shadow

Natural Gas Markets

natural gas storageسوق الغاز الطبيعي

یعد الغاز من مصادر الطاقة النظیفة بعد النفط ، وقد كان لایشكل الا نسبة ضئیلة من مصادر الطاقة لاتتجاوز ٠.٣ % عام ١٩٣٨ ارتفعت الآن الى ٢٤ % . وترجع حصة الغاز المتواضعة في الماضي الى عدد من الاسباب الفنیة والاقتصادیة ، كتو افر كمیات كبیرة من النفط بأسعار منخفضة مقارنة بالغاز الذي یحتاج الى رؤوس اموال كبیرة ، والسبب الآخر هو صعوبة السیطرة على الغاز ولذلك كان یحرق بحكم توافر الفرصة البدیلة امام الشركات النفطیة . ولكن التطور التكنولوجي الهائل قد انعكس على استغلال الغاز من حیث ظهور وسائل حدیثة لنقل الغاز بالانابیب او الناقلات ، فضلا عن زیادة كمیات الاحتیاطي المكتشف من الغاز في العالم ، وتزاید اعتماد العدید من الصناعات علیه كمادة اولیة مثل صناعات الاسمدة والتروكیمیاویات ، وتطور اسالیب تسییل الغاز والسیطرة علیه ، فضلا عن آثاره الضئیلة على البیئة .

أقرأ أيضاً ماهو الغاز الطبيعي

یحتل الغاز الطبیعي دورا متزایدا في تامین احتیاجات العالم من الطاقة، فقد شهد الطلب العالمي علیه تنامیا فمواصفات الغاز ووفرة احتیاطیاته تمنحه دورا رئیسا في سیناریوهات الطاقة كافة خاصة فیما یتعلق بتولید الكهرباء وقطاع السكن . ونظرا لاحتواء الغاز الطبیعي اقل كمیة من الكربون فأن حرقه یجعله اقل مصادر الطاقة الاحفوریة تلوثا اذ ان حرق الغاز الطبیعي لایؤدي الا الى انبعاث كمیات ضئیلة او معدومة من الملوثات ، والى نفث كمیات اقل من غاز ثاني اوكسید الكربون مقارنة مع الأنواع الأخرى من الوقود الاحفوري، لذا یتوقع ان یستمر الطلب العالمي على الغاز الطبیعي في الارتفاع من ٢٨٠٠  ملیار متر مكعب عام ٢٠٠٤ إلى ٤٧٠٠ ملیار متر مكعب في عام ٢٠٣٠ أي بمعدل نمو قدره ٢% سنویا خلال المدة المذكورة. أي اكبر مما سیشهده النمو في النفط والفحم والطاقة النوویة، وتشیر توقعات وكالة الطاقة الدولیة إلى ان تجارة الغاز ستشهد توسعا كبیرا بین القارات لأن حقول الغاز القدیمة وبخاصة الروسیة ستكون غیر كافیة لوحدها لسد الاحتیاجات المتزایدة و ان معظم كمیات الغاز سوف تأتي من دول رئیسة مثل روسیا قطر وإیران ونیجیریا والجزائر ولیبیا لكي تؤدي جمیعها دورا مؤثرا في المستقبل لتزوید الغاز لأكبر مناطق العالم في أمیركا وأوروبا واسیا، ومما یشجع على توسیع تجارة الغاز الطبیعي تطور صناعة الغاز المسال وكذلك الاهتمام في البیئة كون الغاز الطبیعي اقل تلویثا للبیئة واستخدامه نظیف.

ویعتمد توسع استخدام الغاز الطبیعي على إمكان استخدامه في قطاع النقل، ففي سبیل الحد من الانبعاثات الناتجة عن قطاع المواصلات بدأت أعداد كبیرة من الدول في الاستفادة من الغاز الطبیعي في قطاعات النقل فضلا عن ان استخدام الغاز الطبیعي كوقود للسیارات یعد اقل تكلفة من البنزین في بعض الدول وهذا ما یحقق فوائد اقتصادیة وبیئیة للدولة التي تستخدم الغاز الطبیعي فبالرغم من استخدام هذا النوع من السیارات منذ ثلاثینات القرن الماضي إلا ان انتشارها لا یزال محدودا بسبب الاعتماد على السیارات التي تعمل بالبنزین.

یبلغ احتیاطي الغاز الطبیعي في العالم عام ٢٠٠٩ نحو ١٨٩.٧ ترلیون متر مكعب ، فیما بلغت نسبة احتیاطیات الدول الاعضاء في منظمة الاوابك حوالي ٢٨ % من اجمالي احتیاطي الغاز الطبیعي في العالم . وتأتي روسیا بالمرتبة الاولى اذ تمتلك نحو ٤٤.٩ ترلیون متر مكعب من احتیاطي الغاز الطبیعي وهو مایعادل نحو ٢٤ % من الاحتیاطي العالمي ، تلیها ایران بنحو ٢٩.٦ ترلیون متر مكعب وبنسبة ١٦ % ثم قطر بنحو ٢٥.٤ ترلیون متر مكعب وبنسبة ١٤ % من الاحتیاطي العالمي. فیما یبلغ الاحتیاطي العربي من الغاز الطبیعي نحو ٢٩ % من الاحتیاطي العالمي عام ٢٠٠٩ . ویقدر انتاج سوائل الغاز الطبیعي في العالم بنحو ٩.٣٥ ملیون ب/ي عام ٢٠٠٩ منها ٢٨ % انتجت ضمن منظمة . % الاوابك فیما بلغت نسبة الدول العربیة مجتمعة من انتاج العالم من سوائل الغاز الطبیعي نحو ٢٩ % وفي مایتعلق بالغاز الطبیعي المسوق فقد بلغ انتاج الدول العربیة نحو ٤٣٢.٦ ملیار متر مكعب عام ٢٠٠٩ وبنسبة ١٤.٥ % من الانتاج العالمي .

أقرأ المزيد عن أحتياطيات الغاز الطبيعي

یقدر حجم اجمالي الصادرات من الغاز الطبیعي على المستوى العالمي نحو ٧٧ و ٨١٧ ملیار متر مكعب عام ٢٠٠٨ ، تأتي دولة قطر في مقدمة مصدري العالم من الغاز المسال اذ تسهم بنحو ٢٤.٥ % من اجمالي الصادرات العالمیة .

استهلك العالم عام ٢٠٠٨ نحو ٣٠١١ ملیار متر مكعب من الغاز الطبیعي ، وتعد قارة اوربا واوراسیا (كومنولث الدول المستقلة وتركیا ) الاكثر استهلاكا للغاز الطبیعي بنحو ١٠٨٦ ملیار متر مكعب اي حوالي ثلث الاستهلاك العالمي من الغاز الطبیعي.

تركیب الغاز الطبیعي وانواعه

الغاز الطبیعي غاز عدیم اللون والرائحة وقابل للاشتعال ، وهو عبارة عن مزیج من المواد الهیدروكربونیة وغیر الهیدروكربونیة التي توجد في مكامن صخریة تحت سطح الارض .ولایختلف الغاز الطبیعي في تكونه كثیرا عن انواع الوقود الاحفوري الاخرى مثل النفط والفحم . وحیث ان النفط والغاز الطبیعي یتكونان معا تحت الظروف الطبیعیة نفسها ، فأن هذین المركبین الهیدروكربونین عادة مایوجدان معا في حقول تحت الارض أو الماء ، وعلى العموم فأن الطبقات الرسوبیة العضویة المدفونة في اعماق تتراوح ١٥٠ درجة مئویة تنتج نفطا في حین تلك – ٦٠٠٠ متر عند درجات حرارة تتراوح بین ٦٠ – بین ١٠٠٠ المدفونة اعمق وعند درجات حرارة اعلى تنتج غاز طبیعیا . ان جمیع المكونات الهیدروكربونیة للغاز الطبیعي هي من نوع البرافینات الخفیفة القابلة للاشتعال ، ویعد غاز المیثان اكثر مكونات الغاز الطبیعي توفرا اذ تزید نسبته عن ٨٠ % في اغلب الاحیان، یلي ذلك الایثان والبروبان والبیوتان . وبالاضافة الى الهیدركربونات القابلة للاشتعال ، توجد كمیات متفاوتة من الغازات الاخرى غیر القابلة للاحتراق بعضها یكون متواجدا بكمیات عالیة نسبیا مثل : غازات النیتروجین وكبریتید الهیدروجین وثاني اوكسید الكربون ، في حین ان بعض الغازات الخاملة مثل : الارغون والهیلیوم ، عادة ماتكون موجودة ولكن بكمیات قلیلة جدا .
والغاز الطبیعي مصاحب او غیر مصاحب اعتمادا على ارتباطه بانتاج نفطي ضخم او عدم ارتباطه ولذلك یكون الغاز الطبیعي على نوعین هما :
١- الغاز المصاحب : وهو الغاز الذي یستخرج مصاحبا للنفط الخام ویكون موجودا مع النفط الخام أما مذابا أو طافیا على سطحه . وعادة ماتكون السوائل الغازیة ( غاز البترول المسال والغازولین الطبیعي ) اعلى في الغاز المصاحب . ان انتاج الغاز المصاحب لا یتطلب عملیات استكشافیة خاصة او معینة لاستخراجه لانه یأتي مصاحبا لانتاج النفط الخام وعادة ماتكون نسبة كبیرة منه  من المحتویات الثقیلة، الا انه یحتاج الى تمریره على طرق معالجة عدیدة لفصله عن النفط الخام. ویؤدي الغاز المصاحب وظیفتین اولهما استخدام الغاز في زیادة الضغط المكمني للبئر النفطي مما یؤدي الى زیادة معدل التدفق الذاتي للبئر، وثانیهماالسیطرة على كمیات من الغاز المستخرج مع النفط الخام للاستعمالات المختلفة .

