Comment choisir le bon tamis moléculaire pour le séchage du gaz naturel

Le gaz naturel extrait des têtes de puits est presque toujours saturé de vapeur d'eau. Lorsque le gaz est comprimé, transporté et traité - en particulier dans les installations de gaz naturel liquéfié (GNL) fonctionnant à moins de -160 ° C, cette humidité devient un grave danger opérationnel. Même des traces d'eau peuvent former des hydrates qui bloquent les pipelines, accélèrent la corrosion lorsqu'ils coexistent avec du CO2 ou du H2S et provoquent des blocages de congélation dans les équipements cryogéniques.

 

Bien que les systèmes de glycol et le gel de silice aient également leurs applications, les tamis moléculaires sont la seule technologie capable d'atteindre largement des points de rosée stables pour les pipelines inférieurs à -20 ° C ou des exigences d'alimentation en gaz naturel liquéfié (GNL) inférieures à 0,1 ppmv d'eau.

 

1. Principe de sélection du noyau : tamisage moléculaire

Les tamis moléculaires fonctionnent sur le principe de l'exclusion de la taille : les molécules plus petites que la taille des pores entrent et sont adsorbées, tandis que celles plus grandes que la taille des pores passent à travers. Cependant, la taille des pores n'est pas le seul facteur déterminant. La polarité moléculaire est tout aussi importante - les molécules hautement polaires comme l'eau sont plus facilement adsorbées que les molécules non polaires, même lorsque leurs diamètres sont similaires.

 

Taille typique des pores du tamis moléculaire de type A

Taper	Diamètre des pores	Cation équilibré	Les caractéristiques
3A	0,3 nm	K+	Bloquer les molécules plus grosses que H2O
4A	0,4 nm	Déjà+	Séchage au gaz courant
5A	0,5 nm	Ce2+	Eau adsorbée + n-alcanes CO2H2S

 

2.Sélection du modèle : ouverture adaptée à l'application

Pour la déshydratation du gaz naturel et du GNL, les trois modèles suivants ont une signification pratique :

2,1 Tamis moléculaire 3A - préféré pour les flux de gaz riches en GNL et en hydrocarbures

Ouverture : 3 Å - permet aux molécules d'eau (d'un diamètre cinétique d'environ 2,65 Å) d'entrer, tout en bloquant les molécules d'hydrocarbures plus grosses telles que l'éthylène, l'éthane, le propane et le butane.

Pourquoi est-ce important : Pendant le processus de déshydratation du gaz d'alimentation GNL, la co-adsorption des hydrocarbures entre en concurrence avec les molécules d'eau pour les sites actifs, réduisant ainsi la capacité d'adsorption de l'eau. Pendant le processus de régénération à haute température (250-320 ° C), les hydrocarbures adsorbés se fissureront et formeront des dépôts de carbone, provoquant une désactivation permanente du tamis moléculaire.

Les principaux avantages de Tamis moléculaire 3A appliqués au GNL sont :

* Atteindre un point de rosée extrêmement bas en dessous de -70 ° C pour répondre aux spécifications d'alimentation en GNL ;

* Par rapport à 4A, la co-adsorption des hydrocarbures est réduite de 30 à 40 % ;

* Réduire le risque de fissuration des hydrocarbures pendant le processus de régénération ;

* Durée de vie plus longue dans les flux de gaz riches en hydrocarbures.

 

Les conditions de fonctionnement recommandées pour 3A sont les suivantes :

* Prétraitement du GNL (gaz d'alimentation pour l'unité de liquéfaction)

* Flux de gaz naturel contenant des composants hydrocarbonés à haute teneur en C3 +

* Séchage des oléfines (éthylène, propylène)

* Plates-formes offshore avec des coûts d'énergie renouvelable coûteux

 

2,2 Sélection des normes de déshydratation du gaz naturel du pipeline de tamis moléculaire 4A

Taille des pores : 4 Å - adsorbe efficacement l'eau tout en éliminant de petites quantités de CO₂, ammoniac et SO₂.

Champ d'application :

* Déshydratation du gaz naturel du pipeline, point de rosée cible -10 ° C à -20 ° C

* Station de collecte d'essence et station de compression

* Déshydratation du gaz de pétrole liquéfié (GPL)

* Traitement conventionnel du gaz naturel avec de faibles exigences en matière d'humidité

Limitation importante : Dans les flux gazeux contenant des hydrocarbures lourds à haute teneur en C3 +, les tamis moléculaires 4A co-adsorberont ces molécules d'hydrocarbures. Pendant le processus de régénération, ils se fissureront et formeront des dépôts de carbone, réduisant progressivement leur capacité d'adsorption.

Règle empirique de sélection : Si votre flux d'air contient plus que des traces d'hydrocarbures C3 +, même pour les applications de pipeline, 3A est techniquement un meilleur choix.

 

Scénario d'application :

* Purification du biogaz (élimination simultanée de H₂S et eau)

* Petit système GNL avec fonction de désacidification intégrée

* Purification de l'hydrogène

Les conditions de travail nécessitent une déshydratation simultanée et une élimination limitée des gaz acides dans une seule couche de lit.

Explication sur la substituabilité : 5A ne peut pas remplacer complètement 4A pour la plupart des applications de séchage de gaz. Bien que 5A puisse également adsorber l'eau, sa plus grande taille de pore peut simultanément adsorber d'autres molécules, ce qui peut réduire l'efficacité d'adsorption et la pureté du gaz du produit. Pour les applications qui nécessitent une élimination sélective de l'eau sans co-adsorption d'hydrocarbures ou de gaz acides, 3A ou 4A reste un choix approprié.

Scénarios d'application	Type recommandé	Raison
Gaz cryogénique GNL	3A	Empêcher la co-adsorption d'hydrocarbures et le dépôt de carbone
Gaz de canalisation	4A	Efficacité économique
Gaz de pipeline contenant des hydrocarbures lourds	3A	Empêche le craquage des hydrocarbures pendant le processus de régénération
Biogaz, sulfures	5A ou 13X	Une couche de lit élimine deux types de polluants
Prépurification de l'air	13X	Adsorption efficace du CO2 avec une plus grande taille des pores

 

La bonne méthode de criblage moléculaire peut non seulement réduire considérablement la consommation d'énergie opérationnelle pendant la déshydratation du gaz naturel, mais aussi prolonger efficacement la durée de vie de l'équipement et éviter les risques pour la sécurité causés par le gel et le blocage des hydrates. Bienvenue à nous contacter à tout moment pour des solutions techniques.