Back to Blog

Молекулярное сито 4A для осушки природного газа и СПГ: ёмкость и цикл проектирования

---

Молекулярное сито 4A представляет собой натриевую форму цеолита типа А с размером пор 4 ангстрема. Это основной осушитель для переработки природного газа, где он должен снижать содержание воды на входе с уровня насыщения в трубопроводе (обычно 500–1500 ppm) до уровня ниже 1 ppm, соответствующего спецификациям трубопровода, и делать это в условиях колебаний температуры от минус 30°C зимой до плюс 50°C летом.

Формула расчета размера слоя молекулярного сита Примерно 40% нашего производства 4A (около 1200 тонн в месяц) идет производителям установок для обработки природного газа на побережье Мексиканского залива США, на Ближнем Востоке (ОАЭ, Саудовская Аравия, Катар) и в Юго-Восточной Азии (Малайзия, Индонезия). Еще 25% идет на предварительную обработку СПГ; 20% на осушку хладагента; и оставшаяся часть на более мелкие специализированные газовые и воздухоразделительные применения.

Ниже мы делимся формулами расчета размера слоя, данными по циклу регенерации и тремя реальными случаями установки: две наземные установки по переработке газа и одно плавучее судно СПГ (FLNG).

1. Содержание воды по спецификации трубопровода: почему ниже 1 ppm Трубопроводы для природного газа требуют содержания воды ниже 7 фунтов на миллион стандартных кубических футов (примерно 112 мг/м³) для предотвращения образования гидратов при высоком давлении. Заводы по сжижению природного газа идут дальше: вход в теплообменник для сжижения должен быть ниже 1 ppmv, чтобы предотвратить закупорку льдом, которая может остановить весь поезд в течение нескольких часов.

4A достигает этого, адсорбируя воду при 30–45°C и давлении 30–70 бар в контакторе, а затем высвобождая ее во время регенерации TSA при 250–300°C и давлении 1–3 бар. Слой обычно работает 8–24 часа за цикл в зависимости от условий на входе.

Формула расчета размера слоя для осушки природного газа Рабочая емкость 4A в сладком природном газе: 8–10 вес.% при стандартной температуре регенерации. Для завода по переработке газа мощностью 100 миллионов стандартных кубических футов в день с входным содержанием воды 1000 ppm:

Вода для удаления: 100 x 10^6 x 1000 x 10^-6 / 24, примерно 4170 г/час = 4,17 кг/час За 24-часовой цикл: 100 кг воды удаляется на слой Масса слоя, необходимая (при рабочей емкости 9 вес.%): 100 / 0,09 = 1111 кг Объем слоя (насыпная плотность 0,72 г/мл): 1,54 м³ Типичный сосуд: диаметр 1,0 м и высота 2,0 м (1,57 м³)

Для заводов СПГ мы обычно рекомендуем два слоя, работающих параллельно, с резервным переключающимся слоем. Третий слой гарантирует, что завод не должен снижать скорость подачи во время цикла регенерации.

2. Исследование случая FLNG: осушка на плавучем судне СПГ В 4 квартале 2024 года мы поставили 28 тонн 4A в специальной виброзащитной упаковке для плавучего судна СПГ, работающего у побережья Мозамбика. Ограничение: допустимая подвижность слоя при волнении моря до 3 метров и нулевая терпимость к образованию мелких частиц (любая пыль повредила бы лопатки компрессора ниже по потоку).

Модификации стандартного 4A для службы FLNG

Индивидуальный размер частиц: 2,5–5,0 мм гранулы (по сравнению со стандартными 1,6–2,5 мм) для снижения перепада давления при движении Верхний экран с ячейкой 2 мм для удержания слоя Антиканальная распределительная пластина Предварительная обработка на истирание: 24-часовая заводская вибрация для удаления пиков истирания в процессе эксплуатации

После 18 месяцев эксплуатации заказчик сообщает об отсутствии измеримого переноса мелких частиц, сохранении емкости на уровне 92% от свежего сита и нулевых незапланированных регенераций. Теперь они являются нашим эталонным клиентом для 4A класса FLNG в Азиатско-Тихоокеанском регионе.

3. Загрязняющие вещества, отравляющие 4A, и как их избежать 4A устойчив к большинству загрязняющих веществ в сладком газе, но несколько веществ могут необратимо повредить слой:

Топ-5 загрязняющих веществ и их воздействие

H2S при концентрациях выше 100 ppm образует кислоту, которая реагирует с катионом натрия, снижая емкость на 5–10% в год. Меры по снижению: поглотитель H2S выше по потоку. Меркаптаны (R-SH) полимеризуются внутри поровой структуры. При концентрации выше 50 ppm ожидайте потери емкости на 20% в течение 6 месяцев. Меры по снижению: молекулярное сито 13X защитный слой выше по потоку от 4A. Компрессорное смазочное масло покрывает внешнюю поверхность. Даже 1 ppm в газовом потоке создает каналирование и потерю емкости. Меры по снижению: коалесцирующий фильтр с рейтингом 0,3 мкм. Метанол (из-за переноса ингибитора гидратообразования выше по потоку) адсорбируется конкурентно с водой, снижая рабочую емкость на