مقدمه:

گاز طبيعی مخلوطی از هيدروكربنهای C5,C4,C3,C2,C1 و ناخالصی های H2S,CO2,H2O می باشد. كه به طور طبيعی در مخازن زير زمينی يافت می شود . اين گاز به صورتهای مختلف در زير مخازن وجود دارد :

1. محلول در نفت خام
2. در زير كلاهكهای بالايی نفت خام
3. به شكل مستقل

نسبت گازهای حل شده در نفت در ميدان های نفتی مختلف ، متفاوت بوده و حتي ممكن است حين توليد از يك مخزن در طول زمان برداشت ، تغيير كند.
پالايش گاز شامل جداسازی ناخالصيها ، هيدروكربنهای مايع و نيز تفكيك هيدروكربنهای سبك می باشد.

گازها بعد از تفكيك بصورت های ذيل به بازار عرضه مي شوند :
الف – گاز طبيعی (Natural gas) با علامت اختصاری N.G
ب – گاز طبيعی فشرده (Compressed Natural gas) با علامت اختصاری C.N.G
ج – گاز طبيعی مايع (Liquid Natural gas) با علامت اختصاری L.N.G
د – گاز نفت مايع شده (Liquid petroleum gas) با علامت اختصاری L.P.G

چنانكه نسبت هيدروكربنهای مايع شدنی در گاز بالا باشد تركيبات سنگين تر از C4 كه شامل نفتای سبك می باشد بعنوان يك محصول به بازار عرضه می شود. در هر حال گاز طبيعی تحويلی به خطوط لوله شامل اتان و متان (عمدتا متان) می باشد. گاز نفتی مايع شامل C3 , C4 بوده كه در فصول مختلف سال درصد آن تغيير می كند.

عمليات پالايش :

عمليات پالايش گاز شامل دو قسمت می باشد :
1.  جداسازی ناخالصي ها و تفكيك هيدروكربنها
2.  بازيابی ناخالصی ها و موادی كه جهت جداسازی ناخالصی بكار می رود ، جهت استفاده مجدد آنها در امر پالايش گاز 

قسمت اول بصورت های ذيل امكان پذير است :
الف – جذب در مايع (Absorption)
ب – جذب در جامد (Adsorption)
ج – تبديل شيميايی

1. جذب در مايع (Absorption) :
اين روش مهمترين روش جداسازی ناخالصيها است و اكثر فرايندها بدين طريق انجام ميشود. مواد جذب شده ممكن است بطور فيزيكی در مايع حل شوند و يا واكنش شيميايی با آن صورت گيرد.
برجهای جذب بصورتهای Packed tower , Plote tower , Spray tower است.
Packed tower  بطور كلی اين نوع برجها در حالتی بكار مي رود كه مايع تمايل به ايجاد كف (Foem) داشته و نسبت دبی جريان مايع به گاز خيلی زياد باشد. ضمنا در مواردی كه افت فشار كم مورد نظر باشد . اين برجها برتری دارد . هزينه نصب و خوردگی نيز پايين است.
Plate tower  در اين برجها می توان با سرعت زياد گاز كار كرد. در نتيجه برج با قطر كمتری لازم است. اين برجها برای مايعات غير كف زا ، غير خورنده با ميزان دبی جريان كم مايع مناسب است.
 Spray tower  چنانكه افت فشار مهمترين مسئله باشد ، اين نوع برج برتر است.
2. جذب در جامد (Adsorption) :
در اين نوع برجها سطح تماس زياد است و بتدريج كه غلظت مواد در سطح جامد افزايش می يابد گراديان غلظت كم شده و راندمان جذب كم می شود.
3.  تبديل شيميايی :
در اين روش از راكتور كاتاليستي با بستر ثابت استفاده مي شود و محاسبات شامل مرحله های انتقال جرم تا سطح كاتاليست ، جذب كاتاليست و واكنش شيميايی از سطح كاتاليست است. بقيه محاسبات مانند برج جذب در مايع است.

