امتصاص الغاز الحمضي

أنواع امتصاص غاز الحمض

يشير امتصاص غاز الحمض إلى إزالة الغازات الحمضية وامتصاصها من خلال أنواع مختلفة من معدات الامتصاص الكيميائية. فيما يلي وصف موجز لأنواع امتصاص غاز الحمض والمعدات التي تقوم بذلك.

• الامتصاص القائم على الأمينات:

  يشير الامتصاص القائم على الأمينات إلى عملية تمتص فيها المركبات العضوية المعروفة باسم الأمينات كيميائياً الغازات الحمضية مثل CO2 و H2S. يخلق هذا التفاعل الكيميائي رابطة كيميائية بين الأمين وغاز الحمض، مما يؤدي إلى امتصاص غاز الحمض في سائل محلول الأمين.

• MEA:

  MEA، أو أحادي إيثانول أمين، هو مركب عضوي يعتبر كحول أمين وجزيء صغير نشط يحتوي على مجموعتين هيدروكسيل. إنه سائل لزج عديم اللون وشفاف له رائحة خفيفة. MEA هو سائل امتصاص غاز يستخدم على نطاق واسع في الهندسة. في عملية إزالة غاز الحمض، يعمل كمذيب، عن طريق الترابط الكيميائي مع غاز الحمض لفصلها عن خليط الغاز. على سبيل المثال، في معالجة الغاز الطبيعي والغاز الحيوي، يمكن لإيثانول أمين امتصاص CO2 و H2S بشكل فعال، وبالتالي تنقية الغاز.

• MDEA:

  MDEA، أو ميثيل ثنائي إيثانول أمين، هو مركب كيميائي ينتمي إلى عائلة كحول الأمين. يحتوي هيكلها الجزيئي على مجموعتين إيثانول أمين، مما يجعلها سائلاً شفافاً عديم اللون إلى أصفر باهت. MDEA مشابه كيميائياً لـ MEA، لكن له خصائص وتطبيقات مختلفة. غالباً ما يستخدم MDEA كمذيب في عملية إزالة غاز الحمض. كفاءته في امتصاص الغازات الحمضية مثل CO2 و H2S أعلى من كفاءة MEA.

• إزالة غاز الحمض بالتناضح العكسي:

  يشير هذا النوع من إزالة الغاز إلى عملية يتم فيها إزالة الغاز من خلال غشاء يسمح بمرور انتقائي بواسطة مبدأ التناضح العكسي. تشمل الغازات الحمضية ثاني أكسيد الكربون (CO2) وكبريتيد الهيدروجين (H2S)، وكلاهما يسبب مشاكل بيئية صحية حيثما وجدت في الغاز الطبيعي.

• امتصاص المذيب الفيزيائي:

  امتصاص المذيب الفيزيائي هو طريقة لفصل الغازات الحمضية (مثل CO2 و H2S) عن مخاليط الغاز باستخدام مذيبات فيزيائية. على عكس المذيبات الكيميائية، تمتص المذيبات الفيزيائية الغازات الحمضية من خلال الذوبان ونفاذية الانتشار. تشمل المذيبات الفيزيائية الشائعة الكحوليات الأليفاتية والإسترات والمذيبات العضوية. تتمثل ميزة المذيبات الفيزيائية في أن عملية الامتصاص أسرع وأن الانتقائية أفضل، مما يسمح بفصل فعال للغازات الحمضية والمكونات الأخرى.

• امتصاص خلائط الأمينات:

  يشير امتصاص خلائط الأمينات إلى عملية فصل يتم فيها امتصاص غاز الحمض باستخدام خليط من الأمينات. الأمينات هي مركبات عضوية تحتوي على النيتروجين ولها القدرة على امتصاص الغازات الحمضية مثل CO2 و H2S. يمكن أن يؤدي استخدام مخاليط الأمينات إلى تحسين انتقائية وكفاءة الامتصاص. في الوقت نفسه، يمكن أن تُظهر أداء ديناميكي أفضل واستقرار حراري أفضل، وبالتالي تلبي الاحتياجات التشغيلية المختلفة في مختلف المجالات الصناعية.

مواصفات وصيانة امتصاص غاز الحمض

تُصنع مصانع امتصاص غاز الحمض من الفولاذ عالي الجودة، مما له تأثير هائل على الأداء العام، والاستقرار، والكفاءة للمعدات. على وجه الخصوص، يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ لتحمل البيئات المسببة للتآكل أو تأثير عوامل الامتصاص.

• برج التلامس

  هذا هو المكون المركزي لمعدات امتصاص غاز الحمض. يأتي في العديد من الأنواع، مثل أبراج الصواني وأبراج التعبئة. يتم تحديد ارتفاع وقطر برج التلامس من خلال عوامل مثل حجم الغاز، ومعدل التدفق، وكفاءة الفصل. سيأخذ اختيار المواد أيضًا في الاعتبار عوامل مثل متطلبات تحمل الوزن ومقاومة التآكل.

