) geleitet, um in elementaren Schwefel umgewandelt zu werden, wie ebenfalls in Lektion 10 besprochen. Nach der Entfernung der sauren Gase wird der Erdgasstrom in eine Dehydrierungsanlage geleitet, um Wasser zu entfernen, in der Regel durch Absorption in einer Glykolanlage, gefolgt von der Quecksilberentfernung (durch Adsorption an Aktivkohle oder anderen Sorbentien) und der Stickstoffentfernung entweder kryogen oder durch Adsorption oder Absorption, je nach Stickstoffkonzentration. Der letzte Schritt in der Aufbereitungssequenz ist die Extraktion, Fraktionierung und Behandlung von Erdgasflüssigkeiten (NGL), wie in Abbildung 12.4 beschrieben.

Abbildung 12.4: Trennung und Fraktionierung von Erdgasflüssigkeiten

Erdgasflüssigkeiten (NGL) haben als separate Produkte einen höheren Wert.

Zwei grundlegende Schritte: 1) Extraktion, 2) Fraktionierung

1. NGL-Extraktion
   Absorptionsmethode
   • Ähnlich wie bei der Absorption zur Dehydratisierung, wobei ein anderes absorbierendes Öl für Kohlenwasserstoffe verwendet wird.

   Kryogenes Expansionsverfahren

   • Absenkung der Temperatur des Gasstroms auf etwa -120°F durch Expansion und externe Kühlung
2. Natural Gas Liquid Fractionation – funktioniert wie Light Ends Unit
   • Deethanizer – trennt Ethan vom NGL-Strom
   • Depropanizer – trennt Propan ab.
   • Debutanizer – siedet die Butane ab
   • Butan Splitter oder Deisobutanizer – trennt Iso- und n-Butane.

Die NGL-Extraktion kann durch Absorption in Öl erfolgen, das selektiv Kohlenwasserstoffe absorbiert, die schwerer als Methan sind, oder durch eine kryogene Expansion und externe Kühlung, um NGL zu kondensieren.

Nach der NGL-Extraktion wird der behandelte Erdgasstrom, der nun hauptsächlich aus Methan besteht, oder ein Gas, das den Erdgasspezifikationen entspricht, in die Pipeline zur Weiterleitung an den Verwendungsort geleitet. Das extrahierte NGL hingegen wird in eine Fraktionierungsanlage geleitet, die wie die in Lektion 5 beschriebene Light Ends Unit in einer Raffinerie arbeitet und Ethan, Propan, Butan und Naphtha (>C5, natürliches Benzin) trennt. Beachten Sie, dass die Fraktionierungseinheit auch einen Butan-Splitter oder Deisobutanizer enthalten kann, um n-Butan und Iso-Butan zu trennen. Vielleicht erinnern Sie sich aus Lektion 8, dass Iso-Butan ein Ausgangsstoff für die Alkylierung zur Herstellung von hochoktanigem Benzin ist, wenn es mit C3- und C4-Olefinen reagiert. NGL aus stark sauren Gasen muss möglicherweise zusätzlich behandelt werden, um Mercaptane und andere Schwefelarten zu entfernen, bevor das NGL die Verarbeitungsanlage verlässt.