٢- الغاز الحر : وهو الغاز الذي یستخرج من حقول مستقلة منفردة ثم یصدر الى الاسواق المحلیة والعالمیة . تكون تقنیة معالجة هذا الغاز اكثر بساطة لان منتجاته من النوع الخفیف التي یمكن الاستفادة منها في الصناعات البتروكیمیاویة نظرا لارتفاع نسبة المیثان وانخفاض نسبة الشوائب خاصة كبریتید الهیدروجین. تتمثل معظم احتیاطیات الغاز الطبیعي في الدول العربیة في الغاز الحر الذي یمثل نحو ثلثي الاحتیاطیات العربیة اما الثلث الباقي فهو عبارة عن غاز مصاحب لانتاج النفط.
فضلا عما سبق هناك ایضا المصادر غیر التقلیدیة للغاز الطبیعي ، وهي تجمعات الغاز الطبیعي الموجودة في التكوینات الصخریة واطئة النفاذیة او عدیمة النفاذیة مثل الغاز الموجود في طبقات الرمال المحكمة وفي طبقات السجیل الغازي او المیثان من طبقات الفحم الحجري . وتقدر وكالة الطاقة الدولیة ان مایعادل ٤% من الاحتیاطي العالمي یتمثل في المصادر غیر التقلیدیة ، اذ یبلغ الانتاج العالمي من تلك المصادر نحو ٣٦٧ ملیار متر مكعب عام ٢٠٠٧ ، ومن المتوقع ان یرتفع الى ٦٢٩ ملیار متر عام  ٢٠٣٠.

أقرأ المزيد عن مواصفات الغاز الطبيعي

تسییل الغاز الطبیعي

یستخدم مصطلح تحویل الغاز إلى سوائل Gas to liquids بصورة عامة لوصف التحویل الكیمیاوي للغاز الطبیعي إلى منتجات ھیدروكاربونیة سائلة بمختلف أنواعھا ، مثل المشتقات الوقودیة السائلة والكحول المثیلي والمواد البتروكیمیاویة وغیرھا ، ولا تدخل ضمن ھذا التعریف عملیة تسییل الغاز الطبیعي بالتبرید والضغط ( الكبس ) لإنتاج الغاز الطبیعي المسیل . وبعبارة بسیطة تعرف عملیة تحویل  الغاز إلى سوائل من الناحیة التقنیة بأنھا عملیة تحویل الغاز الطبیعي إلى نفط مخلق Synthetic Oil، والذي یمكن بعدھا أن یحول إلى وقود ومنتجات أخرى ذات أساس ھیدروكاربوني.
یرجع انشاء اول مصنع تجاري لتسییل الغاز الطبیعي الى عام ١٩٤١ في اوهایو في الولایات المتحدة ، وصنعت اول ناقلة للغاز عام ١٩٥٩ . بلغ اجمالي الغاز المسیل في العالم ١٤٤ ملیون طن عام ٢٠٠٤ ومن المتوقع ان یصل الى ٣٧٠ ملیون طن عام ٢٠٢٠ . ویعزى السبب الاهم للتوسع في صناعة تسییل الغاز الطبیعي ، الى زیادة الطلب علیه وتراجع كلفة عملیة التسییل في مراحلها كافة ، اذ تراجعت كلفة الطن الواحد من الغاز المسیل عام ١٩٩٠ بالقیاس الى بدایة القرن الحالي .
توفر تقنیة تحویل الغاز الى سوائل المزایا الآتیة :
١- الاستفادة القصوى والفعالة من احتیاطیات الغاز الطبیعي في المناطق النائیة .
٢. الحد من الاجراءات الصناعیة المكلفة والمؤذیة للبیئة من خلال تقلیص حرق الغاز الطبیعي في الیابسة والبحر .
٣. إنتاج وقود نظیف ذي مواصفات عالیة تتلاءم مع المحددات الصارمة لمنع تلوث البیئة .
٤. استغلال الغاز الضائع .
٥. یمكن أن تشكل تقنیة GTL مشاریع متكاملة مع صناعة تسییل الغاز الطبیعي LNG .
٦. إمكان نصب وحدات GTL في المنصات البحریة العائمة واستغلال الغاز الطبیعي المستخرج من الحقول البحریة .
٧. إمكان استغلال الحقول الغازیة النائیة الصغیرة بواسطة وحدات GTL الصغیرة المتحركة البریة والبحریة التي تم ابتكارھا حدیثا .

أن تقنیة GTL تحد من التأثیرات الضارة بالبیئة الناتجة عن عملیة حرق الغاز الطبیعي وأنھا تزیل التكالیف التي تتطلبھا مثل ھذه الإجراءات وتوظیفھا باتجاه إنتاج سوائل قابلة للاستخدام كوقود أو كمواد اولية لصناعات معینة ، مثلا یكون الدیزل الناتج عن عملیات GTL اولیة نظيفاً وذا جودة احتراقیة عالیة وخالیا تقریبا من الكبریت أو من أي من المعادن الأخرى الضارة بالبیئة . ذلك لأن نسبة الكبریت في الدیزل الصناعي لا تتعدى جزءا واحدا وزنا في الملیون مقارنة ب 50 جزءا وزنا في الملیون في الدیزل تصنف الدیزل بالوقود النظیف إذا كانت نسبة (EPA ) التقلیدي ، علما أن وكالة حمایة البیئة الأمریكیة الكبریت فیھ لا تزید عن 15 جزءا وزنا في الملیون . وأخیرا فأن منتجات عملیة تحویل الغاز إلى سوائل GTL قابلة للاستخدام بعد معالجتھا بشكل مباشر كوقود أو یمكن مزجھا مع مشتقات ناتجة عن تصفیة نفوط خام ذات جودة واطئة لرفع مواصفاتھا وكفاءتھا الاحتراقیة . ویلبي مثل ھذا الأجراء شروط ومتطلبات قوانین الحفاظ على البیئة الصارمة التي تفرضھا كثیر من الدول .
ومن المتوقع أن یزداد الاتجاه نحو صناعة تحویل الغاز إلى سوائل خلال القرن الحالي نتیجة لارتفاع أسعار النفط الخام من جھة واستجابة للأزمات التي ترافق إنتاج وتسویق وتصفیة النفط الخام في العالم من جھة أخرى . إذ أن استھلاك العالم من المشتقات النفطیة آخذ في التزاید في حین أن الطاقة الانتاجیة من النفط الخام وطاقة التصفیة في عموم العالم لا یرتفعان بوتیرة متناسبة تسد ھذا الطلب .

أقرأ المزيد عن الغاز الطبيعي المُسال

تسعیر الغاز

تتمیز اسعار الغاز الطبیعي في العالم بطبیعتها الاقلیمیة اذ انها تختلف من منطقة الى اخرى بسبب المحددات الخاصة بسوق وصناعة الغاز ، ولاتزال كمیات الغاز الطبیعي الداخلة في التجارة العالمیة ، % محدودة ، اذ ان الجزء الاعظم من انتاج الغاز في العالم یستهلك محلیا وبنسبة تصل احیانا الى ٧٥ ومن ثم فأن كمیة الغاز التي تدخل في التجارة العالمیة لم تزد عن ٢٥ % من اجمالي الانتاج العالمي للغاز عام ٢٠٠٤ ، في حین ان تجارة النفط وصلت الى نسبة ٦٠ % من اجمالي الانتاج العالمي للنفط في
السنة المذكورة .
یفترض ان یتضمن سعر الغاز من الناحیة النظریة على المكونات الخاصة بالتكالیف والربح وعلاوة النضوب والمیزة البیئیة .لایحتكر استخدام الغاز في قطاع معین كما هو شأن النفط الذي یستخدم بشكل رئیس في قطاع النقل ، بل یتنافس الغاز مع مصادر الطاقة الاخرى في الاستخدامات المختلفة ، مما یعني ان تحدید سعر الغاز یستلزم ان نأخذ بنظر الاعتبار اسعار مصادر الطاقة الاخرى .وعلى العموم فأن تسعیر الغاز یرتبط بالموقف التفاوضي بین البائع والمشتري ، وبالاستراتیجة التسویقیة التي یعتمدها
البائع ، وبالعدید من الاعتبارات الاخرى السائدة في البلد المستورد للغاز ، والاعتبارات المتصلة بطبیعة السوق والمنتج . یعد اسلوب التسعیر بواسطة المعادلة السعریة الاكثر شیوعا في تسعیر الغاز الطبیعي ، وتستند المعادلة الى عاملین رئیسین ، یتعلق الاول بالسعر الاساسي او القاعدي في حین یقوم الثاني على ربط السعر بمؤشر او مؤشرات معینة . یتم تسعیر معظم عقود الغاز بنوعیه الطبیعي والمسال في السوق الاوربیة بربطها باسعار المنتجات النفطیة وبالذات زیت الغاز وزیت الوقود ، وتعتمد بعض العقود على التسعیر المرتبط باسعار الغاز من المصادر الاخرى . وفي السوق الامریكیة یرتبط تسعیر الغاز بالاسعار المحلیة التي تتحدد في مركز هنري في ولایة لویزیانا . ویرتبط تسعیر الغاز في معظم العقود الاسیویة وبالاخص في الیابان بأسعار سلة من النفوط الخام ، وقد شهد تسعیر بعض العقود في الاسواق الاسیویة توجها نحو مزید من المرونة كالتعاقد على اسعار ثابتة لعدد معین من سنوات العقد او تقلیل نسبة الربط بالنفط .
یطلق تسمیة سعر الاتفاق على سعر الغاز الطبیعي الذي یتم الاتفاق علیه بین البائع والمشتري على وفق اتفاق معین ، یتم تحدیده في الغالب بالدولار الامریكي اما لملیون وحدة حراریة بریطانیة او لوحدات حجمیة (الاقدام او الامتار المكعبة )
وهناك السعر الحقیقي او السعر النهائي وقد یختلف عن السعر التعاقدي الذي یأخذ بالاعتبار تأثیر البنود التعاقدیة الاخرى المؤثرة في المحصلة النهائیة للسعر ، مثل ادنى كمیة یلتزم المشتري باستلامها والتغییر الیومي او الشهري او الموسمي في الكمیات المباعة او المستلمة ووجود حد ادنى وحد اعلى للسعر والربط السعري .