پالايش گاز :
گاز توليد شده از چاه گاز و يا از دستگاه تفكيك كننده نفت و گاز ممكن است علاوه بر ناخالصی های ذكر شده دارای شن ريزه و گل رس نيز باشد. تنظيف كننده ها (Scrubbers) برای جدا كردن ذرات ناخالص بكار می رود . اين كار بصورت مكانيكی توسط سرند يا غربال و يا عبور گاز از روی مايعات انجام می شود.
گاز در مخازن طی ساليان متمادی مقداری بخار آب را در خود كه معادل فشار بخار آب در فشار و درجه حرارت مخزن است ، همراه دارد لذا مقدار آب همراه گاز بستگی به شرايط مخزن و تركيب اجزاء تشكيل دهنده گاز دارد. اگر دمای مخزن افزايش يابد يا فشار و جرم مولكولی گاز كاهش يابد مقدار آب همراه گاز زياد می شود. چنانكه دما يا فشار گاز تغيير كند باعث ميعان بخار آب مي شود . در چنين شرايطی بعضی از مواد مانند C4,C3,C2,C1 توليد كريستال جامد مي كند كه اصطلاحا هيدرات ناميده می شود . هر مولكول هيدروكربن با 6 يا 7 مولكول آب ايجاد باند مي كند. متان در درجه حرارت پايين تر از  5/21 درجه سانتی توليد CH4,5.6H2Oاتان در دمای 5/14 درجه سانتيگراد توليد C2H6,8.2H2O می نمايد. پروپان پايين تر از 5/5 درجه سانتی گراد ، با 17 مولكول آب ايزوبوتان 5/2 و نرمال بوتان در 1 درجه سانتی گراد توليد هيدرات می كند.
هيدرات بوجود آمده در خط لوله مانع عبور جريان گاز و گرفتگی لوله می شود. برای جلوگيری از ايجاد هيدرات در خط لوله می توان روشهای ذيل را بكار برد.
1. گرم كردن گاز
2. سرچاه عمل آبزدايی انجام شود
3. كم كردن فشار گاز
4. تزريق متانول به جريان گاز
گاز از چاهها و مناطق مختلف به وسيله سيستم جمع آوری به واحد مركزی پالايش برده مي شود. گوگرد موجود در گاز توسط دستگاههای شيرين كننده گرفته شده و اكثرا به عنوان محصول جانبی به بازار عرضه می شود . ساير تجهيزات خالص كننده نيز جهت گرفتن گازهايی كه دارای ارزش زيادی در بازار هستند مورد استفاده قرار ميگيرد. اين گازها شامل گاز نيتروژن ، دی اكسيد كربن و هليم         می باشد.
جداسازی هيدروژن سولفوره و دی اكسيد كربن :
فرايندهای آمين :


محلول برجهای جذب واحد آمين يكی از محلول های زير می باشد :

• منو اتانول آمين MEA
• دی اتانول آمين DEA
• تری اتانول آمين TEA
• دی ايزو پروپانول آمين DIPA فرمول شيميايی
• دی گليكول آمين  (نام تجاری DGA)

بجز TEA بقيه آمينها از نظر فرمول شيميايی پايدار می باشند و تا دمای بالاتر از نقطه جوش تجزيه نمی شوند.
مقايسه انواع آمينها :
الف – منو اتانول آمينMEA
فشار بخار آن از ساير آمين ها بيشتر است و با Carbony sulfide و Carbon disulfide بطور      irreversible  تركيب می شود و ايجاد ذرات جامد و باعث هدر رفتن آمين می شود. مقداری نيز به علت تبخير كم می شود كه اگر گاز شيرين شده با آب شستشو شود مساله تبخير آمين از بين می رود. MEA بيشترين جذب گازهای اسيدی را بر واحد وزن دارد چون جرم مولكولی آن از ساير آمين ها كمتر است. MEA مقدار گازهای اسيدی را براحتی تا 25/0 گرين می رساند. ( يك پوند معادل 7000 گرين است(