• المانع

  مانع غاز الحمض هو جهاز لمعادلة العوامل الحمضية. يمكن القيام بذلك من خلال طريقة الغسيل الرطب باستخدام السوائل الماصة أو طريقة الغسيل الجاف باستخدام المواد الصلبة الماصة. سيعتمد اختيار نوع المانع على طبيعة غاز الحمض الذي سيتم معالجته وقيود الموقع. على سبيل المثال، إذا كانت العناصر المسببة للتآكل داخل الغاز قوية للغاية، فسيتم النظر في مانع رطب لزيادة كفاءة المعالجة. بدلاً من ذلك، إذا كانت موارد المياه في الموقع محدودة، فسيتم تفضيل مانع جاف.

• المضخة

  تُستخدم المضخات لنقل العوامل الماصة والسوائل المعالجة. اختيار نوع المضخة والطراز المناسب أمر بالغ الأهمية.

  بالإضافة إلى ذلك، من المهم اختيار أختام المضخة التي تتمتع بمستوى عالٍ من مقاومة المواد الكيميائية لتجنب مشاكل مثل فشل المضخة أو التسرب. في بعض الحالات، سيكون من المثالي استخدام مضخات ذات محرك مغناطيسي.

يعد التشغيل والصيانة المناسبين لهذه الأجهزة ضروريين أيضًا لتحقيق أدائها المستقر والفعال على المدى الطويل.

• الحفاظ على مستويات محلول الامتصاص

  تتطلب أجهزة الامتصاص عادةً محلول امتصاص لتسهيل تفاعل وفصل الغاز. من الضروري الحفاظ على المستوى المناسب لمحلول الامتصاص لضمان استمرار العملية وتجنب هروب الغاز.

• إصلاح التسرب على الفور

  تخضع معدات امتصاص الغاز لتحفيز مستمر من البيئات المسببة للتآكل، وقد تصبح مواد الختم فضفاضة أو مهترئة بمرور الوقت، مما يؤدي إلى تسرب الغاز. من المهم فحص وإصلاح أي تسربات في مكونات الختم على الفور لمنع هروب الغاز.

• استبدال محلول الامتصاص

  يُعتبر محلول الامتصاص في المعدات محدود العمر ويفقد تدريجياً قدرته على الامتصاص بسبب تشبع المواد المذابة. لذلك، من الضروري استبدال محلول الامتصاص في الوقت المناسب للحفاظ على كفاءة معالجة الغاز في المعدات.

سيناريوهات تطبيق امتصاص غاز الحمض

تُستخدم معالجة الغاز بالأمين على نطاق واسع في مختلف الصناعات. إليك بعضها:

• معالجة الغاز الطبيعي: يُعد إزالة الكبريت من الغاز الطبيعي تطبيقًا شائعًا لامتصاص غاز الحمض. سيقل H2S و CO2 في الغاز الطبيعي بعد معالجته بامتصاص غاز الحمض. وبالتالي، تجعل معالجة إزالة الكبريت من الممكن للغاز الطبيعي تلبية مواصفات البيع واستخدامه بشكل أفضل.

• التقاط الكربون: استجابةً لتغير المناخ، يُعد التقاط CO2 عن طريق امتصاص غاز الحمض تطبيقًا متزايد الأهمية. سيتم امتصاص CO2 أولاً من غازات المداخن لمحطات الطاقة التي تعمل بالفحم، ومحطات الطاقة التي تعمل بالغاز، وأفران الأسمنت، وما إلى ذلك. ثم، من خلال الانعكاس، يمكن الحصول على CO2 بتركيز عالٍ نسبيًا مناسب للتخزين أو الاستخدام، مما يحقق التقاط الكربون.

• استرداد الأمين: استرداد الأمين هو تطبيق مهم آخر لامتصاص غاز الحمض. بعد عملية امتصاص غاز الحمض، سيتم جمع الأمين المستنفد. من خلال امتصاص غاز الحمض مرة أخرى، سيتم استرداد الأمين وإعادة استخدامه. يمكن لهذا النوع من العمليات جعل الأمين يستخدم بكفاءة أكبر وتقليل تأثير الأمين على البيئة.

• تكرير النفط: تُعد صناعة تكرير النفط واحدة من أقدم وأوسع مجالات تطبيق امتصاص غاز الحمض. في عملية تكرير النفط، سيتم استخدام بعض المواد الخام عالية الكبريت. في هذه الحالة، يمكن لامتصاص غاز الحمض إزالة H2S و CO2 من غازات المنتج وجعل الغاز آمنًا وتلبية متطلبات الجودة.

• الصناعة البتروكيماوية: في الصناعة البتروكيماوية، سيتم تطبيق تقنية امتصاص غاز الحمض لمعالجة H2S و CO2 في غاز المنتج، مثل الإيثيلين والبروبلين والبوتا داين والبنزين، لضمان نقاء المنتج.