یوجد عدد من الاسواق الفوریة والمستقبلیة للغاز الطبیعي وهي سوق IPE في نیویورك وسوق Nymax  في لندن ، فضلا عن اسواق فوریة في اوربا كما في مركز Zeerugge في بلجیكا وھى تمثل ٥% من السوق العالمى للغاز المسال. وتتصف هذه الاسعار بالتذبذب الحاد في بعض الاحیان ، وتتأثر یومیا وشهریا وحسب الفصول متأثرة بعوامل عدیدة مثل العوامل الجیوسیاسیة والمناخیة والمضاربات فضلا عن مؤثرات العرض والطلب .
لا توجد سوق عالمیة للغاز الطبیعى ، مثلما ھو الحال بالنسبة للنفط الخام حیث توجد أسعار قیاسیة للنفط الخام مثل برنت والعربى الخفیف والمتوسط والثقیل وغرب تكساس ، وكلھا تستخدم كمؤشر فى تحدید أسعار بیع وشراء النفط الخام والتى لا ترتبط بعقود طویلة الأجل ، وعلى الجانب الآخر فإن أسعار الغاز الطبیعى ظلت وإلى الآن تتحدد أسعارھا من خلال عقود طویلة الأجل بما یضمن تدبیر التمویل اللازم واسترداد الاستثمارات المرتفعة لمشروعات تصدیر الغاز سواء من خلال النقل بالأنابیب أو عن طریق الناقلات .
وعلى العموم لایوجد سعر اشارة متفق علیه لتسعیر الغاز الطبیعي كما في حالة النفط الخام ، بل تختلف اسعار الغاز من دولة مصدرة الى اخرى ومن عقد لآخر للدولة نفسها . وفي حالتي غاز الانابیب والغاز المسیل یتم الاتفاق بین المنتج والمشتري كنتیجة للتفاوض بین الطرفین بحیث یتأثر السعر بالبدائل والخیارات المتوفرة لكل طرف .
وتختلف أسعار تصدیر الغاز تبعا لاقتصادات مشروعات التصدیر واختلاف الأسواق من منطقة إلى أخرى بالعالم وكذلك طبقا لطبیعة الوقود البدیل المتوافر ودرجة المنافسة فى أنحاء العالم المختلفة ، ومن ھنا كانت حقیقة أن عقود التصدیر منأ ى دولة منتجة لا تعكس سعرا عالمیا موحدا بل یتم تحدید الأسعار بالتفاوض بین أطراف العلاقة التجاریة (الشركات والمؤسسات) طبقا لعناصر تكلفة الإنتاج والنقل والمعالجة والتوزیع وھوامش الربح وأسعار الشراء المقبولة ، كما ترتبط المفاوضات بتقییم محددات السوق فى حینھ من حیث العرض والطلب والعائد على الاستثمار والفرص البدیلة وحجم المخاطرة ولذلك تختلف الشروط من عقد لآخر ، ویعتمد تسعیر الغاز على معادلات سعریة ترتبط بمؤشرات أخرى یدخل فیھا السعر القیاسى للنفط الخام أو بعض المنتجات النفطیة أو أى مؤشرات أخرى یتم الاتفاق علیھا مثل سعر الكھرباء .

NaturalGas Reserves

أحتياطيات الغاز الطبيعي في العالم

ما هو الغاز الطبيعي؟

أن الغاز الطبيعي هو مزيج معقد من الهيدروكاربونات مع كمية قليلة من المركبات غير العضوية يكون مصاحباً للنفط الخام وحراً في بعض الأحيان ،  ويتكون الغاز الطبيعي أساسا من غاز الميثان (90% على الأقل من ناحية نموذجية) ولكنه أيضا قد يحتوي على غازات الأيثين والبروبين وغازات ثاني أكسيد الكربون الأثل. وقد توجد أيضا كميات صغيرة من النيتروجين والأوكسجين وثاني أكسيد الكربون ومركبات الكبريت في خطوط أنابيب الغاز الطبيعي . 

 ونلاحظ في الجدول التالي مكونات الغاز الطبيعي والتي تشير الى أن الميثان هو المكون الرئيسي لهذا المزيج الغازي.

Natural-Gas-Composition
Natural-Gas-Composition

أن المركبات غير العضوية مثل النتروجين ، ثاني أوكسيد الكاربون غير مرغوبة ، لأنها تسبب التآكل ومشاكل أخرى في أنتاج ومعالجة الغاز. وتتراوح القيمة الحرارية للغاز من 700 BTU/scf الى 1600 BTU/scf أعتماداً على كمية المركبات غير العضوية فيه.

وتقسم الآبار المنتجة عادة ً الى : آبار غازية ، آبار مكثفات Condensate wells ، وآبار نفطية. أن الآبار الغازية تكون فيها نسبة GOR أكبر من 100,000 scf/stb أما آبار المكثفات فيكون فيها GOR أقل من 100,000 scf/stb وأكثر من 5,000 scf/stb ، أما الآبار التي يكون فيها GOR أقل من 5,000 scf/stb فتعتبر آبار نفطية. 

وبما أن الغاز الطبيعي هو عبارة عن نفط في حالة غازية ، فأنه غالباً ما يكون مصاحباً للنفط ، ويمكن تقسيمه الى 3 أنواع:

  1. الغاز المصاحب Associated Gas : وهو الغاز المُذاب في النفط تحت الظروف المكمنية.

    2. الغاز الحر (الغاز غير المصاحب) “Free Gas non-Asociated gas :  وهو الغاز الحر الموجود في المكمن مع أقل  ما يمكن من النفط.

    3. المُكثفات Condensate : وهو الغاز الحاوي على كمية كبيرة من الهيدروكاربونات السائلة في الضغط والحرارة المنخفضين.

تبريد الغاز الطبيعي:

عند تبريد الغاز الطبيعي إلى درجة حرارة 260 درجة فهرنهايت تحت الصفر في ضغط جوي فإنه يتكثف في شكل سائل يسمى الغاز الطبيعي المسال ويعرف اختصار في اللغة الإنجليزية بـ (LNG) . فمقدار واحد من هذا السائل يأخذ 600/1 من حجم الغاز الطبيعي في رأس شعلة الموقد. ويزن الغاز الطبيعي المسال أقل من واحد ونصف من حجم الماء وفي الحقيقة يبلغ 45% تقريبا. ومن خصاص الغاز الطبيعي المسال أنه عديم الرائحة واللون ولا يسبب التآكل وغير سام. وعند تبخيره فإنه يشتعل فقط في درجات تركيز من 5% – 15% عند مزجه بالهواء والغاز الطبيعي المسال أو بخاره لا ينفجران في بيئة مفتوحة. 

كيفية تخزين الغاز الطبيعي المسال:

تحتوي صهاريج نقل الغاز الطبيعي المسال على بناء ذو جدارين مع عزل فعّال بصورة كبيرة بين الجدران تمتاز صهاريج الناقلات الضخمة بنسبة باعية منخفضة (نسبة الارتفاع إلى العرض) وتصميم اسطواني مع سقف في شكل قبة. ودرجات الضغط للتخزين في هذه الناقلات منخفضة جدا، أقل من 5 درجات (psig) . يمكن تخزين كميات صغيرة مثل 70.000جالون وأقل في صهاريج أفقية أو رأسية ذات فراغ جوي مضغوط. وقد تكون هذه الصهاريج تحت ضغط في أي مكان أقل من 5 درجات (psig) إلى أكثر من 250 درجة (psig) .

ويجب المحافظة على برودة الغاز الطبيعي المسال (84 درجة فهرنهايت تحت الصفر على الأقل) لكي يبقى سائلا ومستقلا عن الضغط . 

كيف تتم المحافظة على برودته؟ 

إن عملية العزل مهما كانت فعاليتها لا تستطيع بمفردها الحفاظ على درجة برودة الغاز الطبيعي المسال ويحفظ الغاز الطبيعي المسال كـ “مبرد في حالة غليان” وهو سائل بارد للغاية عند نقطة غليانه في الضغط المحفوظ فيه. والغاز الطبيعي المسال المخزن يعد نظيرا للماء المغلي غير أن برودته تزيد بـ 260 درجة مئوية فقط. إن درجة حرارة الماء المغلي التي تعادل 100 درجة مئوية لا تتغير بالرغم من الحرارة المتزايدة بسبب تبريدها بواسطة عملية التبخير (توليد البخار). وبنفس الطريقة سيبقى غاز الطبيعي المسال في درجة حرارة ثابتة تقريبا فيما إذا تم حفظه في ضغط ثابت. وتسمى هذه الظاهرة بـ “التبريد الذاتي” وتظل درجة الحرارة ثابتة ما دام يسمح لبخار الغاز الطبيعي المسال بمغادرة غلاية الشاي (الخزان). وإذا لم يتم سحب البخار فإن ذلك سيؤدي إلى رفع درجة الحرارة داخل الوعاء.

 وحتى عند ضغط (100 psig)  فإن درجة حرارة الغاز الطبيعي المسال ستكون 129 درجة فهرنهايت تحت الصفر تقريبا.

محتوى الكبريت Sulfur Content:

أن الكلام عن الغاز الحامضي والغاز الحلو يشير عادة الى محتوى الكبريت (غاز H2S) ، حيث أن الغاز الحلو يحتوي على نسبة قليلة جداً من الكبريت (يمكن أهمالها – أقل من 4 ppmv) ، في حين يحتوي الغاز الحامضي على كميات كبيرة وغير مقبولة من الكبريت والتي تُسبب التآكل (مع وجود الماء) .

صناعة الغاز الطبيعي Natural Gas Industry:

لقد كان الغاز الطبيعي في البداية ناتجاً عرضياً في عملية أنتاج النفط ، ومنذ استكشافه للمرة الأولى في فلوريدا في الولايات المتحدة عام 1821 فقد تم أستخدامه كوقود في المناطق المحيطة بالحقول النفطية ، وفي السنين الأولى لأنتاج الغاز الطبيعي فأن الغاز الطبيعي كان يُحرق بكميات كبيرة ، مما أدى الى أنخفاض سعر الغاز الطبيعي ، حيث كان سعر كل 1000 قدم مكعب الى حوالي 1-2 سنت.

وقد بدأ أستهلاك الغاز الطبيعي بالتزايد منذ نهاية الحرب العالمية الثانية في المجالات (التجارية – الصناعية – توليد الطاقة) ، وكان لهذا الأستهلاك المتزايد العديد من الأسباب مثل ولادة أسواق جديدة ، أستبدال الفحم كوقود ، استخدام الغاز الطبيعي في الصناعات البتروكيمياوية وصناعة الأسمدة، بالأضافة الى زيادة الطلب على الوقود قليل الكبريت.

أن تزايد الطلب في أوربا الغربية واليابان والولايات المتحدة أدى الى أستيراد الغاز من الحقول البعيدة. أما اليوم فأن الغاز الطبيعي المُسال يمكن نقله خلال البحار والمحيطات الى أماكن الأستهلاك بواسطة ناقلات ضخمة ، وقد تم أستخدام هذه الطريقة في هنغاريا عام 1934 ومن ثم أستخدم لنقل الغاز بشكل سائل من حقول الغاز في لويزيانا خلال نهر المسيسيبي الى شيكاغو في 1951.

وفي الجزائر تم تصدير الغاز المُسال في عام 1964 الى بريطانيا وفرنسا حيث يقل حجم الغاز الى سُدس حجمه الأصلي بهذه الطريقة ، وعند استلامه في نقطة النهاية يرجع الى حالته الغازية بأمراره في وحدة تحويل الغاز السائل الى غاز لذلك يمكن تجهيزه بعدها الى شبكة توزيع الغاز. كما يمكن خزنه في خزانات أو في محطات الخزن الجوفي Underground Storage ويعتبر الغاز السائل وقوداً غير مُلوّث للطائرات والمركبات.

 

أحتياطيات الغاز الطبيعي Natural Gas Reserves:

هناك مصطلحان تستخدم غالباً للتعبير عن أحتياطيات الغاز الطبيعي وهي: الأحتياطي المؤكد Proved Reserves و الأحتياطي الكامن Potential Reserves .

الأحتياطي المؤكد Proved Reserves هو تلك الكميات من الغاز التي يُعثر عليها أثناء الحفر ، ويمكن التأكد منها من خلال الخصائص المكمنية مثل بيانات الأنتاج ، علاقات الضغوط وبعض البيانات الأخرى ، لذلك يتم تحديد حجم الغاز بدقة معقولة الى حد ما.

الأحتياطي الكامن Potential Reserves هو تلك الكميات من الغاز الطبيعي التي يُعتقد أنها موجودة في العديد من صخور القشرة الأرضية لكنها لم تُحفر لحد الآن. وهي ستكون الكميات المجهزة مستقبلاً بعد أنتهاء الأحتياطي المؤكد.

وقد تم أتباع العديد من الطرق في تقدير كميات أحتياطي الغاز الطبيعي ، ومنها الأعتماد على معدلات الأنتاج السابقة والآبار الأستكشافية والطرق التجريبية والمعادلات الرياضية ، كما يتم أستخدام طريقة تقدير الغاز المستقبلي من خلال كمية النفط المستكشف ، أو طريقة التقدير الحجمي لأحتياطي الغاز الكامن.

وقد كان هناك دائماً تفاوت في (الأحتياطي المؤكد) و(الأحتياطي الكامن) حتى في حالة الحقول المنتجة في الولايات المتحدة، حيث بالأعتماد على مصادر المعلومات فأن تقديرات الاحتياطي الكامن المتبقي تتراوح بين 650-5000 Tcf ، أما الأحتياطي المؤكد في عام 2000 فقد كانت 1050 Tcf في الولايات المتحدة و 170 Tcf في كندا وبعكس المكامن النفطية التي يوجد 80% منها في دول أوبك ، فأن أغلب مكامن الغاز الطبيعي موجودة في الأتحاد السوفيتي السابق ، الشرق الأوسط ، الشرق الأدنى ، أفريقيا ، أمريكا الشمالية ، أمريكا الوسطى والجنوبية ، وأوربا.

ووفقاً لأحصائية قام بها Energy Information Administration في العام 2006 كانت الأرقام التقديرية للأحتياطي المؤكد للغاز الطبيعي كالآتي:

  1. روسيا 1,688 Tcf.

  2. أيران 944 Tcf.

  3. قطر 910 Tcf.

  4. المملكة العربية السعودية 244 Tcf.

  5. الأمارات العربية المتحدة 213 Tcf.

  6. الولايات المتحدة الأمريكية 193 Tcf

   7. نيجيريا  185 Tcf.

  8.  الجزائر 162 Tcf.

  9.  فنزويلا  152 Tcf .

 10. العراق  112 Tcf.

     وتمتلك شركة Gazprom الروسية حوالي ثلث أحتياطيات الغاز الطبيعي وتنتج حوالي 80% من الغاز الطبيعي الروسي ، وتُدير هذه الشركة 43 محطة كبس Compressor Station وحوالي 155 ألف كم من أنابيب الغاز الطبيعي ،  وتعتبر روسيا أكبر منتج ومصدر ومُستهلك للغاز الطبيعي ، حيث تُنتج حوالي 21 Tcf سنوياً تستهلك منها 14.5 Tcf وتُصدّر الباقي. 

أما قطر فهي دولة رائدة أيضاً في أحتياطيات الغاز الطبيعي ، وتتساوى في ذلك مع أيران تقريباً ،  حيث تمتلك حقل الشمال العملاق ، أما أيران فلديها حقل بارس الشرقي الذي يقع على حدود قطر.

مستقبل الغاز الطبيعي:

من الواضح جداً أن القرن التاسع عشر  كان قرن الفحم الحجري والذي ساهم بشكل كبير في نشوء الثورة الصناعية في أوربا ، أما القرن العشرون فقد كان قرن النفط الذي كان المصدر الرئيسي للطاقة والذي أدى الى نمو الأقتصاد العالمي ، ومن الملاحظ دائماً أن حاجة الأقتصاد العالمي الى الطاقة في تزايد مستمر ، فقد توقع بعض الخبراء حصول عجز كبير ومستمر في أمدادات الطاقة يبدأ في عام 2010 وحصول أزمة طاقة حقيقية وجدية.

وللخروج من هذه الأزمة ، يجب الأنتقال الى أستخدام الغاز الطبيعي ليس لأهميته الأقتصادية فحسب ، بل لأهميته في الحفاظ على البيئة ، ففي نهاية القرن العشرين أخذ الغاز الطبيعي مكان الفحم كمصدر ثان للطاقة بعد النفط ، ففي عام 2000 كان أستهلاك الطاقة العالمي كالآتي: 39% نفط – 23% غاز طبيعي – 22% فحم حجري ويتوقع أن يكون التحول تدريجياً من النفط الى الغاز الطبيعي بداية القرن الحادي والعشرين. وذلك لن يتحقق بسبب الأعتبارات البيئية فحسب بل بسبب التطورات التكنلوجية.

أن الولايات المتحدة تمتلك أكبر أقتصاد في العالم ولذلك فهي المستهلك رقم 1 للطاقة في العالم ، ويمكن ملاحظة أن سعر الغاز الطبيعي قد زاد في العقود الثلاثة الأخيرة بسبب زيادة الطلب على الغاز الطبيعي في الولايات المتحدة وتتوقع دراسات الطاقة أن يزيد الطلب السنوي للطاقة بين عامي 2010-2020 بنسبة 30% حيث سيصعد أستهلاك الغاز الطبيعي بنسبة 60% أي بزيادة حوالي 35 Tcf ، وهذا يعني أن حصة الغاز الطبيعي من الطاقة ستصعد من 23% الى أكثر من 28% ، لذا يصبح من الواضح أن الغاز الطبيعي سيصبح مصدر الوقود الأبرز في الأقتصاد العالمي ، أما ما يسمى بمصادر الطاقة البديلة فسوف يكون لها القليل من التأثير على الغاز الطبيعي.

 

المصادر:
1. Fundamentals of Natural Gas Processing.
2.
Natural Gas Engineering Handbook
3.
Natural Gas Production Engineering, Dr. Adel Salem

4.  الغاز الطبيعي – تأليف خالد جبر حمد يوسف

Adsorption & Natural Gas Treatment part.3

الأمتزاز وكيفية الأستفادة منه في معالجة الغاز الطبيعي – ج3

 المهندس عباس فاضل عبدي


– السليكا جل  Silica Gel

  السليكا جل هي السليكا الغير المتبلور (Amorphous) الصناعي والذي تتكون من شبكة محكمة ومتراصة من جسيمات السليكا الغروية الكروية ( SiO2) .

  تتراوح مساحتها السطحية من (300-850 m²/g) قطر السام هو في مدى ( 22-150 Aº) ويتم تصنيعها بتفاعل سليكات الصوديوم مع حامض الكبريتيك . ويجهز المنتج على شكل حبيبات أو أشكال كروية ويستعمل بشكل اساسي في أزالة  الماء  والعضويات على الرغم من ان الماء مفضل .

    بالإضافة إلى ما سبق ذكره هناك مواد صلبة مازة أخرى مستعملة ومنها :

 الاطيان المعدلة عضويا Organically Modified Clays:

   وهي خليط من طين البنتونايت او الانثراسايت , ينشط سطح الطين بعد معاملته مع امين رباعي . هذه اأآطيان تستعمل في تنقية الغاز.

 المواد المازة الراتنجية Polymeric Resin Adsorbents:

   واشهرها هي :

     أ‌-  راتنجات التبادل الايوني الكاربونية  Carbonized Ion-Exchange Resins   

ب‌- المواد المازة من نوع ثنائي فنيل بنزين DivinylBenzene (DV)Adsorbents

 

 وأدناه جدول يبين الخواص الرئيسية للمواد الصلبة المازة الشائعة .

المادة المازة هايدرو فيليك هايدرو فوبيك غير متبلور Amorphous ذو شكل منتظم Structured
الكاربون الفعال
البوليمرات
السيلكا جل
الألومينا الفعال
المناخل الجزيئية من
نوع الكاربون
السيلكا لايت
الزيولايت
3A – 4A – 5A – 13X

الاستعمالات والتطبيقات الصناعية Uses & Industrial Applications:

  أولاً:الزيولايت

1-فصل الاوكسجين من الهواء

2-تجفيف الغازات

3-ازالة الماء من المحاليل الآيزوتروبية

4-تحلية الغازات والسوائل الحامضية

5-تنقية الهايدروجين

6-فصل الامونيا والهايدروجين

7-أزالة ثنائي اوكسيد الهايدروجين

8-فصل الاوكسجين والآركون

9-فصل الاستيلين والبروبان والبيوتان من الهواء

10-فصل الزايلين واثيل بنزين

11-فصل الاوليفينات والمواد الاروماتية عن البارافينات

12-فصل البارافينات الاعتيادية عن المتفرعة 

13-فصل أول أوكسيد الكاربون عن الميثان والهايدروجين

14-السيطرة على التلوث بأزالة Hg ,NOx ,SOx  من الغازات

15-تجفيف السوائل العضوية

 

 ثانياً:الكاربون الفعال

1-فصل النايتروجين عن الهواء 

2-فصل الآيثين عن الميثان والهايدروجين 

3-أزالة الروائح من الغازات

4-أزالة أبخرة المذيبات

5-أزالة NOx ,SOx

6-تنقية غاز الهليوم

7-تنقية المياه

8-أزالة الآلوان

 

ثالثاً:الالومينا الفعال

     1- تجفيف الغازات

2- تجفيف المذيبات العضوية

3- تجفيف زيت المحولات

4- أزالة HCL  من الهايدروجين

5- أزالة الفلورين ومركبات الفلورين والبورون في عمليات الالكلة

 

رابعاً:السليكا جل

      1-تجفيف الغازات , وسوائل التبريد والمذيبات العضوية وزيت المحولات

      2-كمجففات في حفظ المواد للخزن

      3-السيطرة على نقطة الندى للغاز الطبيعي

 

خامساً:الاطيان

      1-أزالة بولي كلورو باي فنيل (PCB)

      2-تصفية الزيوت المعدنية

      3-معالجة زيوت الآيديبل edible oils

 

 سادساً:البوليمرات والراتنجات

      1-تنقية المياه من الفينول والكيتون والكحولات والانيلين

      2-فصل المواد الاروماتية عن المواد الاليفاتية

      3-أستخلاص البروتينات والانزيمات

      4-أزالة الالوان من العصائر

      5-أزالة العضويات عن بيروكسيد الهايدروجين     

 

أجهزة الامتزاز Adsorption Equipments

   تستعمل المواد الصلبة في أجهزة الآمتزاز الثابتة مع جريان متقطع للمادة الصلبة أو جريان مستمر للمادة الصلبة. والشائع أكثر هو أستعمال غرفة ثابتة (fixed bed) تعمل بوحدات متقطعة (batch) أو غرف للمواد الصلبة حيث تمر المواد المائعة من خلالها وبأعادة تنشيط دورية.

  يتكون النظام الكلي من وعاء ضغط  أو خزان مفتوح مع أنابيب مرافقة وصمامات وأجهزة سيطرة وأجهزة مساعدة لآتمام عملية التنشيط للمادة الصلبة . وتحوي أجهزة معالجة الغاز على نافخات (blowers) أو كابسات (compressors) . وتحوي أجهزة معالجة السوائل على مضخات مع اوعية حقن لآتمام العملية المستمرة.

 وعاء الآمتزاز Adsorber Vessel

تكون الطريقة المستعملة لعمليات أمتزاز (مائع – صلب) في اوعية عمودية اسطوانية مع وضع المادة الصلبة بشكل ثابت وبترتيب عشوائي للحشوات random packing .

  يجب أن تصمم اجهزة الامتزاز بالاخذ بنظر الاعتبار أنخفاض الضغط , أن فرق الضغط يؤثر او يحدد تصميم وعاء الامتزاز حيث عندما ينجز الامتزاز واعادة التنشيط تحت ضغط اعلى من الضغط الجوي فان وعاء الامتزاز يجب ان يصمم كوعاء ضغط (لاحظ الشكل أ ) ,وفي الجانب الآخر يكون الاختيار في تصنيع أوعية افقية حيث الجريان يكون قطريا (radial) عوضا عن ان يكون محوريا (axial) (لاحظ الشكل ب ).

adsorption vessel

الشكل أ
Adsorption & Ion Exchange
الشكل ( ب ) Adsorption & Ion Exchange

 ويجب أن يحوي جهاز الامتزاز على وسائل لاسناد المواد الصلبة المازة ووسائل للتأكد من التوزيع الجيد للمائع المراد معاملتها خلال الغرفة . ويمكن ان تكون مسند المادة الصلبة على شكل شبكة معدنية أو على شكل كرات سيراميكية خاملة .

عندما يتم توزيع الجريان مباشرة على طول غرفة المادة الصلبة فسوف تكون هنالك عدد قليل من التسهيلات الكبيرة للمادة الصلبة خلال الامتزاز ولمائع اعادة التنشيط خلال اعادة التنشيط . أن المائع الداخل خلال الغرفة من الفتحات (nozzles) يكون في سرعة كبيرة جدا من المعدل ويمكن ان يملك مكونات عزم غير متناسقة بسبب مجمع الصمامات للانابيب (manifold) . ان الوسائل البسيطة للسماح لاعادة توزيع الجريان عبر واجهة الغرفة هو بتطبيق او استعمال فراغ واسع فوق وتحت الغرفة الثابتة , والطريقة المكلفة هي نصب حاجز صفيحي مع وضعها بتناسق مع فتحات الدخول والخروج .

  ان الحاجز المثقب أو الصلب مصمم لكسر العزم القادم من المائع واعادة توزيعها لمنع ارتطامها المباشر بالمادة الصلبة , يجب تغطية الحواجز بعوارض لحجز الدقائق وذلك عند نصب مسند الغرفة المدرجة عند القعر , أو يمكن استعمال معدن فيه شق . الغرف المسطحة الافقية غالبا ماتملك مساحة جريان كبيرة والذي يحتاج الى فتحات (nozzles) دخول وخروج مضاعفة . يجب تصميم هذه الفتحات الجامعة في مجمع واحد (headers) بعناية لضمان الجريان المتوازن لكل فتحة (nozzles) . هنالك مدخل واحد في نظام السوائل الى الوعاء ويتفرع الى عدة انابيب وغالبا ماتكون مثقبة على طول الانبوب ( الشكل أ ) . غالبا ماتملك هذه الشبكة العنكبوتية وشجرة الميلاد ثقوبا ليست موضوعة على نحو منتظم ولكن موزعة لتجهيز جريان متساوي لمساحة الغرفة .

  على الرغم من كون فقدان الضغط المسموح مع نظام السوائل ليست بعامل مقيد , فان هنالك اعتبارات خاصة لنظام معالجة السوائل , ان اجهزة الامتزاز من نوع الكاربو ن الفعال والمستعملة في معالجة الماء وماء الفضلات مصممة ومبنية مستعملا نفس الاعتبارات المستعملة لازالة العكورة بالرمل والمرشحات المتعددة الطبقات , والغرفة النموذجية للكاربون موضحة في ( الشكل د ) , أن مثل اجهزة التلامس هذه للسوائل والتي تعمل في الضغوط العادية هي مجرد خزانات مفتوحة او احواض كونكريتية بتوزيع فائض بسيط للجريان (overflow weir) .

الشكل ( د)

 و( الشكل هـ ) يوصف مخطط جريان لنظام تجفيف بغرفتين وأعادة تنشيط من نوع TSA (سيتم شرحها لاحقا ) , مبينا فيها المعدات المساعدة المقترنة باعادة التنشيط .  يتم تسخين بعض من الغاز الجاف الناتج خارجيا وستعمل بشكل جريان عكسي لتسخين وطرد الماء من جهاز الامتزاز التي لايقوم بتجفيف المادة المغذية . يتم تبريد غاز اعادة التنشيط الرطبة المستنفذة , وتكثيف الماء الى الخارج , ثم يتم اعادة تدوير الغاز الى مادة التغذية للاستخلاص .

الشكل ( هـ) two – bed TSA system regeneration equipment

إعادة التنشيط Regeneration

 هنالك طريقتان رئيسيتان لآعادة تنشيط المادة الصلبة :-

  1.  الترجيح الحراري او بتغيير درجة الحرارة Thermal Swing Adsorption TSA         

وتشمل غرفة المادة المازة بواسطة غاز حار . يستعمل في  حالة المناخل الجزيئية  درجة  حرارة 200-300°C وحسب مكونات غاز التنشيط ونوع المناخل الجزيئية المستعملة , ويتم تجهيز الحرارة الى الغرفة بواسطة البخار أو الفرن . ويتطلب بعد ذلك غاز تطهير لحمل الجزيئات الممتزة .

