مكثفات الغاز الطبيعي

مكثفات الغاز الطبيعي ، والتي تُسمى أيضاً سوائل الغاز الطبيعي ، هي خليط منخفض الكثافة من سوائل الهيدروكربون الموجودة كمكونات غازية في الغاز الطبيعي الخام المُستخرج من العديد من حقول الغاز الطبيعي . تتكثف بعض أنواع الغازات الموجودة في الغاز الطبيعي الخام إلى حالة سائلة إذا انخفضت درجة الحرارة إلى ما دون درجة تكثف الهيدروكربون عند ضغط محدد.

يُطلق على مكثفات الغاز الطبيعي أيضًا اسم المكثفات ، أو مكثفات الغاز ، أو أحيانًا البنزين الطبيعي لاحتوائها على هيدروكربونات ضمن نطاق غليان البنزين، ويُشار إليها أيضًا بالاختصار "كوندي" من قِبل العديد من العاملين في منشآت الغاز. ويمكن أن يأتي الغاز الطبيعي الخام المستخدم في إنتاج المكثفات من أي نوع من آبار الغاز، مثل: [ 1 ] [ 2 ]

  • آبار النفط الخام : يُطلق على الغاز الطبيعي المستخرج من آبار النفط الخام عادةً اسم الغاز المصاحب . قد يوجد هذا الغاز كطبقة غازية منفصلة فوق النفط الخام في الخزان الجوفي، أو قد يكون مذابًا في النفط الخام، ثم ينفصل عنه مع انخفاض الضغط أثناء الإنتاج. أما المكثفات المستخرجة من آبار النفط فتُعرف غالبًا باسم مكثفات الإنتاج . [ 3 ]
  • آبار الغاز الجاف: تنتج هذه الآبار عادةً الغاز الطبيعي الخام فقط، ولا تحتوي على مكثفات، مع كمية قليلة أو معدومة من النفط الخام، وتُسمى بالغاز غير المصاحب . تُستخرج المكثفات من الغاز الجاف في محطات معالجة الغاز، وتُسمى غالبًا بمكثفات المحطة . [ 3 ]
  • آبار المكثفات: تنتج هذه الآبار عادةً الغاز الطبيعي الخام بالإضافة إلى سائل الغاز الطبيعي مع كمية قليلة من النفط الخام أو بدونه، وتُسمى بالغاز غير المصاحب . ويُشار إلى هذا الغاز الطبيعي الخام غالبًا بالغاز الرطب .

تعبير

تتعدد مصادر المكثفات، ولكل منها تركيبها الفريد من نوعه. عمومًا، تتراوح الكثافة النوعية للمكثفات الغازية بين 0.5 و0.8، وتتكون من هيدروكربونات مثل البروبان والبيوتان والبنتان والهكسان . توجد مركبات الغاز الطبيعي التي تحتوي على أكثر من أربع ذرات كربون في الحالة السائلة عند درجات الحرارة والضغوط المحيطة. [ 4 ] أما البروبان والبيوتان والأيزوبيوتان ، فتكون سائلة عند درجات الحرارة العادية فقط تحت الضغط. إضافةً إلى ذلك، قد تحتوي المكثفات على: [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

فصل الغاز الطبيعي الخام

مخطط انسيابي لفصل المكثفات من الغاز الطبيعي الخام

توجد مئات من التكوينات المختلفة للمعدات المستخدمة لفصل مكثفات الغاز الطبيعي عن الغاز الطبيعي الخام. يوضح مخطط التدفق التخطيطي على اليمين أحد التكوينات الممكنة فقط. [ 8 ]

يُبرَّد الغاز الطبيعي الخام المستخرج من بئر غاز أو مجموعة آبار لخفض درجة حرارته إلى ما دون نقطة تكثف الهيدروكربونات عند ضغط التغذية. يؤدي ذلك إلى تكثيف جزء كبير من هيدروكربونات مكثفات الغاز. ثم يُوجَّه خليط التغذية المكون من الغاز والمكثفات السائلة والماء إلى وعاء فصل عالي الضغط، حيث يُفصل الماء عن الغاز الطبيعي الخام ويُزال. في حال الحاجة إلى زيادة الضغط، يُرسَل الغاز الطبيعي الخام من فاصل الضغط العالي إلى ضاغط الغاز الرئيسي ، الذي يرفع ضغط الغازات إلى الضغط المطلوب لنقل الغاز عبر خط الأنابيب إلى محطة معالجة الغاز الطبيعي الخام . يعتمد ضغط تصريف ضاغط الغاز الرئيسي على ضغط التشغيل والمسافة إلى محطة معالجة الغاز الطبيعي الخام، وقد يتطلب ذلك استخدام ضاغط متعدد المراحل.

