تری اتیلن گلایکول یا TEG چیست و چه کاربردی در صنعت گاز دارد؟
تری اتیلن گلایکول (Triethylene Glycol) که به اختصار TEG نامیده میشود، یکی از پرکاربردترین مواد جاذب مایع برای نمزدایی و حذف آب از گاز طبیعی است. این ماده به دلیل تمایل زیاد به جذب آب، فشار بخار نسبتاً پایین و امکان احیا و استفاده مجدد، بهطور گسترده در واحدهای فرآورش گاز و تأسیسات انتقال گاز مورد استفاده قرار میگیرد.
وجود آب در گاز طبیعی میتواند مشکلاتی مانند تشکیل هیدرات، خوردگی تجهیزات و خطوط لوله و ایجاد محدودیت در کیفیت گاز را به همراه داشته باشد. به همین دلیل، حذف بخار آب یکی از مراحل مهم در فرآورش گاز طبیعی است.
تری اتیلن گلایکول یا TEG چیست؟
تری اتیلن گلایکول یک ترکیب آلی از خانواده گلیکولها است که در فرآیندهای صنعتی مختلف کاربرد دارد، اما مهمترین کاربرد آن در صنعت نفت و گاز، استفاده بهعنوان جاذب مایع برای آبزدایی گاز طبیعی است.
فرمول شیمیایی TEG به صورت زیر است:
C₆H₁₄O₄
ساختار آن را میتوان به شکل زیر نمایش داد:
HO–CH₂–CH₂–O–CH₂–CH₂–O–CH₂–CH₂–OH
TEG در مقایسه با برخی گلیکولهای دیگر، ترکیبی مناسب از قابلیت جذب آب، فراریت پایین، پایداری حرارتی و امکان احیا را ارائه میدهد و به همین دلیل رایجترین گلیکول مورد استفاده در واحدهای نمزدایی گاز طبیعی است.
چرا از TEG برای نمزدایی گاز استفاده میشود؟
گاز طبیعی خروجی از چاهها معمولاً حاوی مقداری بخار آب است. اگر این آب از گاز حذف نشود، هنگام کاهش دما یا تغییر فشار ممکن است متراکم شده و مشکلات عملیاتی ایجاد کند.
از مهمترین مشکلات وجود آب در گاز طبیعی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- تشکیل هیدراتهای گازی
- خوردگی تجهیزات و خطوط لوله
- تشکیل آب مایع در خطوط انتقال
- افزایش مشکلات عملیاتی
- کاهش کیفیت گاز فروش
- ایجاد محدودیت در فرآیندهای پاییندستی
TEG با جذب آب موجود در گاز، میزان رطوبت آن را کاهش میدهد و گاز را برای انتقال یا فرآیندهای بعدی آماده میکند.
TEG چگونه آب را از گاز طبیعی حذف میکند؟
فرآیند نمزدایی با TEG معمولاً بر اساس جذب آب توسط یک جاذب مایع انجام میشود.
در یک واحد معمولی، گاز مرطوب وارد قسمت پایینی برج تماس یا TEG Contactor میشود. در همین زمان، TEG فقیر یا Lean TEG از قسمت بالای برج وارد شده و به سمت پایین حرکت میکند.
گاز و TEG در خلاف جهت یکدیگر حرکت میکنند و در طول تماس، TEG آب موجود در گاز را جذب میکند.
در نتیجه:
گاز مرطوب + Lean TEG → گاز خشک + Rich TEG
گاز خشک از بالای برج خارج میشود و TEG غنی از آب از پایین برج خارج شده و برای احیا به بخش بازتولید ارسال میشود.
مراحل اصلی فرآیند نمزدایی با TEG
فرآیند معمول آبزدایی گاز طبیعی با TEG را میتوان به چند مرحله تقسیم کرد.
۱. ورود گاز مرطوب
گاز طبیعی مرطوب ابتدا وارد تجهیزات جداکننده میشود تا آب آزاد، هیدروکربنهای مایع و سایر ذرات همراه از جریان گاز جدا شوند.
