Tehnologii de filtrare a gazelor naturale

Filtrarea gazelor naturale

Noţiuni introductive

În natura sunt foarte multe substante care se prezinta sub forma gazoasa si din cele mai vechi timpuri omul actioneaza intens pentru descoperirea si îmbunatatirea tehnicilor de folosire a lor.

Gazele combustibile sunt acele gaze care ard si care sunt folosite pentru producerea caldurii.

Gazele naturale folosite drept combustibil (STAS 3317-67) sunt constituite dintr-un amestec de hidrocarburi a caror molecula esteformata din carbon si hidrogen. Ele au luat nastere în scoarta Pamântului ca urmare a descompunerii unor resturi animale si vege tale în anumite conditii de temperatura si presiune. Gazele naturale sunt alcatuite aproape exclusiv din termeni inferiori (cu numar mic de atomi de carbon) ai seriei hidrocarburilor nesaturate cu catena deschisa ( alcani ) .

Proprietăţi

Gazul natural este un amestec puternic inflamabil, de regulă insipid şi inodor (din care cauză pentru odorizare se adaugă gazului mercaptan cu scopul de a uşura detecta scurgerile) cu o temperatură de aprindere de circa 600 °C. Este un gaz mai uşor ca aerul; pentru arderea 1 m³N de gaz sunt necesari circa 10 m³N de aer. Gazul este clasificat după compoziţie în diferite categorii, gaz sărac şi gaz bogat. Gazul sărac are un procent mai ridicat de metan (87–99% volumic), pe când în gazul bogat conţinutul în metan oscilează între 80 şi 87% volumic, având în compoziţie cantităţi mai mari de dioxid de carbon şi azot. Densitatea este între 0,700–0,840 kg/m³. După compoziţie (gaz sărac sau gaz bogat), căldura degajată prin ardere (puterea calorifică) este: 8,2– 11,1 kWh/m³N = 30–40 MJ/m³N, iar temperatura de fierbere este de -161 °C.

Gazele naturale combustibile provin din: • zacaminte de gaze naturale libere, care nu contin si alte hidrocarburi grele în stare lichida; • zacaminte de gaze condensate, care, pe lânga gazele naturale, mai contin si alte hidrocarburi usoare în stare lichida, care, sunt separate în procesul extractiei; zacaminte de titei, care contin atât gaze naturale libere, cât si gaze dizolvate în titei.

Toate aceste zacaminte se exploateaza cu ajutorul sondelor.

Sondele de gaze nu difera prea mult de sondele de titei. Deosebirea consta în aceea ca la sondele de gaze coloanele introduse se cimenteaza pâna la suprafata. De asemenea, mai exista unele deose biri si la instalatia de suprafata.

Cel mai raspîndit gaz combustibil din tara noastra este metanul,care se gaseste în stare libera sau în procente variabile în amestec cu hidrocarburi gazoase, ca: etan, propan, izobutan, pentan etc.

Zacamintele de gaze naturale din Transilvania sunt formate din gaz metan în proportie de 98-99,80/0.

Compoziţie şi răspândire

Gazul natural este un amestec de gaze, care poate fi foarte diferit după aşezarea zăcământului. Cea mai mare parte este constituită din metan, la care se adaugă uneori cantităţi apreciabile de hidrocarburi saturate (alcani), metan (CH4), etan (C2H6), propan (C3H8), hidrocarburi nesaturate, alchene sau olefine, şi hidrocarburi aromatice sau arene care în lanţul formulei chimice au o legătură dublă (=) ca etena (etilena) C2H4. Alcanii ce au o structură chimică inelară mai sunt numiţi şi cicloalcani, având formula chimică generală CnH2n. Alchenele pot avea de asemenea forme ciclice ca ciclopentanul.

Alchinele sunt hidrocarburi ce conţin mai multe triple legături chimice, cel mai reprezentativ fiind etina (acetilena): C2H2. Ultima grupă mai importantă a hidrocarburilor nesaturate este benzenul care are o formă structurală ciclică: C6H6; dintr-o subgrupă a acestor hidrocarburi aromatice face parte naftalina: C10H8, pe când terpenele (terebentina) nu sunt hidrocarburi pure din punct de vedere chimic.

Gazele naturale mai conţin: vapori de gaze condensate din care cauză mai sunt numite gaze umede, hidrogen sulfurat (H2S), care necesită îndepărtarea sulfului, şi până la 9% dioxid de carbon (CO2) care diminuează calitatea gazului.

În general, gazul natural are în compoziţie 85% metan, 4% alţi alcani (etan, propan, butan, pentan) şi 11% gaze inerte (care nu ard). Deosebit de valoroase sunt gazele naturale care conţin heliu, aceste gaze fiind sursa principală de obţinere a heliului.

Gazele de sonda sunt amestecuri de hidrocarburi gazoase, care se extrag odata cu titeiul.

Gazele de sonda se gasesc în zacamintele de titei atât în stare libera, cât si dizolvate în titei si joaca un rol foarte important în viata sondei, deoarece în anumite conditii de zacamânt antreneaza titeiul sa curga liber pe gaura de sonda. Se spune ca sonda este ex ploatata prin eruptia naturala, ceea ce este foarte economic. Gazele naturale de sonda curgând la suprafata antreneaza în drumul lor si titeiul. Acest amestec patrunde în separatoare, care, în interior pentru o separare cît mai rapida si mai completa a gazelor de titei — sunt prevazute cu diverse dispozitive si piese. Separarea se produce sub actiunea fortei de gravitatie, a fortei centrifuge, schimbarii bruste a directiei de curgere, reducerii vitezei (datorita maririi sectiunii), expansiunii gazelor din solutie si aderarii acestora pe unelesuprafete de contact. În aceste conditii gazele ies pe la partea superioara a separatorului, iar titeiul pe la partea inferioara. La iesirea din separatoare gazele naturale de sonda mai antreneaza cu ele o cantitate de particule usoare, care se separa la statiile de degazolinare sub forma de gazolina si unele hidrocarburi gazoase, cum sunt: propanul, butanul etc., care se comercializeaza sub forma de gaze lichefiate în butelii (aragaz).