يتدفق مكثف الغاز من فاصل الضغط العالي عبر صمام تحكم خانق إلى فاصل الضغط المنخفض. ويؤدي انخفاض الضغط عبر صمام التحكم إلى تبخر جزئي للمكثف يُعرف بالتبخر الومضي . يُرسل الغاز الطبيعي الخام من فاصل الضغط المنخفض إلى ضاغط معزز يرفع ضغط الغاز، ثم يمر عبر مبرد، ومنه إلى ضاغط الغاز الرئيسي.

في محطة معالجة الغاز الطبيعي الخام، يُجفف الغاز ، وتُزال منه الغازات الحمضية والشوائب الأخرى. بعد ذلك، يُزال الإيثان ( C2والبروبان ( C3والبيوتان ( C4والبنتان ( C5 )، بالإضافة إلى الهيدروكربونات ذات الوزن الجزيئي الأعلى (C5+ ) ، وتُستخلص كمنتجات ثانوية.

قد تحتاج المياه التي يتم إزالتها من كل من الفواصل ذات الضغط العالي والمنخفض إلى المعالجة لإزالة كبريتيد الهيدروجين ( H2S ) قبل التخلص من المياه تحت الأرض أو إعادة استخدامها بطريقة ما.

قد يتم إعادة حقن بعض الغاز الطبيعي الخام في التكوين المنتج للمساعدة في الحفاظ على ضغط الخزان، أو للتخزين في انتظار تركيب خط أنابيب لاحق.

المخاطر

تُعدّ مكثفات الغاز الطبيعي أكثر قابلية للاشتعال والانفجار من النفط الخام العادي. ويُشكّل العمل في المناطق التي تسربت منها المكثفات خطراً على الطاقم نظراً لخطر الانفجارات، ونقص الأكسجين، وخطر الاختناق والتخدير ، الذي قد يحدث في غضون بضع أنفاس بشرية. [ 9 ]

الاستخدامات

مخفف في إنتاج النفط الثقيل

نظرًا لأن المكثفات عادةً ما تكون سائلة في الظروف المحيطة، كما أنها تتميز بلزوجة منخفضة جدًا، فإنها تُستخدم غالبًا لتخفيف الزيوت الثقيلة عالية اللزوجة التي لا يمكن نقلها بكفاءة عبر خطوط الأنابيب . وعلى وجه الخصوص، تُخلط المكثفات بشكل متكرر مع البيتومين المستخرج من الرمال النفطية لإنتاج البيتومين المخفف . في عام 2013، أدى ازدياد استخدام المكثفات كمخفف إلى ارتفاع سعرها بشكل ملحوظ في بعض المناطق. [ 10 ]

كحول الوقود المحوّل

يُعرف غاز التقطير، الذي يُستخرج من قاع حجرات صغيرة (تُسمى أنابيب التقطير ) تُركّب أحيانًا في خطوط أنابيب آبار الغاز، باسم مُكثّف الغاز الطبيعي، وهو شكل طبيعي من أشكال البنزين يُستخرج كمنتج ثانوي لاستخراج الغاز الطبيعي. ويُعرف أيضًا باسم "المُكثّف" و"البنزين الطبيعي" و"غاز رأس التغليف" و"الغاز الخام" و"الغاز الأبيض" و"الذهب السائل". [ 11 ] [ 12 ] يُعرّف قانون اللوائح الفيدرالية الأمريكية غاز التقطير بأنه يتكون من هيدروكربونات البيوتان والبنتان والهكسان . وضمن نطاقات تقطير مُحددة ، يُمكن استخراج غاز التقطير واستخدامه لتغيير طبيعة كحول الوقود. [ 13 ] كما يُستخدم غاز التقطير كمُنظّف ومُذيب، بالإضافة إلى استخدامه كوقود للفوانيس والمواقد .

