Trattamento del gas naturale

Un confronto delle immagini 12.2 e 12.3 illustra l’importanza del trattamento del gas naturale per la purificazione del gas naturale grezzo per ottenere un gas di qualità da gasdotto. In generale, il trattamento del gas naturale include le seguenti fasi:

• Rimozione del condensato e dell’acqua
• Rimozione del gas acido
• Deidratazione – rimozione dell’umidità
• Rimozione del mercurio
• Rifiuto dell’azoto
• Recupero del GNL, Separazione, frazionamento e trattamento di gas naturale liquido

In aggiunta a questi processi, è spesso necessario installare scrubber e riscaldatori sulla testa del pozzo o nelle sue vicinanze. Gli scrubber rimuovono la sabbia e altre impurità a particelle grandi. I riscaldatori assicurano che la temperatura del gas naturale non scenda troppo e non formi un idrato con l’acqua nel flusso di gas. Gli idrati di gas naturale sono solidi o semisolidi cristallini simili al ghiaccio che possono impedire il passaggio del gas naturale attraverso le valvole e i tubi.

Un diagramma di flusso generalizzato del gas naturale è mostrato nella Figura 12.2 . Dopo lo scrubbing iniziale per rimuovere le particelle, il primo passo nel trattamento del gas naturale è la rimozione del condensato (olio) e dell’acqua che si ottiene controllando la temperatura e la pressione del flusso in entrata dal pozzo, come mostrato nella Figura 12.4. Il gas separato in questa unità viene inviato al recupero del gas acido; il condensato o il petrolio recuperato viene solitamente inviato a una raffineria per la lavorazione, mentre l’acqua viene smaltita o trattata come acqua di scarico.

Figura 12.2. Un diagramma di flusso generalizzato di lavorazione del gas naturale.

Figura 12.3.

I gas acidi (H2S e CO2) sono separati di solito per assorbimento in una soluzione di ammina, come discusso per il recupero di H2S in una raffineria di petrolio nella Lezione 10. L’H2S recuperato viene inviato a un’unità combinata Claus-SCOT (Tail Gas Treating) per essere convertito in zolfo elementare, come discusso anche nella Lezione 10. Dopo aver rimosso i gas acidi, il flusso di gas naturale viene inviato a un’unità di disidratazione per rimuovere l’acqua tipicamente tramite assorbimento in un’unità di glicole, seguita dalla rimozione del mercurio (tramite adsorbimento su carboni attivi o altri sorbenti), e dal rifiuto dell’azoto o criogenicamente, o tramite adsorbimento, o assorbimento a seconda della concentrazione di azoto. L’ultimo passo nella sequenza di lavorazione è l’estrazione, il frazionamento e il trattamento dei liquidi del gas naturale (NGL), come descritto nella Figura 12.4.

Figura 12.4: Separazione e frazionamento dei liquidi del gas naturale

I liquidi del gas naturale (NGL) hanno un valore maggiore come prodotti separati.

Due passi fondamentali: 1) Estrazione, 2) Frazionamento

1. Estrazione di NGL
   Metodo di assorbimento
   • Simile all’uso dell’assorbimento per la disidratazione, usando un olio assorbente diverso per gli idrocarburi.

   Processo di espansione criogenica

   • Riduzione della temperatura del flusso di gas a circa -120°F tramite espansione e refrigerazione esterna
2. Frazionamento del gas naturale liquido – funziona come la Light Ends Unit
   • Deethanizer – separa l’etano dal flusso NGL
   • Depropanizer – separa il propano.
   • Debutanizzatore – fa bollire i butani
   • Butano Splitter o Deisobutanizzatore – separa iso e n-butani.

L’estrazione di NGL può essere effettuata tramite assorbimento in olio che assorbe selettivamente gli idrocarburi più pesanti del metano, o tramite espansione criogenica e refrigerazione esterna per condensare NGL.

Dopo l’estrazione di NGL, il flusso di gas naturale trattato che è, ora, principalmente metano, o un gas conforme alle specifiche del gas naturale è inviato al gasdotto per la trasmissione al punto di utilizzo. Il NGL estratto, invece, viene inviato a un’unità di frazionamento che funziona come la Light Ends Unit in una raffineria, come discusso nella Lezione 5, separando etano, propano, butano e nafta (>C5, benzina naturale). Nota che l’unità di frazionamento può anche includere un separatore di butano o un deisobutanizzatore per separare n-butano e iso-butano. Si può ricordare dalla Lezione 8 che l’iso-butano è una materia prima per l’alchilazione per produrre benzina ad alto numero di ottano quando reagisce con olefine C3 e C4. NGL da gas altamente acidi possono aver bisogno di un trattamento aggiuntivo per rimuovere mercaptani e altre specie di zolfo prima che NGL lasci l’impianto di lavorazione.