Kwaśny Gaz

Najczystsze ze wszystkich paliw kopalnych, gaz ziemny, w znacznym stopniu przyczynia się do uniezależnienia energetycznego Stanów Zjednoczonych. Ponadto, jest bezpieczniejszy i łatwiejszy w przechowywaniu. Jest bardziej niezawodny w trudnych warunkach pogodowych niż energia elektryczna i niezwykle opłacalny. Mimo to, nie jest gotowy do użycia bezpośrednio po wydobyciu ze złóż. Najczęściej gaz ziemny jest zanieczyszczony „kwaśnym gazem”, co utrudnia jego transport i użytkowanie. Kwaśny gaz zazwyczaj występuje w postaci dwutlenku węgla (CO₂) i siarkowodoru (H₂S). Aby gaz ziemny był praktyczny, te kwaśne składniki muszą zostać w dużej mierze usunięte przed dystrybucją i użyciem.

Co sprawia, że gaz jest kwaśny?

Jak opisano, gaz ziemny nie powstaje w swoich skalnych złożach w pojedynkę. H₂S — nazywany również gazem bagiennym, gazem gnojowym i gazem ściekowym — jest wysoce łatwopalny i śmiertelnie trujący. Podobnie jak sam gaz ziemny, H₂S powstaje przez tysiąclecia z rozkładającej się materii roślinnej i zwierzęcej, która była poddana niezwykłemu ciepłu i ciśnieniu. CO₂ uniemożliwia efektywne i bezpieczne spalanie gazu ziemnego. Oba te gazy nazywane są również gazami kwaśnymi. Tak jak kwas może sprawić, że owoce stają się kwaśne, tak samo działa na gaz ziemny. Po wydobyciu kwaśnego gazu ziemnego, usunięcie tych związków musi być priorytetem.

Jakie szkody powodują te gazy?

Dwutlenek węgla obniża wartość opałową gazu ziemnego. Wartość opałowa to termin odnoszący się do ilości ciepła wydzielanego podczas spalania substancji. Krótko mówiąc, oznacza to, że trzeba będzie zużyć go więcej w porównaniu z gazem o wyższej wartości. Siarkowodór stwarza własne, unikalne problemy. Oprócz łatwopalności, H₂S jest toksycznym gazem, który może poparzyć skórę, powodować zapalenie spojówek i nagłą utratę przytomności. Ponadto, ten bardzo korozyjny gaz kwaśny będzie niszczył przewody, którymi się porusza, uniemożliwiając transport na długie dystanse. Nie trzeba dodawać, że jego usunięcie jest absolutnie konieczne.

Czy te kwaśne związki znajdują się w innych źródłach paliw?

Substancje te są obecne również w złożach ropy naftowej i węgla. Z tego samego powodu, dla którego gaz ziemny wymaga odsiarczania, ropa naftowa musi najpierw zostać oczyszczona z H₂S, zanim będzie możliwy globalny i kontynentalny transport tego towaru rynkowego. Amerykańska Federalna Komisja Regulacji Energetyki (FERC) w ostatnich latach poparła odrzucenie wszelkiej ropy naftowej zawierającej więcej niż pięć części na milion H₂S. Złoża węgla również zawierają siarkowodór. Wszechobecność w szybach kopalnianych i innych miejscach sprawia, że praca w takich warunkach jest niebezpieczna bez rygorystycznych protokołów bezpieczeństwa. Kopalnie drążone w skałach osadowych mają wyższe stężenia. Inne czynniki wpływające to pory w pokładach węgla i aktywność wód gruntowych.

Jak można ograniczyć szkodliwe gazy?

Biorąc pod uwagę szkody, jakie może wyrządzić kwaśny gaz, powinien być on przetwarzany stosunkowo blisko źródła. Z miejsca zbiórki gaz może być transportowany przewodami uzupełnionymi inhibitorem korozji. Ten system zbierania rurociągów służy do przemieszczania gazu z odwiertu do zakładu przetwarzania kwaśnego gazu. Aminy, czyli alkiloaminy, to pochodne amoniaku, do których H₂S ma szczególne powinowactwo. Absorbują siarkowodór, zanim gaz ziemny trafi do dalszego rafinowania.

Czy kwaśny gaz to czyste zło? Czy może jest użyteczny?

Po przeanalizowaniu toksyczności i korozyjności H₂S, trudno sobie wyobrazić, że może on mieć jakiekolwiek pozytywne zastosowanie. Jeśli jednak w procesie odsiarczania kwaśnego gazu obecna jest znacząca ilość siarki, dalsze rafinowanie może być warte wysiłku. Kwaśny gaz jest cięższy od tlenu. Kwaśny gaz ONI (tj. bez tlenu) jest cięższy, ponieważ zawiera również CO₂. Jeśli po obróbce aminami w kwaśnym gazie jest zbyt dużo dwutlenku węgla, utrudnia to wychwytywanie siarki. W takim przypadku pozostałość kwaśnego gazu ONI jest wstrzykiwana do wcześniej wyznaczonej podziemnej lokalizacji. Chroni to atmosferę przed tymi szkodliwymi związkami.