تاريخي في المركبات

استخدمت بعض محركات الاحتراق الداخلي المبكرة ، مثل الأنواع الأولى التي صنعها كارل بنز ومحركات طائرات الأخوين رايت الأولى ، البنزين الطبيعي ، الذي كان إما بنزينًا مُقطرًا أو مجموعة مماثلة من الهيدروكربونات المُقطرة من النفط الخام. يتميز البنزين الطبيعي برقم أوكتان يتراوح بين 30 و50، وهو ما يكفي لمحركات الضغط المنخفض في أوائل القرن العشرين. وبحلول عام 1930، تطلبت المحركات المُحسّنة ونسب الضغط الأعلى استخدام بنزين مُكرر ذي رقم أوكتان أعلى لإنتاج الطاقة دون حدوث طرق أو انفجار.

بدأ استخدام البنزين المُقطّر خلال فترة الكساد الكبير كبديل للبنزين التجاري في المناطق المنتجة للنفط. ووفقًا لجمعية أوكلاهوما التاريخية، "في زمن المحركات البسيطة في السيارات والجرارات الزراعية، لم يكن من المستغرب أن يقوم أي شخص لديه إمكانية الوصول إلى بئر مكثفات بملء خزانه بالبنزين المُقطّر". أحيانًا كان يعمل بشكل جيد، وفي أحيان أخرى كان يتسبب في حرائق عكسية مدوية وسحب من الدخان ذي الرائحة الكريهة. [ 14 ]

Certain manufacturers such as John Deere made farm tractors specifically designed to run on heavy, low-octane fuels which were commonly called "distillate" or "tractor fuel".[15] Other names were tractor vaporising oil (United Kingdom) and "power kerosene" (Australia). Often the tractors were referred to as "all-fuel".[16] The most important factor in burning heavy fuels in a spark-ignition engine is proper fuel vaporization. Tractors designed to run on those fuels usually used a "hot" intake air manifold that allowed exhaust heat to warm the manifold and carburetor to aid vaporization. Given the poor vaporization at low temperatures, all-fuel tractors were started on gasoline, then switched to the heavy fuel. They were equipped with a small gasoline tank and a large fuel tank, both of which fed into a common valve supplying the fuel to the carburetor.

The engine would be started on gasoline, and the tractor would then be worked until the engine was sufficiently warm to change over. At that point, the fuel valve would be turned to switch the fuel supply from the gasoline tank to the fuel tank, and the heavy fuel would flow to the carburetor. Shutters or curtains were typically used to restrict airflow to the radiator, keeping the engine sufficiently hot for efficient operation. Coolant temperatures in the 200 °F (93 °C) range were normal. John Deere two-cylinder all-fuel tractors worked well on heavy fuel, as their long piston strokes, slow engine speeds, and low compression ratios allowed for effective use of the fuel. Most were also equipped with thermosiphon cooling systems that used no water pumps. Natural convection allowed the water to flow up and out of the engine block and into the top of the radiator, where it cooled and dropped and fell to continue the cycle.

Woody Guthrie's autobiographical novel Seeds of Man begins with Woody and his uncle Jeff tapping a natural-gas pipeline for drip gas. The gas also has a mention in Terrence Malick's movie Badlands.[17]

Drip gas was sold commercially at gas stations and hardware stores in North America until the early 1950s. The white gas sold today is a similar product but is produced at refineries with benzene, a carcinogen, removed.[18]

في عام 1975، بدأت فرقة مكافحة سرقة الغاز التابعة لشرطة ولاية نيو مكسيكو - المؤلفة من ثلاثة رجال في شاحنات صغيرة - دوريات في حقول النفط والغاز، حيث ألقت القبض على اللصوص واستعادت براميل الغاز المسروق. توقفت الفرقة عن عملها في عام 1987. [ 12 ]

يُعدّ استخدام البنزين المُقطّر في السيارات والشاحنات غير قانوني في العديد من الولايات. كما أنه ضارّ بالمحركات الحديثة نظرًا لانخفاض رقم الأوكتان فيه، وارتفاع درجة حرارة احتراقه مقارنةً بالبنزين، وافتقاره إلى الإضافات. وله رائحة مميزة عند استخدامه كوقود، مما مكّن الشرطة أحيانًا من ضبط أشخاص يستخدمونه بشكل غير قانوني. [ 19 ] [ 15 ]

