خطوات معالجة الغاز الطبيعي

معالجة الغاز الطبيعي هي سلسلة من العمليات الإنتاجية التي تهدف إلى تنقية الغاز الطبيعي الخام بعد استخراجه من الآبار ورفعه إلى السطح باستخدام الزيوت، وبعد اكتمال المعالجة يشكل غاز الميثان الجزء الأكبر من محتوى الغاز الطبيعي، حيث تتغير خصائصه بشكل ملحوظ مقارنةً بالغاز الخام، وتقوم هذه العملية بإزالة الشوائب والملوثات مثل الكبريت والماء وثاني أكسيد الكربون، مما يجعل الغاز الطبيعي نظيفًا وآمنًا للاستخدام في القطاعات المختلفة، بما في ذلك التدفئة وتوليد الكهرباء والصناعات الكيماوية.

كيف تتم عملية معالجة الغاز الطبيعي؟

معالجة الغاز الطبيعي تتضمن عدة خطوات أساسية لضمان الحصول على منتج نقي وقابل للاستخدام :

فصل النفط والمتكثفات النفطية
فصل الماء
التجفيف باستخدام المواد الصلبة
فصل سوائل الغاز الطبيعي
تقنية الامتصاص
عملية التوسيع التوربيني المُبردة
تجزئة سوائل الغاز الطبيعي

كل مرحلة من هذه المراحل تهدف إلى ضمان جودة وأمان الغاز الطبيعي المستخدم.

شاهد فيديو .. تجفيف الغاز الطبيعي – أحد الخطوات الرئيسية لمعالجة الغاز الطبيعي

التكنولوجيا المستخدمة في معالجة الغاز الطبيعي

تطورت التكنولوجيا المستخدمة في معالجة الغاز الطبيعي بشكل كبير، مما أدى إلى تحسين كفاءة عمليات المعالجة وتقليل التكاليف، حيث يقدر أن تحسين التكنولوجيا قد خفض تكاليف معالجة الغاز بنسبة 15-25% خلال العقد الماضي، ومن هذه التقنيات التكنولوجية ما يلي:

أنظمة التبريد: تسهم في فصل الهيدروكربونات الثقيلة، ومنع تكوين الهيدرات، وضمان سلامة العملية الكاملة. تطورت هذه الأنظمة بشكل كبير بفضل الابتكارات التكنولوجية الحديثة، مما أدى إلى تحسين كفاءة المعالجة وتقليل التكاليف (التبريد باستخدام التمدد الجوي – أنظمة التبريد الميكانيكي – أنظمة التبريد العميق – التبريد باستخدام المبردات الطبيعية – أنظمة التبريد متعددة المراحل – أنظمة التبريد بالأغشية)
تقنيات أنظمة الامتصاص الكيميائي: أنظمة الامتصاص الكيميائي هي إحدى الطرق الرئيسية المستخدمة في معالجة الغاز الطبيعي لإزالة الشوائب مثل ثاني أكسيد الكربون (CO2)، وكبريتيد الهيدروجين (H2S)، والغازات الحمضية الأخرى، وتعتمد هذه الأنظمة على استخدام محاليل كيميائية لامتصاص هذه الغازات من مزيج الغاز الطبيعي قبل معالجته وأهم هذه التقنيات هي (الامتصاص باستخدام الأمينات – الامتصاص باستخدام المحاليل القلوية – الامتصاص باستخدام محاليل الأمونيا – الامتصاص باستخدام محاليل الجليكول – تقنيات الامتصاص الهجينة)
استخدام الأغشية لفصل الغازات: تعتمد هذه التقنية على استخدام مواد غشائية تسمح بمرور بعض الجزيئات الغازية دون غيرها، مما يتيح فصل مكونات الغاز الطبيعي مثل ثاني أكسيد الكربون، الميثان، النيتروجين، والهيدروكربونات الثقيلة، وانواعها (أغشية البوليمر – أغشية السيراميك – أغشية الكربون)، والأغشية توفر حلاً فعالاً للتخلص من ثاني أكسيد الكربون، النيتروجين وتساعد في استخلاص الهيدروكربونات الثقيلة.
تقنيات امتصاص الأمين لإزالة الغازات الحمضية: هي من أكثر الطرق شيوعًا لإزالة الغازات الحمضية، مثل ثاني أكسيد الكربون، وكبريتيد الهيدروجين من الغاز الطبيعي، تعتمد هذه التقنية على استخدام محاليل الأمينات التي تتفاعل كيميائيًا مع الغازات الحمضية وتفصلها عن مكونات الغاز الأخرى، وأنواعها (الأمينات الأولية مثل أحادي إيثانول أمين – الأمينات الثانوية مثل ثنائي إيثانول أمين – الأمينات الثلاثية مثل ميثيل دي إيثانول أمين)، وتستخدم هذه التقنية بشكل كبير في المنشآت الصناعية، وتتمتع بفعالية تصل إلى إزالة 98% من الشوائب.

