الغازات الطبيعية (4) Natural Gas Engineering

-7-1الغازات الصناعية وتجارية:

تطورت صناعة الغاز الطبيعي في منتصف القرن العشرين تطوراً ملحوظاً وسريعاً في معظم دول العالم الغنية بالمكامن الغازية، وذلك نتيجة للأسباب والمبررات التالية:                                                                   

1. تلبية ذروات الاستهلاك الأعظمي للنمو السكاني المتزايد.
2. اعتماد الصناعات البتروكيميائية وصناعة الأسمدة ومحطات توليد الطاقة الكهربائية في السنوات العشر الأخيرة على الغاز الطبيعي كمادة أولية.
3. تطور تقنيات تخزين وتوزيع الغاز الطبيعي.
4. تطور عمليات المعالجة للحصول على الغازات الطبيعية المسالة LNG ذات قيمة هامة اقتصادياً.

وبناء على ما سبق يمكن تصنيف العناصر الداخلة في تركيب الغاز الطبيعي من وجهة النظر الصناعية والتجارية إلى الأنواع التالية:

1. الغازات الخاملة (Inert gas):

وهي الغازات التي لا يمكن أن تتفاعل كيميائياً مع الوسط المحيط، ويعتبر غاز الآزوت والهيليوم عملياً من أهم الغازات الخاملة الداخلة في تركيب الغازات الطبيعية.

2. الغازات الحامضية (Acid gas):

وأهمها غازات كبريت الهيدروجين وثنائي أكسيد الكربون.

3. سوائل الغاز الطبيعي Natural gas liquids)):

وهي تلك المركبات الهيدروكربونية المنزوعة على السطح إما في المحطات الحقلية أو في وحدات المعالجة الرئيسية وتشمل: الإيتان، والبروبان، والبوتان، والغازولين الطبيعي، ويرمز لها عادة ب (NGL).

4. الغازات الطبيعة المسالة (Liquefied natural gas):

وهي بالتعريف المركبات الهيدروكربونية الخفيفة التي يمكن أن تتميع، حيث يشكل غاز الميتان النسبة العظمى فيها، ويرمز له عادة ب (LNG).

5. الغازات النفطية المسالة (Liquefied petroleum gas):

ويشكل غازا البروبان والبوتان (الموجودان بشكل منفصل أو على شكل مزيج غازي) النسبة العظمى في تركيبها، حيث تحافظ هذه الغازات على طورها السائل تحت ضغط معين في أوعية مغلقة، ويرمز له عادة ب (LPG) أو (LP-GAS).

6. الغازولين الطبيعي (Natural gasoline):

وهو مزيج من البنتان ومركبات هيدروكربونية أثقل يمكن انتزاعها من الغاز الطبيعي.

7. المتكاثفات (Condensate):

وهي عبارة عن المركبات الهيدروكربونية السائلة المفصولة عن الغازات الطبيعية عند انتقال التيار الغازي من المكمن إلى وحدات الفصل السطحية وذلك نتيجة لتغيرات شروط الضغط ودرجة الحرارة.

الجدول يبين تركيب الغازات الصناعية والتجارية

8-1- كيفية التعبير عن تركيب الغازات الطبيعية:

من النادر أن نصادف عملياً غازات صرفه (وحيدة العنصر)، حيث إن الغازات الطبيعية تكون في الواقع على شكل مزيج غازي، والمزيج الغازي بالتعريف هو اتحاد ميكانيكي (Mechanical union) بين مجموعة من العناصر الغازية المختلفة ومن دون حدوث أي تفاعل كيميائي (Chemical reaction) فيما بينها.

يمكن التعبير عن تركيب الغازات الطبيعية عملياً من خلال معرفة نسبة المكونات الغازية الداخلة في تركيبها ويمكن أن تكون هذه النسبة إما كتلية (g_i) أو حجمية (r_i) أو مولية (y_i) ويمكن تعريفها كما يلي:

1. الكسر الكتلي (Mass fraction):

للعنصر الغازيi  ويرمز له عادةً (g_i) وهو النسبة بين كتلة العنصر الغازي وكتلة المزيج الغازي.

2. الكسر الحجمي (Volume fraction):

للعنصر الغازي  iويرمز له عادةً ب (r_i): وهو النسبة بين الحجم الجزئي (Partial volume) للعنصر الغازي i  والحجم الكلي للمزيج:

3. الكسر المولي (Molar fraction):

للعنصر الغازيi  ويرمز له عادةً ب (y_i): وهو النسبة بين عدد كيلو مولات العنصر الغازي i والعدد الكلي لكيلو مولات المزيج الغازي:

حيثُ أن:

N: عدد العناصر الغازية الداخلة في تركيب مزيج الغاز الطبيعي.    

m_i: كتلة العنصر الغازي i.

: V_i الحجم الذي يشغله العنصر الغازي i.

ni:  عدد كيلو مولات العنصر الغازي i.

ويمكن التعبير عن العلاقات بين هذه النسب كما يلي: