Back to Blog

منخل جزيئي 4A لتجفيف الغاز الطبيعي والغاز الطبيعي المسال: السعة وتصميم الدورة

---

المنخل الجزيئي 4A هو الشكل الصوديومي من الزيوليت من النوع A مع فتحات مسام بحجم 4 أنجستروم. وهو المجفف الأساسي في معالجة الغاز الطبيعي، حيث يجب أن يخفض محتوى الماء الداخل من ظروف خطوط الأنابيب المشبعة (عادة من 500 إلى 1500 جزء في المليون) إلى مستويات أقل من 1 جزء في المليون وفقًا لمواصفات خطوط الأنابيب، وأن يقوم بذلك عبر تقلبات في درجات الحرارة تتراوح من -30 درجة مئوية في الشتاء إلى +50 درجة مئوية في الصيف.

صيغة حساب حجم طبقة المنخل الجزيئي نحو 40% من إنتاجنا من 4A (حوالي 1200 طن متري شهريًا) يذهب إلى مصنعي منصات معالجة الغاز الطبيعي في خليج المكسيك بالولايات المتحدة، والشرق الأوسط (الإمارات، المملكة العربية السعودية، قطر)، وجنوب شرق آسيا (ماليزيا، إندونيسيا). و25% أخرى تذهب إلى المعالجة المسبقة للغاز الطبيعي المسال؛ و20% إلى تجفيف المبردات؛ والباقي إلى تطبيقات أصغر في الغازات الخاصة وفصل الهواء.

فيما يلي، نشارك صيغ حساب حجم الطبقة، بيانات دورة التجديد، وثلاث حالات تركيب حقيقية: محطتان لمعالجة الغاز على اليابسة، و سفينة واحدة للغاز الطبيعي المسال العائم (FLNG).

1. محتوى الماء حسب مواصفات خطوط الأنابيب: لماذا أقل من 1 جزء في المليون؟ تتطلب خطوط أنابيب الغاز الطبيعي أن يكون محتوى الماء أقل من 7 أرطال لكل مليون قدم مكعب قياسي (حوالي 112 ملغ/م³) لمنع تكوين الهيدرات عند الضغط العالي. محطات الغاز الطبيعي المسال تذهب إلى أبعد من ذلك: يجب أن يكون مدخل المبادل الحراري للتسييل أقل من 1 جزء في المليون حجم/حجم لمنع انسداد الجليد الذي يمكن أن يوقف تشغيل القطار بالكامل في غضون ساعات.

يحقق 4A ذلك عن طريق امتصاص الماء عند 30 إلى 45 درجة مئوية وضغط 30 إلى 70 بار في الملامس، ثم تحريره أثناء تجديد TSA عند 250 إلى 300 درجة مئوية وضغط 1 إلى 3 بار. عادةً ما تعمل الطبقة لمدة 8 إلى 24 ساعة لكل دورة اعتمادًا على ظروف المدخل.

صيغة حساب حجم طبقة التجفيف لغاز الطبيعي السعة التشغيلية لـ 4A في خدمة الغاز الطبيعي الحلو: 8 إلى 10% وزن/وزن عند درجة حرارة التجديد القياسية. بالنسبة لمحطة غاز بسعة 100 مليون قدم مكعب قياسي في اليوم مع مدخل ماء 1000 جزء في المليون:

الماء المطلوب إزالته: 100 × 10^6 × 1000 × 10^-6 / 24، حوالي 4170 غرام/ساعة = 4.17 كغ/ساعة لكل دورة مدتها 24 ساعة: 100 كغ ماء مزال لكل طبقة الكتلة المطلوبة للطبقة (بسعة تشغيلية 9% وزن/وزن): 100 / 0.09 = 1111 كغ حجم الطبقة (الكثافة الحجمية 0.72 غرام/مل): 1.54 م³ السفينة النموذجية: قطر 1.0 م بطول مستقيم 2.0 م (1.57 م³)

بالنسبة لمحطات الغاز الطبيعي المسال، نوصي عادةً بطبقتين تعملان بالتوازي مع طبقة تبديل للنسخ الاحتياطي. تضمن الطبقة الثالثة ألا تضطر المحطة إلى تقليل معدل التغذية أثناء دورة التجديد.

2. دراسة حالة FLNG: التجفيف على متن سفينة غاز طبيعي مسال عائمة في الربع الرابع من عام 2024، قمنا بتوريد 28 طن متري من 4A في عبوات مقاومة للاهتزاز خاصة لسفينة غاز طبيعي مسال عائمة تعمل قبالة سواحل موزمبيق. القيد: تحمل حركة الطبقة تحت ظروف موجات ارتفاعها 3 أمتار، و zero tolerance لوجود غبار (أي غبار قد يتلف شفرات الضاغط في المرحلة التالية).

تعديلات على 4A القياسي لخدمة FLNG

حجم جزيئي مخصص: حبيبات من 2.5 إلى 5.0 مم (مقارنة بالحجم القياسي 1.6 إلى 2.5 مم) لتقليل انخفاض الضغط تحت الحركة شبكة تثبيت الطبقة العلوية بشبكة 2 مم لوحة توزيع مضادة للتشكيل معالجة مسبقًا بالاهتراء: اهتزاز المصنع لمدة 24 ساعة لإزالة قمم التوليد أثناء الخدمة

بعد 18 شهرًا من التشغيل، أفاد العميل بعدم وجود هجرة للغبار قابلة للقياس، واحتفاظ السعة بنسبة 92% من قيمة المنخل الجديد، وصفر عمليات تجديد غير مخطط لها. هم الآن عميلنا المرجعي لـ 4A من فئة FLNG في منطقة آسيا والمحيط الهادئ.

3. الملوثات التي تسمم 4A وكيفية تجنبها 4A متين ضد معظم ملوثات الغاز الحلو، ولكن هناك عدة مواد ستدمر الطبقة بشكل لا رجعة فيه:

أهم 5 ملوثات وتأثيراتها

H2S بتركيزات أعلى من 100 جزء في المليون يشكل حمضًا يتفاعل مع كاتيون الصوديوم، مما يقلل السعة بنسبة 5 إلى 10% سنويًا. الحل: كاسح H2S في المرحلة السابقة. المركبتانات (R-SH) تتبلمر داخل بنية المسام. فوق 50 جزء في المليون، توقع فقدان 20% من السعة في غضون 6 أشهر. الحل: طبقة حماية من المنخل الجزيئي 13X في المرحلة السابقة لـ 4A. زيت تشحيم الضاغط يغطي السطح الخارجي. بمقدار 1 جزء في المليون في تيار الغاز يخلق تشكيل قنوات وفقدان السعة. الحل: مرشح تجميعي بتصنيف 0.3 ميكرومتر. الميثانول (من نقل مثبط الهيدرات في المرحلة السابقة) يمتص تنافسيًا مع الماء، مما يقلل السعة التشغيلية