Пречистване на аминов газ от сероводород: принцип, ефективни варианти и инсталационни схеми

Природният газ, произведен от полетата за доставка до потребителя по тръбопроводите, съдържа серни съединения в различни пропорции. Ако те не бъдат елиминирани, агресивните вещества ще унищожат тръбопровода и ще направят арматурата неизползваема. В допълнение, токсините се отделят при изгарянето на замърсено синьо гориво.

За да се избегнат отрицателни последици, се извършва пречистване на аминов газ от сероводород. Това е най-лесният и евтин начин за отделяне на вредните компоненти от изкопаемите горива. Ще ви разкажем как протича процесът на отделяне на сярните включвания, как е подредена и работи пречиствателната станция.

Предназначение на обработката на изкопаеми горива

Газът е най-популярният вид гориво. Той привлича най-достъпната цена и причинява най-малко вреди на околната среда. Безспорните предимства включват простотата на контролиране на процеса на горене и възможността за осигуряване на всички етапи на обработка на горивото в процеса на получаване на топлинна енергия.

Природният газообразен вкаменелост обаче не се добива в чистата му форма, защото едновременно с извличането на газ от кладенеца се изпомпват свързани органични съединения. Най-често срещаният от тях е сероводород, чието съдържание варира от десети до десет или повече процента, в зависимост от полето.

Сероводородът е токсичен, вреден за околната среда, вреден за катализаторите, използвани при преработката на газ. Както вече отбелязахме, това органично съединение е изключително агресивно по отношение на стоманените тръби и металните клапани.

Естествено, разяжда частната система и газопровод, сероводородът води до изтичане на синьо гориво и крайно негативните, рискови ситуации, свързани с този факт. За да се защити потребителят, нездравословните съединения се отстраняват от състава на газообразното гориво, преди да бъде доставено на магистралата.

Според стандартите на сероводородните съединения газът, транспортиран през тръби, не може да надвишава 0,02 g / m³. Всъщност обаче има много повече. За да се постигне стойността, регулирана от GOST 5542-2014, е необходимо почистване.

Съществуващи методи за отделяне на сероводород

В допълнение към сероводорода, преобладаващ спрямо други примеси, в синьо гориво могат да се съдържат и други вредни съединения. Можете да намерите в него въглероден диоксид, леки меркаптани и въглероден сулфид. Но самият сероводород винаги ще надделее.

Заслужава да се отбележи, че е малко незначително съдържание на серни съединения в пречистено газообразно гориво. Цифрата на специфичния толеранс зависи от целта, за която се произвежда газта. Например, за производството на етиленоксид, общото съдържание на сяра трябва да бъде по-малко от 0,0001 mg / m³.

Избира се методът на почистване, като се фокусира върху желания резултат.

Всички съществуващи методи са разделени на две групи:

• Сорбция. Те се състоят в абсорбцията на сероводородни съединения чрез твърд (адсорбция) или течен (абсорбционен) реагент с последващо освобождаване на сяра или нейни производни. След това вредните примеси, извлечени от газовия състав, се изхвърлят или рециклират.
• Каталитичен. Те се състоят в окисляване или редукция на сероводород с превръщането му в елементарна сяра.Процесът се осъществява в присъствието на катализатори - вещества, които стимулират хода на химическа реакция.

Адсорбцията включва събиране на сероводород чрез концентрирането му върху повърхността на твърдо вещество. Най-често в процеса на адсорбция участват гранулирани материали на базата на активен въглен или железен оксид. Голямата специфична повърхност, характерна за зърната, допринася за максималното задържане на молекулите на сярата.

Всички методи за пречистване на синьото гориво са разделени на сорбционни и каталитични. Почистващото оборудване е ориентирано към принципа на работа на определена технология. Съществуват обаче инсталации, в които се комбинират няколко метода, поради които се извършва сложно почистване

Абсорбционната технология се характеризира с това, че газообразните примеси на сероводород се разтварят в активното течно вещество. В резултат газообразните замърсители преминават в течна фаза. Тогава избраните вредни компоненти се отстраняват чрез изпаряване, в противен случай десорбция, по този метод се отстраняват от реактивната течност.

Въпреки факта, че адсорбционната технология принадлежи към „сухите процеси“ и позволява фино пречистване на синьото гориво, абсорбцията най-често се използва за отстраняване на замърсители от природен газ. Събирането и елиминирането на сероводородни съединения с помощта на течни абсорбатори е по-изгодно и подходящо.

Най-популярният вид адсорбер е активен въглен, използван под формата на капсули или зърна. Повърхността на всеки елемент "абсорбира" сероводород и други органични примеси

Методите на абсорбция, използвани при пречистване на газ, са разделени в следните три групи:

• Chemical. Произвежда се с помощта на разтворители, които свободно реагират с киселинни замърсители на сероводород. Етаноламините или алканоламините имат най-високата абсорбционна способност сред химичните сорбенти.
• физически, Извършва се чрез физическо разтваряне на газообразен сероводород в течен абсорбер. Освен това, колкото по-високо е парциалното налягане на газообразния замърсител, толкова по-бърз е процесът на разтваряне. Тук като абсорбатор се използват метанол, пропилен карбонат и др.
• комбиниран, В смесената версия на извличането на сероводород са включени и двете технологии. Основната работа се извършва чрез абсорбция, а финото третично третиране се извършва от адсорбенти.

В продължение на половин век най-популярната и популярна технология за извличане и отстраняване на сероводород и въглеродна киселина от природни горива е химическото пречистване на газ с помощта на аминов сорбент, използван под формата на воден разтвор.

Сорбционните методи за почистване на природни горива се основават на способността на твърдите и течни вещества да реагират със сероводород и други органични примеси, като по този начин ги отделят от газа

Аминовата технология е по-подходяща за преработка на големи обеми газ, защото:

• Липса на дефицит. Реактивите винаги могат да бъдат закупени в обема, необходим за почистване.
• Приемливо абсорбиране. Амините се характеризират с висока абсорбционна способност. От всички използвани вещества, само те са в състояние да отстранят 99,9% сероводород от газ.
• Приоритетни характеристики. Водните аминови разтвори се отличават с най-приемливия вискозитет, плътността на парите, термичната и химическата стабилност, ниската топлинна способност. Техните характеристики осигуряват най-добрия ход на процеса на абсорбция.
• Няма токсичност на реактивни вещества. Това е важен аргумент, убедителен да прибягва конкретно до аминовия метод.
• Селективност. Качество, необходимо за селективно усвояване. Той осигурява възможността последователно провеждане на необходимите реакции в реда, необходим за оптимален резултат.

Етаноламините, използвани при провеждането на химични методи за почистване на газ от сероводород и въглероден диоксид, включват моноетаноламини (MEA), диетаноламини (DEA), триетаноламини (TEA). Освен това, вещества с префикси моно- и ди- се елиминират от газ и Н₂S и СО₂, Третият вариант обаче помага да се премахне само сероводородът.

При извършване на селективно почистване на синьо гориво се използват метилдиетаноламини (MDEA), дигликоламини (DHA) и диизопропаноламини (DIPA). Селективните абсорбенти се използват главно в чужбина.

Естествено, идеални абсорбенти, които отговарят на всички изисквания за почистване, преди да бъдат доставени в системата. газово отопление а доставката на друго оборудване все още не съществува. Всеки разтворител има някои предимства, заедно с минусите. Когато избират реактивно вещество, те просто определят най-подходящата от предложените серии.

Типичен принцип на инсталиране

Максимална абсорбция по отношение на Н₂S се характеризира с разтвор на моноетаноламин. Този реагент обаче има няколко значителни недостатъци. Характеризира се с доста високо налягане и способността за създаване на необратими съединения с въглероден оксид по време на работа на пречиствателния апарат на аминовия газ.

Първият минус се елиминира чрез промиване, в резултат на което аминовите пари частично се абсорбират. Втората е рядкост при преработката на полеви газове.