  1. الترجيح بالضغط أو بتغيير الضغط النسبي Pressure Swing Adsorption PSA

تحدث عملية أعادة التنشيط في هذه الطريقة عند ضغط أقل بكثير من ضغط الامتزاز , فبتقليل الضغط الجزئي للمادة الممتزة تتم عكس عملية الامتزاز وبالتالي أعادة التنشيط وتحدث هذه العملية بثبوت درجة الحرارة .

أنتهى البحث

المصادر العربية

1.انتقال المادة في التطبيقات الهندسية / ترجمة د.فاخر فالح حسن ومصطفى محمد رضا الفائز / كلية الهندسة / جامعة البصرة / 1991 .

2. ملزمة الوحدات التشغيلية لاختصاص تقنية الغاز / السنة الثانية / أعداد : سوسن عزيز ,غالب محسن , رجاء يوسف / معهد التدريب النفطي / بغداد .

English References

  1. Adsorption, Ion Exchange & Catalysis, V.J.Inglezakis & S.G.Poulopoulos, 2007.
    2. Chemical Engineering, Volume (2) by Coulson & Richardson s, Fifth edition, 2002.
    3. Chemical Engineers Handbook .by Robert H.Perry.Don W.Green, 7 th edition McGraw Hill Companies, 1999.
    4. Encyclopedia of Chemical Technology, by KIRK-OTHMER, Volume 1,4 th edition ,1998.
    5. Principles of Unit Operation .By A.S.Foust, L.A.WENZEL.
    6. Introduction to Adsorption, Prof.Dr.-Ing.U.Nieken Institut fur chemische verfahrenstechnik, University Stuttgart, 2006.
    7. RHONE-POULENC CHIMIE FINE MOLECULAR SIEVES.
    8. Molecular Sieves, union carbide company.
    9. Natural Gas Dehydration by molecular sieve, FICRAT SHAWKAT, production department, north Gas Company, ministry of oil.
    10. Fixed Bed Plant for the Adsorption in the Gaseous Phase, User Manual, Didacta Company, Italia, Torino.
    11. Natural Gas Production Processing Transport, Robert N.Maddox, 1997, Institut François du Petrde Publications.

Natural Gas

مقدمة عن الغاز الطبيعي


الغاز الطبيعي واحد من أفضل مصادر الطاقة، وهو من أنواع الوقود الأحفورية كالزيت والفحم، والذي يكون غالباً مصاحباً للنفط تشكل في باطن الأرض من بقايا النباتات والحيوانات والجزيئات الحية التي عاشت قبل ملايين السنين. ويتفق الجيولوجيين والكيميائيين على أن النفط ينشأ من النباتات وبقايا الحيوانات التي تتراكم في على طول قاع البحر / البحيرة  .

مع الرواسب التي تشكل الصخور الرسوبية. أن العمليات التي يتم فيها تحويل المواد العضوية إلى البترول ليست مفهومة لحد الآن. ويعتقد أن العوامل التي تسهم في ذلك هو العوامل البكتيرية ، إجهاد القص ، بالأضافة الى الضغط والحرارة والتقطير الطبيعي في أعماق كبيرة ومن الممكن وجود عوامل محفزة بالأضافة الى الوقت.

والغاز الطبيعي یوجد في الطبیعة إما مع مكامن البترول أو منفردا. لقد ازداد الطلب على الغاز الطبیعي بشكل كبیر في الفترة الأخیرة بسبب نظافته وتعدد استخداماته ، كما أن حرقه بصورة صحیحة لا یؤدي إلى تلوث البیئة ، أي انه یحترق كاملا ولا یترك رمادا ، ولا یكون أول اوكسید الكاربون ، كما أن قیمته الحراریة حوالي (11000 – 12000) كیلو كالوري لكل كیلو غرام ، أي أنه أكبر بكثیر من القیم الحراریة لأنواع الوقود الاخرى مثل الخشب ( 4700–5100 ) كیلو كالوري لكل كیلو غرام ، الفحم الحجري (6000 -8000 ) كیلو كالوري لكل كغم ، والكیروسین ( 10000 ) كیلو كالوري لكل كغم ، اضافة الى ماسبق فأن اسعاره مستقرة نسبیا بالأضافة الى سھولة نقلة وتوزیعة بواسطة شبكة من الانابیب والى مسافات بعیدة.

لكن ھذا الوقود الغازي تترتب علیه مساوئ منھا صعوبة خزنه وتسربه من الاوعیة والانابیب الحاویة له والذي یؤدي إلى حوادث الانفجار والحرائق.

 

مقدمة عن الغاز الطبيعي:

الغاز الطبيعي واحد من أفضل مصادر الطاقة، وهو من أنواع الوقود الأحفورية كالزيت والفحم، والذي يكون غالباً مصاحباً للنفط تشكل في باطن الأرض من بقايا النباتات والحيوانات والجزيئات الحية التي عاشت قبل ملايين السنين.   ويتفق الجيولوجيين والكيميائيين على أن النفط ينشأ من النباتات وبقايا الحيوانات التي تتراكم في على طول قاع البحر / البحيرة  .

مع الرواسب التي تشكل الصخور الرسوبية. أن العمليات التي يتم فيها تحويل المواد العضوية إلى البترول ليست مفهومة لحد الآن. ويعتقد أن العوامل التي تسهم في ذلك هو العوامل البكتيرية ، إجهاد القص ، بالأضافة الى الضغط والحرارة والتقطير الطبيعي في أعماق كبيرة ومن الممكن وجود عوامل محفزة بالأضافة الى الوقت.

 

 عندما نتحدث عن الغاز الطبيعي فان وجود المیثان غیر الحیاتي یدحض الرأي القائل والسائد في جیولوجیا ألنفط من ان النفط والغاز الطبیعي في الارض ھو من اصل بایولوجي أو حیاتي. وعلى ھذا ایضا فان الكاربون الموجود في الھیدروكاربونات قد اشتق في الاصل من ثاني اوكسید الكاربون المتوفر في الجو وان الطاقة التي فصلت الكاربون عن الاوكسجین قد جاءت من ضوء الشمس بطریقة التحلیل الضوئي للنبات .ان اندثار قسم من ھذه المكونات العضویة قبل ان تصیبھا الاكسدة یمكن ان تكون مصدر للمواد الاولیة للنفط والغاز.

ولا مجال للشك بان ھذه العملیة قد ساھمت في تكوین القسم الاعظم من النفط الذي تم اكتشافه لحد الان . لقد بدا العمل بنظریة احتواء اعماق الارض على غیر الحیاتیة مع بدایة النظریات القائلة بان ھذه الھیدروكاربونات تكون الجزء الاعظم من الجزیئات العائمة الكاربونیة في النظام الشمسي .ویستدل على ان الكون یتالف في معظمه من الھیدروجین او ما یسمى بالكیمیاء الكونیة ان الارض وبقیة الكواكب في النظام الشمسي قد ترسبت وتكیفت منذ بدء الخلیقة بشكل غمامة مشبعة بالھیدروجین. كما ان معظم الكاربون الداخل في تكوین النیازك والذي یوفر الدلیل على التكوین الطبقي للكواكب یتألف من الھیدروكاربونات المتعددة تشبھ في بعض خواصھا الكیمیاویة قار النفط. ویعتقد ان ألأرض قد حصلت على الكثیر من الكاربون بشكل ھیدروكاربونات مماثلة. وان غلاف الارض او ما یسمى بجو الارض یحتفظ بمعظم ھذا الكاربون بشكل غاز المیثان .ویعتقد ان سبب ذلك یعود الى السنین الاولى في تكوین الارض وغلافھا .

وعن طریق عملیة التركیب الضوئي تم انتاج الاوكسجین الطلق وامتلاء الغلاف تدریجیا بما یحتویه الان من عنصر الاوكسجین الذي تتألف منه الان الھیدروكاربونات ،خاصة الوقود والطاقة الكیمیاویة لأن الاوكسجین ھو أحدى المكونات اللازمة لعملیة الاحتراق لھذا یتوفر في اي مكان من الغلاف الجوي.

لقد انطمرت الھیدروكاربونات بفعل الضغط العالي جدا والحرارة الملتھبة تحت الارض واخذت تطلق غاز المیثان كأحدى المكونات الاساسیة لھا. وینحو ھذا الغاز الذي یخرج من طبقات الارض مصاحبا مع غازات اخرى نحو ألارتفاع الى سطح الارض ویھاجر الى المناطق الرخوة في قشرة الارض تاركا الكتل الھائلة من الھیدروكاربونات وراءه . وحینما تتصل تلك المناطق المشبعة بغاز المیثان بمنطقة الانفجار البركاني تتم اكسدتھا الى ثاني اوكسید الكاربون (الاوكسجین المتحد مع الماء او احدى عناصر التاكسد في الصخور ) قبل ان یدخل غلاف الارض.

ویدخل معظم الكاربون الموجود في غاز المیثان المھاجر لسطح الارض الى غلافھا اما بشكل غاز المیثان مباشرة اوبشكل متأكسد اي ثاني اوكسید الكاربون, ویتم ترشیح معظم ثاني اوكسید الكاربون في المحیطات وتتم ازالته بھذه الوسیلة . اما الصخور المؤلفة لقشرة الارض فانھا تبقى محتویة على كمیات ھائلة من الكاربون وبشكل مادة الكلس او كاربونات الكالسیوم . 