• صناعة الفحم الكيميائية: يُستخدم امتصاص غاز الحمض في صناعة الفحم الكيميائية. على سبيل المثال، في عمليات تحويل الفحم إلى سوائل، وتحويل الفحم إلى غاز، وتحويل الفحم إلى مواد كيميائية، سيتم إزالة H2S و CO2 من غاز المنتج باستخدام هذه التقنية.

• صناعة الأسمدة: في صناعة الأسمدة، تُستخدم تقنية امتصاص غاز الحمض بشكل أساسي في عملية إنتاج الهيدروجين. سيتم إزالة CO2 من غاز المنتج، مما يحسن كفاءة استخدام الموارد.

• إزالة CO2 من الغاز الحيوي: غالبًا ما يحتوي الغاز الحيوي على CO2 وبعض الشوائب الأخرى. باستخدام امتصاص غاز الحمض، يمكن إزالة CO2. وبالتالي، يمكن ترقية الغاز الحيوي إلى الميثان الحيوي، والذي له قيمة سوقية أفضل.

كيفية اختيار امتصاص غاز الحمض

• النظر في تركيبة الغاز وتركيزه:

  من المهم معرفة نوع غاز الحمض الذي يجب امتصاصه وتركيزه في تيار الغاز. تُعد تقنيات الامتصاص المختلفة أكثر فعالية في التقاط أنواع معينة من الغازات الحمضية. على سبيل المثال، تُعد مذيبات الأمين مناسبة بشكل خاص لإزالة CO2 و H2S. يمكن اختيار طريقة الامتصاص الصحيحة بناءً على الهوية الكيميائية لغاز الحمض لتعزيز الأداء وتجنب المشاكل.

• فكر في حجم الغاز الذي سيتم معالجته:

  يجب أن يتعامل الممتص مع معدل التدفق وكمية الغاز التي تحتوي على مكونات الحمض يوميًا. يُعد تحديد حجم الوحدة لمطابقة هذه الإنتاجية أمرًا مهمًا للحفاظ على التشغيل الفعال. إذا كان حجم الغاز كبيرًا جدًا بالنسبة لتصميم الممتص، فقد يؤدي ذلك إلى عدم اكتمال الامتصاص وإطلاق غازات سامة في البيئة. أيضًا، ضع في الاعتبار ما إذا كان قد يكون مطلوبًا توسيع النطاق في المستقبل لمعالجة المزيد من الغاز لاحقًا.

• خذ في الاعتبار ظروف الموقع والمتطلبات:

  تُعد العوامل مثل مكان وضع الممتص وظروف درجة الحرارة والضغط التي يجب أن يعمل تحتها أيضًا مهمة. يجب أن يتماشى تصميم المصنع الفيزيائي ومواد البناء مع مواصفات الموقع. على سبيل المثال، قد تتطلب درجات الحرارة المحيطة شديدة البرودة أو الحرارة عزلًا حراريًا خاصًا واختيار المكونات للعمل بشكل موثوق به خلال العمر الافتراضي المطلوب. تُعد التزامات الحصول على تصاريح تنظيمية جزءًا مهمًا آخر من هذا التحليل. تأكد من أن التكنولوجيا المختارة تتوافق مع القوانين واللوائح المحلية لإزالة غاز الحمض لتجنب المخاطر القانونية أو تأخيرات التصاريح في المستقبل.

س و ج

س: ما هو الغاز الذي يمكن أن يلتقطه ممتص غاز الحمض؟

ج: يمكن أن يلتقط امتصاص غاز الحمض ثاني أكسيد الكربون، وكبريتيد الهيدروجين، والميركابتانات، أو أي مركب آخر يحتوي على عناصر حمضية.

س: ما هو هيكل عمود امتصاص غاز الحمض؟

ج: عادةً ما يتكون هيكل العمود من قسم نقل الكتلة، وغلاية إعادة التسخين، ومُعادِّل التجديد، ومدخل الغاز، ومخرج الغاز، ومدخل السائل، ومخرج السائل، والمضخة، والضاغط، والمكثف.

س: ما هي بعض وظائف آلات امتصاص غاز الحمض؟

ج: تتمثل الوظيفة الرئيسية لهذه الآلات في إزالة ثاني أكسيد الكربون، CO2، من تيار الغاز الطبيعي. ومع ذلك، يمكن أن تؤدي وظائف أخرى، مثل تحسين القيمة الحرارية للغاز، وإزالة كبريتيد الهيدروجين من غازات التكرير، وتحسين كفاءة وحدات معالجة الغاز.

س: أي صناعة تستخدم آلات امتصاص غاز الحمض أكثر من غيرها؟

ج: صناعة النفط والغاز هي أكبر مستخدم لهذه آلات الامتصاص. تشمل الصناعات الأخرى التي تستخدمها إنتاج المواد الكيميائية، وإنتاج الأمونيا، وتوليد الطاقة، ومعالجة المياه.

س: هل امتصاص غاز الحمض آمن؟

ج: نعم، الآلات آمنة. يضمن المصممون أن الآلة آمنة وتتوافق مع اللوائح البيئية التي تحمي صحة الإنسان.