این مرحله اهمیت زیادی دارد، زیرا ورود مایعات هیدروکربنی به سیستم TEG میتواند باعث ایجاد مشکلاتی مانند کفکردن و آلودگی محلول شود.
۲. ورود گاز به برج تماس
پس از جداسازی اولیه، گاز وارد قسمت پایینی برج تماس TEG میشود.
در داخل برج، گاز به سمت بالا حرکت میکند و TEG فقیر از قسمت بالای برج به سمت پایین جریان پیدا میکند.
برج تماس میتواند دارای سینی یا پکینگ باشد تا سطح تماس بین گاز و مایع افزایش پیدا کند.
۳. جذب آب توسط TEG
در اثر تماس مستقیم گاز مرطوب و TEG، بخار آب موجود در گاز توسط TEG جذب میشود.
TEG پس از جذب آب، دیگر به اندازه حالت اولیه خود توانایی جذب رطوبت ندارد و به آن Rich TEG یا TEG غنی گفته میشود.
۴. خروج گاز خشک
گاز پس از عبور از برج تماس، بخش عمدهای از آب خود را از دست داده و به صورت گاز خشک از بالای برج خارج میشود.
در برخی واحدها، گاز خشک قبل از ورود به خط انتقال از تجهیزاتی برای جلوگیری از خروج قطرات TEG نیز عبور میکند.
۵. احیای TEG
TEG غنی از پایین برج خارج شده و وارد بخش احیای گلیکول میشود.
در این قسمت، TEG تحت فرآیندهای حرارتی قرار میگیرد تا آب جذبشده از آن جدا شود.
حرارت مورد نیاز معمولاً توسط ریبویلر (Reboiler) تأمین میشود. آب به صورت بخار از TEG جدا شده و TEG دوباره به حالت Lean TEG بازمیگردد.
۶. بازگشت TEG به برج تماس
TEG احیاشده پس از خنک شدن و رسیدن به شرایط مناسب، توسط پمپ به قسمت بالای برج تماس بازگردانده میشود.
در نتیجه، یک چرخه پیوسته شکل میگیرد:
برج تماس → Rich TEG → فلش درام/تجهیزات آمادهسازی → احیا → Lean TEG → پمپ → برج تماس
این چرخه باعث میشود TEG بارها در فرآیند مورد استفاده قرار گیرد.
تجهیزات اصلی واحد TEG
یک واحد معمول نمزدایی گاز طبیعی با TEG از تجهیزات مختلفی تشکیل شده است که مهمترین آنها عبارتاند از:
- برج تماس TEG (TEG Contactor)
- فلش درام یا Flash Tank
- مبدل حرارتی Rich/Lean TEG
- برج احیا یا Regenerator
- ریبویلر (Reboiler)
- کندانسور
- مخزن رفلاکس
- پمپ گردش TEG
- فیلترهای TEG
- کولر TEG
هر یک از این تجهیزات نقش مشخصی در جذب آب، احیای TEG و گردش مجدد آن دارد.
نقش برج احیا در سیستم TEG
پس از آنکه TEG آب موجود در گاز را جذب کرد، باید دوباره احیا شود.
برج احیا (TEG Regenerator) به همراه ریبویلر وظیفه دارد آب جذبشده را از TEG جدا کند. با تأمین حرارت، آب موجود در محلول تبخیر شده و از سیستم خارج میشود.
در صورت نیاز به دستیابی به خلوص بالاتر TEG، میتوان از روشهایی مانند Stripping Gas، خلأ یا فناوریهای تکمیلی استفاده کرد.
چرا TEG نسبت به سایر گلیکولها پرکاربردتر است؟
گلیکولهای مختلفی مانند MEG، DEG، TEG و TREG میتوانند در برخی کاربردهای مرتبط با آبزدایی استفاده شوند، اما TEG در آبزدایی متداول گاز طبیعی کاربرد بسیار گستردهای دارد.