ان ھذه الكمیات الھائلة الزائدة بأفراط من الكاربون یعتقد بانھا قد جاءت الى قشرة الارض من اعماقھا وبشكل غازات كاربونیة (اي غاز ثاني اوكسید الكاربون المتحد مع غاز المیثان( ولا یمكن الان التاكد على اجراء كل من الغازین بشكل منفصل ومن الاعتراضات التي تثار في بعض الاحیان حول وجود الھیدروكاربونات في باطن الارض انھا تتأكسد بفعل الضغط والحرارة الھائلة. الا ان مثل ھذه الاقاویل تفتقر الى سببین الاول ان الضغط الھائل في اي طبقة كانت تؤدي الى استقرار غاز المیثان ولا یؤدي الى عملیة الاكسدة . والثاني ھو ان توفر غاز الاوكسجین في الصخور البركانیة لا یعني انھ یؤكسد غاز المیثان حتى وان تكون له ھذه الخاصیة لان الصخور یجب ان تكون صخور مائیة . كما ان الغازات الطلیقة من فتحات الارض وقریبة من منطقة الأنفجار البركاني قد تتأكسد تماما وتأتي على البقیة من غاز الاوكسجین ویبقى غاز المیثان حرا طلیقا بكمیات كبیرة.

تحتوي الكثیر من الصخور الترسبیة على بقایا بایلوجیة او حیاتیة وأذا ما غمرت بالنفط غیر الحیاتي من الاسفل وتركت تتسرب به الالاف من السنین وتحت ضغوط متفاوتة ودرجات حرارة متغایرة یصبح النفط بالمادة البایلوجیة.

قد كتب البروفسور البریطاني سیر روبرت روبسون قائلا لایمكننا دحض نظریة ان النفط لا یؤلف في مكونات منتوجات عضویة متطورة ، كما ان الأقاویل حول اصل النفط تصلح في ھذا الخصوص ایضاً باضافات من منتوجات بایولوجي اخرى.

ورغم ان غاز المیثان یعتبر من الناحیة الكیمیاویة غازا غیر متفاعلا ، فانه یتبلمر اي یتحد الى مركب النفط الخام تحت ظروف ملائمة من الحرارة والضغط والفعل التحفزي (بضمنه الفعل الجرثومي ) .وعند حصول ھذه الحالة فان جریان غاز المیثان یزید وبشكل تدریجي وبطيء من المواد البایولوجیة ومكامنھا ویوسعھا الى احتیاطي نفطي ذو قیمة تجاریة . قد تكون ھذه العملیة غیر ناجحة ، وفي كل الاحوال فان الغاز یتسرب نحو سطح الارض ویستمر جریانه مع تعاقب الفترات الجیولوجیة ویعتبر اصل  الھایدروكاربونات المتوفرة بكمیات تجاریة في باطن الارض .

ان قابلیة الازدیاد الكیمیاوي المتراكم لھل مردود ایجابي حیث كلما ازدادت سعة المتراكم ارتفعت قابلیة الحصول على الغاز المتسرب الى السطح. ان ھذا التكوین البایولوجي یعطي السبب الى التساؤل حول بعض الحقول النفطیة ولماذا تكون واسعة عند مقارنتھا مع بقیة الحقول . ومن بین الالاف من الحقول النفطیة التجاریة تحتوي ٣٣ حقلا ( ٢٥ حقل منھا في الشرق الاوسط ) على نصف كمیات النفط الخام المكتشفة القابلة للاستخراج في العالم.

ولنبحث في موضوع تسرب غاز المیثان من باطن الارض .توجد الھایروكاربونات في القباب القشریة للارض وفي ألأحافیر لطبقات التكتونیة وحدودھا ویوجد المیثان بكمیات كبیرة في المیاه العائمة في باطن الھضاب الموجودة بین الطبقات.وعلى سبیل المثال تحتوي میاه البحر المیت الشدیدة الملوحة على غاز المیثان بنسبة تزید ١٠٠٠ مرة على ماتحتویه میاه البحر الاعتیادي. وفي المحیط الاطلسي او ما یسمى مرتفعات الاطلسي الشرقیة نجد نافورات الریشة تتناثر من قعر البحر على السواحل وتحتوي على كمیات ھائلة من غاز المیثان . اما في بحیرة( كیفو) في ساحل الافریقي الشرقي فأنھا تحتوي على ٥٠ ملیون طن من غاز المیثان المذاب في الماء ولا یعرف لھا اي اصل جرثومي معلوم . ونعتقد ان غاز المیثان في ھذه المیاه كلھا یتوفر ویتسرب من خلال التراكیب العمیقة للقشرة الارضیة.

ودلیل اخر على وجود ھذه الخواص وارتباطھا بالھیدروكاربونات الغیر حیاتیة ھو العلاقة بین مناطق النفط والغاز الرئیسیة في العالم والمناطق القدیمة والحدیثة التي تجري فیھا العملیات الزلزالیة . وغالبا ما تقع الحقول النفطیة بالقرب من التصدعات الجولوجیة النشطة او القدیمة كما توجد معظم الینابیع الصغیرة للنفط والغاز في المناطق الزلزالیة النشطة . واھم ھذه الانواع بالنسبة الى الغاز ھو ما یسمى البراكین الطینیة التي تعتبر بمثابة التلول تم بنآئھا نتیجة ألأنفجارات الغازیة العنیفة التي تحدث خلال فترات او بشكل متقطع ، ویتألف الغاز من ثاني اوكسید الكاربون في بعض الاحیان ویحتوي في الغالب على المیثان الخالص والصافي.

وتوجد البراكین الطینیة على وبالقرب من التصدعات الجیولوجیة وحدودھا . وفي المناطق ذات الحركات الزلزالیة النشطة یمكن حدوث ھزات ارضیة عنیفة خلال بضع ملایین من السنین ویعتقد البعض ان تصدع الصخور في ھذه المناطق یؤدي الى تسرب النفط والغاز في اوقات زمنیة قصیرة قیاسا على عمر الطبقة المحتویة علیھا . اما الحقیقة فأن الحقول النفطیة والغازیة لھا خواص مشابھة للمناطق المعرضة للزلزال . وھذا التشابه یدعونا الى الأعتقاد ان التصدعات العمیقة قد یتسرب منھا غاز المیثان وبشكل مستمر من اعماق الارض . وقد تؤدي ھذه الترسبات والھجرة المستمرة لغاز المیثان و الغازات الاخرى في التصدعات الجیولوجیة نحو السطح الى حصول الزلزال.

لایستطیع التكھن بحصول الزلزال بواسطة الآلآت فقط .وبعض الظواھر اصبحت معروفة من عصور غابرة . بحیث یدعونا ذلك للاعتقاد بان تلك الظواھر التي اصبحت شاھد عیان على وجود تسرب الغاز او غیره قد حصلت نتیجة للجریان المتزاید للغاز من خلال طبقات الارض . ومن بین الظواھر المكروسكوبیة ھو حصول اصوات انفجار خافت لمنطقة غیر معروفة وفي التصرف الغریب للحیوانات في تلك المناطق والتبدل الشاذ في درجات الحرارة والفورات الفسفوریة وانواع اللھب الخارجة من الارض وكذلك اضطراب جریان المیاه داخل ألأبار الارتوازیة.

ویمكن القول ان ھذه الظواھر تحصل نتیجة لأنعزال الغاز من خلال مخارج مسامیة واسعة للصخورالمسطحة والتي تتعرض الى ضغط متزاید قبل حصول الزلزال كما تظھر ھذه ألأصوات والفورات وغیرھا من الظواھر في مناطق متباعدة في آن واحد. وتشیر ایضا الى وجود الغاز.

 

 الغاز الطبيعي عبارة عن خليط من المواد الهيدروكربونية، مع كمية بسيطة من مركبات غير عضوية والتي تمثل مكونات النفط عالیة التطایر. ومركب لا لون له ولا شكل ولا رائحة. وكان قبل اكتشاف طرق استخدامه يحرق في الهواء للتخلص منه. يوجد الغاز الطبيعي إلى جانب النفط في المكامن الواقعة على أعماق تتراوح ما بين كيلومتر واحد وكيلومترين تحت سطح الأرض، كما يوجد وحده في أعماق أكبر من ذلك، ان المكونات الرئیسیة للغاز الطبیعي في الاحوال الاعتیادیة ( من حیث الحرارة والضغط ) عند أستخراجه من البئر تشمل المیثان والایثان وكمیات من البروبان والبیوتان والھكسان أما بشكل غازات أو ابخرة أما الشوائب الغازیة التي قد یحتویھا الغاز الطبیعي فھي النتروجین وثاني أوكسید الكاربون وكبریتید الھیدروجین واثار من الھیدروجین والاوكسجین وأوا اوكسید الكاربون وثاني اوكسید الكبریت  ومن أهم ميزات الغاز الطبيعي أنه وقود فاعل ومجدٍ اقتصادياً وأقل إضراراً بالبيئة. ويعد الغاز الطبيعي أسرع مصادر الطاقة الأولية نمواً في العالم خلال العقود الثلاثة الأخيرة، وذلك بسبب خصائصه ومزاياه.

وقد نمت صناعة الغاز الطبيعي في المملكة العربية السعودية نمواً كبيراً، وزاد الطلب عليها باطراد بدءاً من العام 1975م. وقد أصبحت المملكة العربية السعودية تحتل المركز الرابع في احتياطيات الغاز الطبيعي على مستوى العالم (بعد روسيا وإيران وقطر) باحتياطات مؤكدة تبلغ 235 تريليون قدم مكعب، بينما تعد اليوم من الدول العشر الأولى في إنتاجه. ومع انضمام مشروع تطوير الغاز الطبيعي والزيت في حرض إلى شبكة الغاز الرئيسية للبلاد تكون طاقة المعالجة العامة للمملكة العربية السعودية قد وصلت إلى حدود 9 مليارات قدم قد مكعب قياسي في اليوم.

استخداماته الأساسية :

تدعم صناعة الغاز الطبيعي اليوم عدداً من القطاعات الأساسية مثل البتروكيماويات، صناعة الصلب والأسمنت، توليد الطاقة، وتحلية المياه. 

ويتم توزيع غاز البيع على هذه القطاعات كالتالي:

 –  40% من هذا الاستهلاك يولّد الكهرباء.

