Como remover as impurezas do gás naturalEm 2010, foram consumidos 700 bilhões de metros cúbicos de gás natural apenas nos EUA na culinária diária, no transporte e em aquecimento. Embora o gás natural usado para consumo cotidiano seja quase metano puro, de 10 a 30% do gás natural “molhado” bombeado a partir do solo consiste de outras substâncias além de metano. A fim de ter um combustível limpo, o gás natural cru deve ser purificado. Dependendo da composição do gás natural, esse processo de purificação acontece principalmente numa unidade de processamento que pode estar a quilômetros de distância da fonte de gás natural, enquanto que algumas etapas iniciais podem ocorrer na cabeça do poço em si.

Quase sempre, a remoção de impurezas do gás natural consiste em quatro processos principais: remoção de óleo condensado, remoção de água, separação de líquidos do gás natural e de enxofre e remoção do dióxido de carbono. Esses quatro processos são realizados através de alguma combinação – dependendo da composição do gás em particular – dos estágios que serão descritos a seguir.

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Uma fonte significativa de gás natural é “gás associado dissolvido” obtido como um subproduto de poços de petróleo bruto, que devem ser separados a partir do petróleo. Em alguns casos, o alívio da pressão no poço fará com que os combustíveis se separem por conta própria quando depositados e deixados em repouso em um tanque grande. A gravidade puxa o óleo mais pesado para baixo e o gás natural é desviado a partir do topo. Frequentemente, isso é feito imediatamente sobre o local do poço de petróleo em si.

O gás natural usado como combustível chega para consumo depois de passar por processos de limpeza

O gás natural usado como combustível chega para consumo depois de passar por processos de limpeza

As impurezas próximas removidas a partir do gás natural são geralmente líquidos de gás natural condensados graças a uma menor pressão acima do solo. Esses líquidos, juntamente com quaisquer moléculas de água livres, geralmente são capturados em uma espécie de filtro chamado coletor de admissão. Ele pega os líquidos, deixando as moléculas gasosas. Essa etapa também ocorre geralmente à direita na visão da cabeça do poço.

A maior parte da purificação de gás natural acontece em plantas enormes especializadas nesta finalidade. O separador de condensado não remove toda a água presente no gás “molhado” natural, por isso deve ser desidratado em instalações projetadas especificamente para essa função. Parte da água é absorvida através da introdução de etileno glicol, enquanto ainda mais é “adsorvida” em torres de desidratação carregadas de dessecante. Dentro das torres, este processo de “adsorção” utiliza gel de sílica e alumínio ativado para ligar as moléculas de água às suas superfícies.

Depois de a água do gás, um grupo de outros contaminantes, consistindo principalmente de sulfureto de hidrogênio, dióxido de carbono, vapor de água, hélio e oxigênio, será removido por encaminhamento do gás através de uma solução de amina – um produto químico reutilizável que absorve os compostos de enxofre a partir do gás natural. O gás é, então, empurrado através de uma série de tubos de filtragem que, em virtude de retardar o fluxo para baixo, fazem com que as moléculas sejam redistribuídas em peso, com as mais pesadas, as moléculas não desejadas que fluem para fora através de filtros inferiores. Ao mesmo tempo, a força centrífuga dos tubos remove qualquer vapor de água restante ou partículas sólidas.

Depois de limpo, o gás natural é separado e enviado para as unidades de distribuição

Depois de limpo, o gás natural é separado e enviado para as unidades de distribuição

O gás natural é executado através dos filtros até que o sulfureto de hidrogênio e o dióxido de carbono atinjam níveis aceitavelmente baixos para, depois disso, serem encaminhados para uma unidade de rejeição de azoto. Em um tipo de NRU, a temperatura da corrente de gás é drasticamente reduzida e o azoto é ventilado para fora. Outro método envolve a execução do gás através de um absorvente de óleo especial que absorve hidrocarbonetos. O óleo é, então, despressurizado várias vezes, permitindo que todo o azoto e hélio presente na mistura seja extraído.

Possivelmente, ao mesmo tempo o fluxo é executado através da NRU, ou depois, o metano será finalmente extraído do fluxo. Tal como no primeiro método NRU, o metano pode ser extraído por criogenia rapidamente baixando a temperatura para -84º Celsius. Isto faz com que os outros hidrocarbonetos cristalizem, mas deixa metano como um gás. Outro método envolve o encaminhamento do gás através de um óleo de absorção que separa o metano e deixa um óleo enriquecido pelos outros hidrocarbonetos. Nesta altura, o metano produzido é considerado “pipeline de qualidade” ou gás “seco” natural e é cerca de 98% puro quando bombeado para fora.

Após o bombeamento do metano, o óleo de hidrocarboneto enriquecido é fervido para separar o óleo para reutilização. Os hidrocarbonetos são, então, arrefecidos para reformar como líquidos, apenas para serem reaquecidos novamente em passos para separar cada componente químico pelo seu ponto de ebulição especial. Os combustíveis de hidrocarbonetos produzidos desta forma são geralmente etano, butano, propano e vários entanos, que são muitas vezes transportados para longe para distribuição e venda.