Концентрацията на воден разтвор на моноетаноламин се избира емпирично, въз основа на проведените изследвания се взема за пречистване на газ от определено поле. Изборът на процента реагент отчита неговата способност да издържа на агресивните ефекти на сероводорода върху металните компоненти на системата.

Стандартното абсорбиращо съдържание обикновено е в границите от 15 до 20%. Често обаче се случва концентрацията да се увеличи до 30% или да се намали до 10%, в зависимост от това колко висока трябва да бъде степента на пречистване. Т.е. с каква цел при нагряване или в производството на полимерни съединения ще се използва газ.

Обърнете внимание, че с увеличаване на концентрацията на аминови съединения корозивността на сероводорода намалява. Но трябва да вземем предвид, че в този случай консумацията на реагенти се увеличава. Следователно цената на пречистения търговски газ нараства.

Основното устройство на пречиствателната станция е абсорбатор на плоча или монтиран сорт. Това е вертикално ориентирана, външно наподобяваща епруветка, апарат с дюзи или плочи, разположени вътре. В долната му част има вход за подаване на смес от суров газ, в горната част има изход към скрубер.

Ако газът, който трябва да се почисти в инсталацията, е под достатъчно налягане, за да може реагентът да премине в топлообменника и след това в дестилационната колона, процесът протича без участието на помпа. Ако налягането не е достатъчно за процеса, отливът се стимулира чрез помпената техника

Потокът на газ след преминаване през входящия сепаратор се изпомпва в долната част на абсорбера. След това преминава през плочи или дюзи, разположени в средата на корпуса, върху които се установяват замърсители. Дюзите, напълно навлажнени с аминов разтвор, се разделят с решетки за равномерно разпределение на реагента.

Освен това, синьото гориво, почистено от примеси, се изпраща в скрубер. Това устройство може да бъде свързано в веригата за обработка след абсорбера или да се намира в горната му част.

Изработеният разтвор се стича по стените на абсорбатора и се изпраща към колоната за дестилация - стриптизер с бойлер. Там разтворът се пречиства от абсорбираните замърсители от изпарените вряща вода пари, за да се върне обратно в инсталацията.

Регенериран, т.е. от водородните сулфидни съединения разтворът се влива в топлообменника. В него течността се охлажда по време на прехвърлянето на топлина към следващата част от замърсения разтвор, след което се помпа в хладилника от помпата за пълно охлаждане и кондензация на пара.

Охладеният абсорбиращ разтвор отново се подава в абсорбера. Така реагентът циркулира през инсталацията. Парите му също се охлаждат и се пречистват от киселинни примеси, след което те попълват захранването с реагент.

Най-често се използват схеми за пречистване на газове с моноетаноламин и диетаноламин. Тези реагенти позволяват да се извлече не само сероводород, но и въглероден диоксид от състава на синьото гориво

Ако е необходимо да се извърши едновременно отстраняване на СО от преработения газ₂ и Н₂S, се извършва двуетапно почистване. Състои се в използването на два разтвора, които се различават по концентрация. Тази опция е по-икономична от едноетапното почистване.

Първо газообразното гориво се почиства със силен състав със съдържание на реагенти 25-35%. След това газът се обработва със слаб воден разтвор, в който активното вещество е само 5-12%. В резултат на това се извършва едновременно грубо и фино почистване с минимален дебит на разтвора и рационално използване на генерираната топлина.

Четири варианта за лечение с алконоламин

Алканоламините или амино алкохолите са вещества, съдържащи не само аминна група, но и хидрокси група.

Устройството и технологията за пречистване на природен газ с алканоламини се различават главно в метода на подаване на абсорбиращо вещество. Най-често при пречистване на газ се използват четири основни метода, като се използва този вид амин.

Първи начин, Той определя потока на активния разтвор в един поток отгоре. Цялото количество абсорбент се изпраща до горната плоча на инсталацията. Процесът на почистване протича при температурен фон, не по-висок от 40ºС.

Най-простият метод за почистване включва доставяне на активното решение в един поток. Тази техника се използва, ако има малко количество примеси в газа.

Тази техника обикновено се използва за незначително замърсяване със сероводородни съединения и въглероден диоксид. Общият топлинен ефект за производството на търговски газ в този случай, като правило, е нисък.