تطورت تكنولوجيا معالجة الغاز الطبيعي بشكل كبير خلال العقود الأخيرة. وتشمل هذه التكنولوجيا هذه التطورات ساعدت في تحسين كفاءة معالجة الغاز وتقليل تكاليف الإنتاج.

كيف تعمل محطة معالجة الغاز الطبيعي؟

محطة معالجة الغاز الطبيعي تقوم بعملية تنقية الغاز الطبيعي من الشوائب والمكونات غير المرغوب فيها قبل أن يتم نقله إلى المستهلكين أو إلى منشآت المعالجة اللاحقة، تتضمن العملية عادةً الخطوات التالية:

التحليل والتقدير: يتم تحليل الغاز الطبيعي القادم من الآبار لتحديد تركيبه ونسبة الشوائب الموجودة فيه.
إزالة الشوائب: يشمل ذلك إزالة الماء، والغازات الحمضية مثل ثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين، والشوائب الصلبة. يستخدم في ذلك عدة طرق مثل استخدام أجهزة فصل الغاز والماء، وأجهزة الامتصاص، وأجهزة التبريد.
فصل المكونات: يتم فصل المكونات المختلفة للغاز الطبيعي مثل الميثان، والإيثان، والبروبان، والبيوتان، والبنزين. هذا يمكن أن يتم باستخدام طرق التقطير أو الامتصاص.
التخزين والنقل: بعد التنقية والفصل، يتم ضغط الغاز وتخزينه في خزانات لضمان نقله بفعالية إلى أماكن الاستهلاك أو الاستخدام النهائي.

كل محطة معالجة قد تستخدم تقنيات مختلفة حسب التركيب المحدد للغاز الطبيعي ومتطلبات المعالجة.

دور معالجة الغاز الطبيعي في الطاقة النظيفة

تشير بيانات البنك الدولي إلى أن الغاز الطبيعي يُطلق حوالي 50% أقل من انبعاثات الكربون مقارنة بالفحم، وفي عام 2022، ساهم الغاز الطبيعي في توليد 24% من الكهرباء عالميًا، ومن المتوقع أن يرتفع هذا الرقم إلى 30% بحلول عام 2030 مع زيادة الطلب العالمي على الطاقة النظيفة؛ لذلك فإن معالجة الغاز الطبيعي تساهم بشكل مباشر في توفير غاز نظيف وآمن للاستخدام، مما يعزز من دور الغاز الطبيعي كمصدر رئيسي للطاقة، فمن خلال معالجة الغاز، يتم تحسين كفاءته الحرارية وتقليل الآثار البيئية، مما يدعم دوره في التحول إلى الطاقة النظيفة.

