COATING AND LINER FOR HYDROGEN AND NATURAL GAS (H2-NG) BLENDED GAS NETWORK. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF (MS Thesis Report) MS Thesis report - Mohammed Sofian - g202103270.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 7 January 2025. Download (5MB)

Arabic Abstract

تغير المناخ هو التحدي الأكثر خطورة اليوم. استمرار انبعاثات الكربون من الصناعة ووسائل النقل وغيرها من أشكال الطاقة يستمر في تهديد المستقبل. تحاول الدول الصناعية بشكل ملح لتحقيق أهداف الحياد الكربوني بحلول عام 2050. ومن بين الاستراتيجيات التي تخضع للاعتبار، استخدام الهيدروجين في خطوط نقل الغاز الطبيعي، المعروف باسم مزج الهيدروجين مع الغاز الطبيعي (H2-NG)، قد نال اهتماماً كبيراً من الأوساط الأكاديمية والصناعية والهيئات الحكومية. تقوم هذه الدراسة بفحص الأداء التشغيلي لخط نقل الغاز الطبيعي (قولدفيلدز-Goldfields) باستخدام نسب مختلفة من الهيدروجين والغاز الطبيعي الحقيقي ((H2-NG (تصل إلى 80٪ هيدروجين) في برنامج المحاكاة PIPESIM. تم تحليل التغييرات في فقدان الضغط وخصائص الغاز الطبيعي بعد إضافة الهيدروجين (H2-NG) بشكل شامل. في الوقت نفسه، يستكشف البحث ملاءمة طلاء عضوي لأغراض مزدوجة: العمل كطلاء خارجي لتثبيط الاشتعال وانتقال الحرارة وكطلاء داخلي لتقليل معدل انتشار الغاز عبر الطلاء، خاصة بالنسبة للهيدروجين أو خليط الهيدروجين وغاز الميثان. تم تقييم التغيرات المحتملة في التركيب الكيميائي والهيكل الدقيق للطلاء تحت تأثير بيئة الهيدروجين أيضا. تم أيضا تقييم التغييرات في مقاومة الحريق للطلاء بعد غمره في بيئة ضغط وهيدروجين عاليين لتأكيد ملاءمته في خطوط الأنابيب الفعلية. تكشف نتائج المحاكاة أن إدخال الهيدروجين قلّل من فقدان الضغط ومن الاحتياجات الطاقية في محطات الضغط. زيادة محتوى الهيدروجين أدى إلى تحريك مخططات الطور (phase envelope) إلى ما لا نهاية وزاد من عامل الانضغاط (Z-factor) بينما قلل بشكل كبير من لزوجة وكثافة الغاز الطبيعي. على صعيد آخر، أظهر الطلاء بوليوريثين (PU) نتائج واعدة في مقاومة الحريق وحدَ من انتشار الغاز عبره مما يوفر حماية قصوى لمواد الأنابيب. كانت خصائص حماية الطلاء مماثلة بعد تعرضه للطقس الطبيعي لمدة عام، وشهر واحد من الغمر في بيئة الهيدروجين عند ضغط عال.

English Abstract

Climate change is the most pressing challenge faced today. Carbon emissions from industry, transport, and other forms of energy continue to threaten the future. Industrialized countries are desperately considering achieving carbon-neutral goals by 2050. Among the strategies under consideration, integrating hydrogen into natural gas streams, known as hydrogen blending with natural gas (H2-NG), has achieved substantial attention from academia, industry, and governmental bodies. This study investigates the operational performance of various H2-NG blends (up to 80% hydrogen) on the Goldfields Gas Pipeline, using real natural gas composition in PIPESIM software. Changes in pressure profiles and H2-NG blend characteristics were comprehensively analyzed. Simultaneously, the research explores the suitability of an organic coating for dual purposes: serving as an external coating for flame retardance and as an internal coating for reducing gas diffusion rates, particularly for hydrogen or hydrogen-methane blends. The possible changes in the chemical and microstructure of the coating under a hydrogen environment were also evaluated. The fire retardancy deviation of aged coating is also evaluated to confirm this coating's suitability in real transmission pipelines. Simulation findings reveal that the introduction of hydrogen lowers pressure losses and reduces power needs at compression stations. Higher hydrogen content shifts the phase envelope towards infinity and increases the compressibility factor, while significantly lowering viscosity and density. Alternatively, the in-house formulated polyurethane (PU) coating demonstrated promising results in terms of fire retardance and a slower gas diffusion rate. Coating protective properties were similar after natural weather exposure for 1 year and 1 month of aging in high-pressure hydrogen environment.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Research > Environment Petroleum
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering
Committee Advisor:	Haq, Md Bashirul
Committee Members:	Patil, Shirish and Gajbhiye, Rahul and Rahman, Mohammad
Depositing User:	MOHAMMED S KHALID (g202103270)
Date Deposited:	07 Jan 2024 11:06
Last Modified:	07 Jan 2024 11:06
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142752