Втори начин, Тази опция за почистване се използва за високи нива на сероводородни съединения в газообразни горива.

Реактивният разтвор в този случай се подава в два потока. Първият, с обем от около 65-75% от общата маса, се изпраща до средата на инсталацията, вторият се доставя отгоре.

Аминовият разтвор тече надолу през плаките и среща нагоре потоци от газ, които се изпомпват върху дъното на абсорбиращата система. Преди сервиране разтворът се нагрява до не повече от 40 ° С, но по време на взаимодействието на газа с амина температурата се повишава значително.

За да се предотврати падането на ефективността на почистването поради повишаване на температурата, излишната топлина се отстранява заедно с разходния разтвор, наситен с сероводород. И в горната част на инсталацията потокът се охлажда с цел извличане на остатъчни киселинни компоненти заедно с кондензат.

Вторият и третият от описаните методи предопределят потока на абсорбиращия разтвор в два потока. В първия случай реагентът се доставя при същата температура, във втория - различен

Това е икономичен начин за намаляване на консумацията както на енергия, така и на активно решение. Допълнителното отопление не се извършва на нито един етап. По отношение на технологичната същност това е пречистване на две нива, което предоставя възможност с най-малка загуба да се подготви търговски газ за доставка на магистралата.

Трети начин, Той предполага доставката на абсорбатора към почистващата инсталация в два потока с различна температура. Методът се прилага, ако в допълнение към сероводорода и въглеродния диоксид има и CS в суровия газ₂и COS.

Преобладаващата част от абсорбера, приблизително 70-75%, се нагрява до 60-70 ° С, а останалата фракция само до 40 ° С. Потоците се подават в абсорбера по същия начин, както в описания по-горе случай: отгоре и в средата.

Образуването на зона с висока температура дава възможност за бързо и ефективно отстраняване на органични примеси от газовата маса в дъното на колоната за почистване. Отгоре въглеродният диоксид и сероводородът се утаяват с амин със стандартна температура.

Четвърти начин, Тази технология определя доставката на воден разтвор на амин в два потока с различна степен на регенерация. Тоест, единият се доставя нерафиниран, съдържащ включени сероводородни включения, вторият без тях.

Първият поток не може да се нарече напълно замърсен. Той съдържа само частично киселинни компоненти, тъй като някои от тях се отстраняват по време на охлаждане до + 50º / + 60ºC в топлообменника. Този поток от разтвора се взема от долната дюза на стриптизьора, охлажда се и се изпраща в средната част на колоната.

Със значително съдържание на сероводород и въглеродни компоненти в газообразни горива, почистването се извършва с два потока разтвор с различна степен на регенерация

Само частта от разтвора, която се изпомпва в горния сектор на инсталацията, преминава през дълбоко почистване. Температурата на този поток обикновено не надвишава 50 ° C. Тук се извършва фино почистване на газообразни горива. Този дизайн намалява разходите с най-малко 10% чрез намаляване на консумацията на пара.

Ясно е, че методът на почистване се избира въз основа на наличието на органични замърсители и икономическата приложимост. Във всеки случай разнообразие от технологии ви позволява да изберете най-добрия вариант. В същото устройство за обработка на аминния газ степента на пречистване може да бъде различна, като се получава синьо гориво с подходящите за работа газови котли, печки, характеристики на нагреватели.

Изводи и полезно видео по темата

Следващият видеоклип ще ви запознае със спецификата на извличането на сероводород от свързан газ, извлечен с нефт от нефтен кладенец:

Инсталацията за пречистване на синьо гориво от сероводород с производството на елементарна сяра за допълнителна обработка ще представи видеото:

Авторът на това видео ще ви разкаже как да се отървете от биогаз от сероводород у дома.

Изборът на метод за пречистване на газ е ориентиран основно към решаване на конкретен проблем. Художникът има два начина: да следва доказан модел или да предпочита нещо ново. Все пак основната насока трябва да бъде икономическата осъществимост при запазване на качеството и постигане на желаната степен на обработка.