التحديات في معالجة الغاز الطبيعي

التكاليف العالية: تُعد عملية معالجة الغاز الطبيعي مكلفة نظرًا لحاجتها إلى تقنيات متقدمة وبنية تحتية متطورة، حيث تشير الإحصاءات إلى أن إنشاء محطة معالجة غاز صغيرة قد يكلف بين 100-300 مليون دولار، في حين أن المحطات الكبيرة قد تصل تكلفتها إلى مليارات الدولارات. هذا يعزز أهمية الاستثمار في التقنيات المتقدمة لتحسين الكفاءة وتقليل النفقات.
التأثير البيئي: رغم أن الغاز الطبيعي أقل ضررًا من الفحم والنفط، إلا أن عمليات التكسير الهيدروليكي واستخراج الغاز قد تُسبب تلوث المياه الجوفية وتزيد من انبعاثات الميثان، ووفقًا للتقديرات البيئية، عمليات التكسير الهيدروليكي تُسبب انبعاثات ميثان تصل إلى 1-2% من إجمالي الإنتاج، وهو ما يُعتبر مشكلة كبيرة، حيث أن الميثان أكثر تأثيرًا في ظاهرة الاحتباس الحراري بـ 25 مرة مقارنة بثاني أكسيد الكربون
القضايا التقنية: التعامل مع الشوائب مثل الكبريت والزئبق يمكن أن يكون تحديًا تقنيًا، ويستلزم استخدام تقنيات متقدمة لحماية المعدات وتجنب تلف الأنابيب، ففي بعض الحقول يحتوي الغاز الطبيعي على شوائب زئبقية تتطلب إزالة مكلفة. فشل إزالة الزئبق قد يؤدي إلى تلف المعدات بما يُكلف مئات الملايين من الدولارات في الإصلاحات واستبدال المعدات.

المستقبل والتوقعات في معالجة الغاز الطبيعي

تشير التوقعات إلى أن الطلب العالمي على الغاز الطبيعي سيزداد بنسبة 20% بحلول عام 2040، ومن المنوقع أن تصل استثمارات تطوير البنية التحتية لمعالجة الغاز الطبيعي إلى حوالي 1.3 تريليون دولار عالميًا بحلول 2030، مع تخصيص جزء كبير من هذه الاستثمارات لتحسين تقنيات معالجة الغاز الطبيعي وتطوير البنية التحتية وتطور تقنيات المعالجة.

الاستثمار والاقتصاد في قطاع معالجة الغاز الطبيعي

يُعتبر معالجة الغاز الطبيعي مجالًا خصبًا للاستثمار بفضل الطلب المتزايد على الغاز الطبيعي، ومع تطورات التكنولوجيا والابتكارات في طرق المعالجة ستُفتح آفاقًا جديدة للاستثمار، خاصة في الدول التي تمتلك احتياطيات كبيرة من الغاز الطبيعي، على سبيل المثال، في الولايات المتحدة، يشكل الغاز الطبيعي أكثر من 10% من إجمالي الناتج المحلي من الطاقة، كما أن الدول الغنية بالموارد مثل قطر وروسيا تعتمد بشكل كبير على معالجة الغاز وتصديره، حيث تشكل صادرات الغاز الطبيعي 70% من عائدات الطاقة في قطر.

التحليل بالأرقام

الطلب العالمي: يزداد الطلب على الغاز الطبيعي بمتوسط 1.5% سنويًا، مما يجعله مصدرًا رئيسيًا للطاقة.
التكاليف: تختلف تكاليف معالجة الغاز الطبيعي من دولة لأخرى ولكن بشكل عام تتراوح بين 2-5 دولار لكل MMBtu.
الانبعاثات: تشير تقارير وكالة الطاقة الدولية إلى أن تقليل انبعاثات الميثان من قطاع الغاز يمكن أن يخفض الاحتباس الحراري بنسبة تصل إلى 10% خلال العقد القادم.
النمو الاقتصادي: يشهد قطاع الغاز الطبيعي معدل نمو يبلغ حوالي 5% سنويًا في الأسواق الناشئة مثل الهند والصين.

تساهم معالجة الغاز الطبيعي في تحسين جودة الغاز وضمان سلامته للاستخدامات المختلفة، وتعزيز دوره كمصدر طاقة نظيف وفعال، ومع تزايد الطلب العالمي على الغاز الطبيعي، تبرز الحاجة إلى تقنيات معالجة متقدمة للتعامل مع التحديات البيئية والتقنية ، تشير التقارير العالمية إلى أن الطلب على الغاز الطبيعي قد ارتفع بنسبة 3.4% سنويًا منذ عام 2010، و وصل الاستهلاك العالمي في عام 2023 إلى أكثر من 4,200 مليار متر مكعب، هذا النمو يعكس الدور الكبير للغاز الطبيعي في تلبية احتياجات الطاقة العالمية، لا سيما في البلدان الصناعية والنامية.