انظر أيضاً

  • رمزبوابة الطاقة

مراجع

  1. معجم الطاقة الدولي (صفحة من موقع إدارة معلومات الطاقة )
  2. معالجة الغاز الطبيعي مؤرشفة بتاريخ 2011-03-04 في Wayback Machine (صفحة من موقع إدارة معلومات الطاقة )
  3. ١ ٢ توقعات إنتاج النفط الخام في الولايات المتحدة - تحليل أنواع النفط الخام (ملف PDF) ، واشنطن العاصمة: إدارة معلومات الطاقة الأمريكية، ٢٩ مايو ٢٠١٤، ص  ٧. تتمثل النقطة الأخيرة التي يجب مراعاتها في التمييز بين درجات المكثفات الخفيفة جدًا (المدرجة في بيانات إنتاج النفط الصادرة عن إدارة معلومات الطاقة) وسوائل الغاز الهيدروكربونية التي تُنتج من فوهة البئر على شكل غاز، ولكنها تُحوّل إلى سوائل عند فصلها عن الميثان في محطة معالجة الغاز الطبيعي. تشمل هذه الهيدروكربونات الإيثان والبروبان والبيوتان والهيدروكربونات التي تحتوي على خمس ذرات كربون أو أكثر - والتي يُشار إليها باسم البنتانات وما فوق، أو النفتا، أو مكثفات المصنع. يمكن أيضًا مزج مكثفات المصنع مع النفط الخام، مما سيؤدي إلى تغيير كل من توزيع النفط وحجمه الإجمالي الذي تستقبله المصافي.
  4. "المخفف والنفط المخفف" . شبكة أبحاث ومعلومات الرمال النفطية . جامعة ألبرتا. مؤرشف من الأصل في 19 نوفمبر 2014. تم الاطلاع عليه في 29 يناير 2014 .(رابط معطل بتاريخ 15 ديسمبر 2020)
  5. مكثفات الغاز الطبيعي ( مؤرشفة بتاريخ 18-10-2006 في أرشيف الإنترنت ) - شركة ماراثون أويل - صحيفة بيانات سلامة المواد
  6. مكثفات الغاز الطبيعي، مؤرشفة بتاريخ 27 أبريل 2006 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) ، شركة فيليبس بتروليوم، صحيفة بيانات سلامة المواد (MSDS)
  7. مكثفات (ألاسكا) - صحيفة بيانات سلامة المواد (MSDS) لشركة كونوكو فيليبس في ألاسكا
  8. "مخطط تدفق العمليات المبسط" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 14 مارس 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يناير 2007 .
  9. "مربع حقائق: المكثفات - وقود أحفوري ملائم ولكنه قابل للاشتعال" . رويترز . 8 يناير 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 يناير 2020 .
  10. لويس، جيف (23 مايو 2013). "نقص المخففات قد يُؤدي إلى وضعٍ مُعقدٍ لقطاع البيتومين في ألبرتا" . فاينانشال بوست . تاريخ الاسترجاع: 29 يناير 2014 .
  11. ممدوح ر. جاد الله وراي ل. فيشر (2004). علم الزلازل التطبيقي: دليل شامل لنظرية الزلازل وتطبيقاتها . مؤسسة بنويل. ISBN 1-59370-022-9.
  12. 1 2 جمعية شرطة ولاية نيو مكسيكو (2000). شرطة ولاية نيو مكسيكو، 1933-2000 ( الطبعة الأولى). شركة تيرنر للنشر. ISBN  1-56311-587-5.
  13. "المواد المعتمدة لكحول الوقود" (ملف PDF) . مكتب الضرائب والتجارة للكحول والتبغ . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 12 مايو 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 مارس 2008 .
  14. جمعية أوكلاهوما التاريخية، موسوعة تاريخ وثقافة أوكلاهوما. مؤرشفة بتاريخ 6 سبتمبر 2011 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).
  15. 1 2 حرق الغاز المتسرب في هورنتاون، أوكلاهوما، بقلم كلايتون أدير.
  16. "جرار جون دير 60 الذي يعمل بجميع أنواع الوقود: مثال ساطع على تاريخ مزارعنا | Farms.com" . m.farms.com .
  17. "نص فيلم Badlands (1973) - سيناريوهات من أجلك" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2005-05-01.
  18. "أسماء الوقود الدولية" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 18-04-2012 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 04-11-2011 .
  19. "كان الغاز المتسرب غازًا حقيقيًا بالنسبة لي عندما كنت طفلاً" بقلم جاك كاوثون، 9 يونيو 2004.