 –  21% يستهلك في صنع البتروكيماويات، وقوداً ولقيماً لإنتاج اللدائن (البلاستيك) والمواد الكيميائية الصناعية التي تعد للتصدير.

 –  17% يستهلك كوقود لمحطات تحلية مياه البحر التي تعد أحد أهم مصادر مياه الشرب في البلاد، حيث تعد المملكة العربية السعودية واحدة من أكبر الدول في استهلاك الفرد لمياه الشرب في العالم.

 – 14% يستهلك لصناعة البترول، لا سيما في دعم شبكة الغاز الرئيسية ورفع طاقتها.

 –  8% يستهلك لصناعات أخرى مثل الصلب والأسمنت.

 وتسهم هذه القطاعات إسهاماً أساسياً في الاقتصاد السعودي، فهي تنتج دفقاً نقدياً يبلغ 25 مليار دولار أمريكي، وتساوي 15% من إجمالي الناتج المحلي في الاقتصاد السعودي، وتتيح 35 ألف فرصة عمل مباشرة و150 ألف فرصة عمل لها علاقة بالصناعة.

المفردات والمصطلحات الأساسية في صناعة الغاز الطبيعي

 الغاز المصاحب: هو غاز يصاحب إنتاج الزيت الخام في المكامن وينتج مع الزيت الخام، وتتوقف معدلات إنتاجه على معدلات إنتاج الزيت الخام.

 الغاز غير المصاحب؛ هو غاز ينتج من آبار الغاز العميقة بصورة مستقلة عن إنتاج الزيت الخام.

 الغاز الحامض والغاز الحلو؛ هو مجموعة الغازات السامة المؤلفة من كبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون الموجودة في الغاز المصاحب وغير المصاحب وتتم إزالتها من الغاز طريقة تسمى التحلية. أما الغاز الحلو فهو الذي لا يحتوي على مادة كبريتيد الهيدروجين السامة.

    وبشكل عام فأن الغاز الحامضي هو الغاز الذي یحوي على الغازات الحامضیة مثل ثاني أوكسيد الكاربون أو كبريتيد الهيدروجين أما الغاز الحلو فهو الغاز الخالي من الغازات الحامضية.

 الميثان؛ هو المكون الأخف والأوفر في الغاز الطبيعي ويستخدم إما كلقيم بتروكيماوي أو غاز وقود.

 الإيثان؛ المكون الثاني في الغاز الطبيعي، ويستخدم بصورة أساسية كلقيم بتروكيماوي وأحياناً كوقود.

 غاز البيع؛ هو غاز الوقود المستخدم في المملكة العربية السعودية وهو عبارة عن خليط من الميثان والإيثان، ويتم توزيعه إلى العملاء بواسطة شبكة غاز البيع.

 البروبان؛ المكون الثالث في الغاز الطبيعي، ويوجد بصورة طبيعية كغاز ولكن يمكن تحويله إلى سائل بالضغط والتبريد. ويستخدم البروبان داخل المملكة العربية السعودية كلقيم بتروكيماوي. ويتم تبريد الفائض منه وتصديره إلى الخارج كسائل.

 البيوتان؛ المكون الرابع في الغاز الطبيعي، ويوجد بصورة طبيعية كغاز يمكن تحويله إلى سائل بالضغط والتبريد. ويستخدم معظم غاز البوتان داخل المملكة العربية السعودية كلقيم بتروكيماوي. ويتم تبريد الفائض منه وتصديره إلى الخارج كسائل.

 غاز البترول السائل؛ هو خليط من البروبان والبوتان ويتم ضغطه وتسييله ثم تخزينه في اسطوانات غاز، ويستخدم بصورة أساسية في طبخ الطعام.

 الغاز الرطب Wet Gas  وهو الغاز الذي یحوي على كمیة عالیة نسبیا من البروبان والبیوتان والبنتان وسوائل ھیدروكاربونیة أخرى الى جانب المیثان والایثان.

 الغاز الجاف Dry gas الغاز الذي یتكون من المیثان والایثان بصورة رئیسیة ولا یحوي (اویحوي على كمیات قلیلة ) من الغازات الھیدروكاربونیة الاخرى.

 الغاز الطبيعي المسال Liquefied natural gas  ویتكون من المیثان والایثان وبالامكان تسییله بأستعمال الضغط والتبرید معا .

 غاز البترول المسال  خلیط من البروبان والبیوتان بصورة رئیسیة وبالأمكان تسییله بأستعمال الضغط الى حد 20 ضغط جوي وبدون تبرید.

 ويسمى ب Liquefied Petroleum Gas

 

. البنزين الطبيعي وهو السائل الهيدروكاربوني المستخلص من الغاز الطبيعي الرطب ويحتوي على البنتان والهكسان بصورة رئيسية 

 أستخدامات الغاز الطبيعي:

 

يعتبر الغاز الطبيعي أحد أهم مصادر الطاقة في العالم ، حيث بحرق قدم مكعب قياسي يتولد 700-1600 Btu من الحرارة أعتماداً على مكونات الغاز ، وقد شكّل الغاز الطبيعي حوالي 24% من مصادر الطاقة في الولايات المتحدة للأعوام من 2000-2002.

 

 مصادر الغاز الطبيعي

يمكن تصنيف الغازات الطبيعية بأنها الغاز الطبيعي التقليدي ،وهو الغاز الموجود في الطبقات الرملية للمكمن ، وغاز الميثان في المكامن المضغوطة جيولوجيا.

ويكون الغاز الطبيعي التقليدي أما غازاً مصاحباً أو غير مصاحب.

 

 ان مصادر الغاز الطبیعي تكون على نوعین:-

 1. الغاز الحر Free Gas ویوجد في حقول حرة تحت اعماق الارض ویكون على الاغلب من النوع الجاف أي یحتوي على الایثان والمیثان بصورة اساسیة.

 2. الغاز المصاحب Associated gas ویظھر مصاحب للبترول عند استخراجة من اعماق الارض ویفصل في محطات عزل الغاز (تثبیت النفط) .

المصادر:

 1. الغاز الطبيعي – تأليف خالد جبر حمد يوسف

 2. Natural Gas Engineering

Natural Gas Specifications

  المواصفات القياسية للغاز الطبيعي في السوق العالمية

يجب أن الغاز الطبيعي مطابقاً لمواصفات قياسية معينة ، والتي تم تحديدها من قبل المستهلكين وخاصة الحد الأعلى لمحتوى الغازات الحامضية Acidic gases والكبريت sulfur ، الأوكسجين وثاني أوكسيد الكربون ، بخار الماء ، والهيدروكربونات القابلة للتسييل. بالإضافة الى بعض المواصفات التي تتطلب الحد الأدنى مثل القيمة الحرارية.

أن أهم معيارين للمواصفات القياسية المطلوبة في السوق العالمية للغاز هي الحرارة والضغط ، حيث يتم قياس أغلب المواصفات القياسية تحت ظرفين قياسين من الحرارة والضغط وهما:

  1.    1. المقياس العالمي: في درجة 32̊ F وضغط 700 mmHg.

      2.     المقياس الصناعي للغاز الطبيعي: في درجة حرارة 60 ̊ F وضغط 14.7 psia.

وفقاً للمواصفات القياسية العالمية فأن الغاز المثالي سيكون كالآتي: 

   –  أن 1 gmole سيشغل 22.4 لتراً.

   –   أن 1 Kgmole سيشغل 22.4 متر مكعب.

   –   أن 1 Ibmole سيشغل 22.4 قدم مكعب.

 

      هذه المواصفات القياسية تكون كالآتي:

 – أن يكون الغاز خالياً من الرمل – الغبار – الشمع Wax – النفط الخام Crude Oil – الشوائب والملوثات ، أو أية مواد أخرى قد تجعله غير مجدي أقتصادياً ، أو قد يسبب الأضرار للأشخاص والمعدات .

 – أن تكون قيمته الحرارية 36 MJ/m3.

 – يجب أن لا تزيد نسب المواد التالية عن النسب المؤشرة أزائها: كبريتيد الهيدروجين ( 23 mg/m3 or 16.5 ppm v/v) – نسبة الكبريت الكلي 115 mg/m3   أما ثاني أوكسيد الكاربون 2% نسبة حجمية – بخار الماء 65 mg/m3 أو ما يعادل 88 ppm نسبة حجمية.

 – يجب أن لا يزيد محتوى الماء عن 4 Ib/MMscf .

 – يجب أن لا تزيد درجة حرارته عن 49°C

    ولكن ما هو تأثير وجود بعض الشوائب في الغاز الطبيعي؟

قبل الأجابة على هذا السؤال يجب أن نعرف أن الغاز الطبيعي يمر بعدة مراحل:

  1.     إزالة بخار الماء منه Dehydration.

  2.      إزالة الغازات الحامضية Acidic gases وهي  (H2S – CO2)

  3.     فصل الهيدروكربونات الثقيلة منه.

 

 تأثير بخار الماء:

وهو أحد الشوائب الشائعة في الغاز الطبيعي ، ولكن الحالة السائلة منه تكون أكثر ضرراً حيث أنها تسرّع من التآكل بوجود غاز H2S ، أما الهيدرات الصلبة فأنها تسبب أنسداد الصمامات والأنابيب.

تأثير غازي H2S و CO2:

كلاهما مضر وخاصة ً H2S الذي يسبب التسمم عند أحتراقه ، مما يؤدي الى تكون SO2 و SO3 وهما مصدر أزعاج للمستهلكين. أما غاز CO2 فيؤدي الى تقليل القيمة الحرارية للغاز.

الهيدروكربونات السائلة:

حيث أن وجودها غير مرغوب وخاصة ً في الغاز المستعمل كوقود في المشاعل Burners. بالأضافة الى أن هناك مشكلة جدية في التعامل مع تدفق ذي طورين : سائل وغاز.

 

المقال مترجم من كتاب GPSA 2005 “Gas Processors & Suppliers Association”