از دلایل مهم استفاده از TEG میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- فراریت نسبتاً پایین
- قابلیت مناسب جذب آب
- امکان احیای نسبتاً آسان
- کاهش تلفات گلیکول
- پایداری مناسب در شرایط فرآیندی
- عملکرد مناسب در واحدهای آبزدایی گاز
- هزینه عملیاتی مناسب
منابع صنعتی TEG را رایجترین گلیکول مورد استفاده برای نمزدایی گاز طبیعی معرفی میکنند.
TEG و کاهش نقطه شبنم گاز
یکی از اهداف اصلی واحد TEG، کاهش نقطه شبنم آب (Water Dew Point) گاز است.
هرچه میزان آب موجود در گاز کمتر شود، احتمال تشکیل آب مایع و هیدرات در شرایط عملیاتی کاهش پیدا میکند.
در فرآیندهای معمول TEG میتوان به کاهش قابل توجه نقطه شبنم دست یافت و در صورت نیاز به عملکرد بالاتر، از روشهای تقویتشده مانند تزریق گاز Stripping یا فناوریهای پیشرفتهتر احیای TEG استفاده کرد.
مشکلات رایج در واحد TEG
با وجود مزایای TEG، این واحد نیز ممکن است با مشکلات عملیاتی مواجه شود. مهمترین مشکلات عبارتاند از:
کفکردن TEG
وجود هیدروکربنهای مایع، مواد جامد یا برخی آلایندهها میتواند باعث ایجاد کف در برج تماس شود. کفکردن میتواند انتقال جرم را مختل کرده و باعث افزایش تلفات TEG شود.
آلودگی و تخریب TEG
آلودگی محلول و قرار گرفتن بیش از حد در معرض شرایط نامناسب حرارتی میتواند کیفیت TEG را کاهش دهد. بنابراین کنترل دمای ریبویلر و کیفیت محلول اهمیت زیادی دارد. گلیکولها در دماهای بالا میتوانند دچار تجزیه شوند.
تلفات TEG
TEG ممکن است همراه گاز یا از طریق بخش احیا از سیستم خارج شود. کنترل دما، شرایط عملیاتی و استفاده صحیح از تجهیزات جداسازی میتواند به کاهش این تلفات کمک کند.
ورود هیدروکربن مایع
وجود هیدروکربن مایع در گاز ورودی میتواند عملکرد واحد TEG را تحت تأثیر قرار دهد؛ به همین دلیل جداسازی مایعات پیش از ورود گاز به برج تماس اهمیت زیادی دارد.
اهمیت TEG در صنعت نفت و گاز
TEG یکی از مواد کلیدی در بسیاری از واحدهای فرآورش گاز طبیعی است. استفاده از این ماده کمک میکند گاز قبل از ورود به خطوط انتقال یا واحدهای پاییندستی، رطوبت مورد نیاز مشخصات فرآیندی را داشته باشد.
نمزدایی مناسب گاز علاوه بر افزایش کیفیت محصول، میتواند از مشکلاتی مانند خوردگی، تشکیل هیدرات و گرفتگی خطوط جلوگیری کند.
جمعبندی
تری اتیلن گلایکول یا TEG یک جاذب مایع پرکاربرد برای حذف آب از گاز طبیعی است. در واحد نمزدایی، TEG فقیر وارد برج تماس شده و با گاز مرطوب تماس پیدا میکند. TEG آب موجود در گاز را جذب کرده و به TEG غنی تبدیل میشود.
سپس TEG غنی وارد بخش احیا شده و با استفاده از حرارت ریبویلر، آب جذبشده از آن جدا میشود. TEG احیاشده یا Lean TEG پس از خنکسازی مجدداً به برج تماس بازگردانده میشود.
بهصورت خلاصه:
گاز مرطوب → برج تماس → گاز خشک
و همزمان:
Lean TEG → جذب آب → Rich TEG → احیا → Lean TEG
به همین دلیل، TEG یکی از مهمترین مواد مورد استفاده در واحدهای نمزدایی گاز طبیعی محسوب میشود.
