Natuurgasverwerking

Een vergelijking van de afbeeldingen 12.2 en 12.3 illustreert het belang van aardgasverwerking voor de zuivering van het ruwe aardgas om een gas van pijplijnkwaliteit te verkrijgen. In het algemeen omvat aardgasverwerking de volgende stappen:

• Condensaat- en waterverwijdering
• Zuurgasverwijdering
• Dehydratie – vochtverwijdering
• Kwikverwijdering
• Stikstofverwijdering
• NGL-terugwinning, Scheiding, fractionering en behandeling van aardgasvloeistoffen

Naast deze processen is het vaak nodig om gaswassers en verwarmers bij of in de buurt van de putmond te installeren. De gaswassers verwijderen zand en andere onzuiverheden met grote deeltjes. De verhitters zorgen ervoor dat de temperatuur van het aardgas niet te laag daalt en een hydraat vormt met het water in de gasstroom. Aardgashydraten zijn kristallijne ijsachtige vaste stoffen of halfvaste stoffen die de doorgang van aardgas door kleppen en pijpen kunnen belemmeren.

Een algemeen aardgasstroomdiagram is afgebeeld in figuur 12.2 . Na de eerste wassing om deeltjes te verwijderen, is de eerste stap in de aardgasverwerking de verwijdering van condensaat (olie) en water, die wordt bereikt door de temperatuur en de druk van de inlaatstroom uit de put te regelen, zoals afgebeeld in figuur 12.4. Het in deze eenheid afgescheiden gas wordt naar de terugwinning van zure gassen gestuurd; het condensaat of de teruggewonnen olie wordt gewoonlijk voor verwerking naar een raffinaderij gestuurd, terwijl het water wordt verwijderd of als afvalwater wordt behandeld.

Figuur 12.2. Een veralgemeend stroomdiagram voor de verwerking van aardgas.

Figuur 12.3. Condensaat- en waterverwijdering .

Zure gassen (H2S en CO2) worden gewoonlijk gescheiden door absorptie in een amineoplossing, zoals besproken voor H2S-terugwinning in een aardolieraffinaderij in Les 10. De teruggewonnen H2S wordt naar een gecombineerde Claus-SCOT (residu gas behandeling) eenheid gestuurd om te worden omgezet in elementaire zwavel, zoals ook in Les 10 is besproken. Na verwijdering van de zure gassen wordt de aardgasstroom naar een dehydratatie-eenheid gestuurd om water te verwijderen, meestal door absorptie in een glycoleenheid, gevolgd door verwijdering van kwik (door adsorptie op actieve kool of andere sorbentia), en verwijdering van stikstof, hetzij cryogeen, hetzij door adsorptie, hetzij door absorptie, afhankelijk van de stikstofconcentratie. De laatste stap in de verwerkingscyclus is de extractie, fractionering en behandeling van aardgasvloeistoffen (NGL), zoals beschreven in figuur 12.4.

Figuur 12.4: Scheiding en fractionering van aardgasvloeistoffen

Natuurlijke gasvloeistoffen (NGL’s) hebben een hogere waarde als afzonderlijke producten.

Twee basisstappen: 1) extractie, 2) fractionering

1. NGL-extractie
   Absorptiemethode
   • Gelijkaardig aan het gebruik van absorptie voor dehydratatie, maar met gebruik van een andere absorberende olie voor koolwaterstoffen.

   Cryogene expansie

   • Daling van de temperatuur van de gasstroom tot ongeveer -120°F door expansie en externe koeling
2. Fractionering van aardgasvloeistoffen – werkt zoals Light Ends Unit
   • Deethanisator – scheidt ethaan van de NGL-stroom
   • Depropanisator – scheidt propaan af.
   • Debutanisator – kookt de butanen af
   • Butaansplitser of Deisobutanisator – scheidt iso- en n-butanen.

NGL-extractie kan geschieden door absorptie in olie die selectief koolwaterstoffen zwaarder dan methaan absorbeert, of door cryogene expansie en externe koeling om NGL te condenseren.

Na de NGL-extractie wordt de behandelde aardgasstroom, die nu hoofdzakelijk methaan is, of een gas dat voldoet aan de aardgasspecificaties, naar de pijpleiding gestuurd om naar het punt van gebruik te worden getransporteerd. De gewonnen NGL wordt daarentegen naar een fractioneringsinstallatie gestuurd die werkt zoals de Light Ends Unit in een raffinaderij, zoals besproken in les 5, waar ethaan, propaan, butaan en nafta (>C5, natuurlijke benzine) worden gescheiden. Merk op dat de fractioneringseenheid ook een butaansplitser of deisobutanisator kan omvatten om n-butaan en isobutaan te scheiden. U herinnert zich wellicht uit les 8 dat isobutaan een grondstof is voor alkylering om benzine met een hoog octaangehalte te produceren wanneer het reageert met C3- en C4-olefinen. NGL uit sterk zure gassen kan een extra behandeling nodig hebben om mercaptanen en andere zwavelsoorten te verwijderen voordat het NGL de verwerkingsfabriek verlaat.