Purificació de gasos amins a partir de sulfur d'hidrogen: principi, opcions efectives i esquemes d'instal·lació

El gas natural produït en els camps de lliurament al consumidor a través de les canonades conté compostos de sofre en diferents proporcions. Si no s’eliminen, les substàncies agressives destruiran el conducte i inutilitzaran els accessoris. A més, s’alliberen toxines durant la combustió del combustible blau contaminat.

Per tal d’evitar conseqüències negatives, es realitza una depuració de gas amí a partir de sulfur d’hidrogen. Aquesta és la manera més fàcil i econòmica de separar els components nocius dels combustibles fòssils. Us expliquem com es produeix el procés de separació d’inclusions de sofre, com s’organitza i funciona la planta de tractament.

Finalitat del tractament de combustibles fòssils

El gas és el tipus de combustible més popular. Atreu el preu més assequible i causa el menor perjudici al medi ambient. Els avantatges indiscutibles inclouen la simplicitat de controlar el procés de combustió i la capacitat d’assegurar totes les etapes del processament de combustible en el procés d’obtenció d’energia tèrmica.

Tanmateix, el fòssil gasós natural no s’extreu en la seva forma pura, perquè simultàniament amb l'extracció de gas del pou, es bomben compostos orgànics associats. El més comú és el sulfur d'hidrogen, el contingut del qual varia des del dècim fins al deu o més per cent, depenent del camp.

El sulfur d'hidrogen és tòxic, nociu per al medi ambient, perjudicial per als catalitzadors utilitzats en el processament de gasos. Com ja hem apuntat, aquest compost orgànic és extremadament agressiu respecte a les canonades d’acer i les vàlvules metàl·liques.

Naturalment, corroint el sistema privat i principal de gas, el sulfur d'hidrogen provoca fuites de combustible blau i les situacions de risc extremadament negatives associades a aquest fet. Per protegir el consumidor, els compostos no saludables s'eliminen de la composició del combustible gasós abans de ser lliurat a la carretera.

D’acord amb els estàndards dels compostos de sulfur d’hidrogen, el gas transportat a través de canonades no pot superar els 0,02 g / m³. Tot i això, de fet n’hi ha molt més. Per assolir el valor regulat per GOST 5542-2014, cal netejar.

Mètodes existents per separar el sulfur d'hidrogen

A més del sulfur d'hidrogen que preval davant d'altres impureses, també es poden contenir altres compostos nocius al combustible blau. Podeu trobar-hi diòxid de carboni, mercaptans lleugers i sulfur de carboni. Però el mateix sulfur d'hidrogen prevaldrà sempre.

Val la pena assenyalar que és acceptable un contingut insignificant de compostos de sofre en combustible gasós purificat. La xifra de tolerància específica depèn de la finalitat per a la qual es produeixi el gas. Per exemple, per a la producció d’òxid d’etilè, el contingut total de sofre ha de ser inferior a 0,0001 mg / m³.

Es tria el mètode de neteja, centrat en el resultat desitjat.

Tots els mètodes existents es divideixen en dos grups:

• Sorption Consisteixen en l’absorció de composts de sulfur d’hidrogen per un reactiu sòlid (adsorció) o líquid (absorció) amb l’alliberació posterior de sofre o els seus derivats. Després d'això, es eliminen o es reciclen les impureses nocives extretes de la composició del gas.
• Catalític. Consisteixen en l’oxidació o reducció de sulfur d’hidrogen amb la seva conversió a sofre elemental.El procés s’implementa en presència de catalitzadors - substàncies que estimulen el curs d’una reacció química.

L’adsorció implica la recollida de sulfur d’hidrogen concentrant-lo a la superfície d’un sòlid. Molt sovint, en el procés d’adsorció participen materials granulars basats en carboni activat o òxid de ferro. La gran superfície específica característica dels grans contribueix a la màxima retenció de molècules de sofre.

Tots els mètodes de purificació del combustible blau es divideixen en sorbiment i catalítics. L’equip de neteja està orientat al principi de funcionament d’una determinada tecnologia. Tot i això, hi ha instal·lacions en què es combinen diversos mètodes, a causa dels quals es realitza una neteja complexa

La tecnologia d'absorció es caracteritza perquè es dissolen les impureses gasoses en sulfur d'hidrogen a la substància líquida activa. Com a resultat, els contaminants gasosos passen a la fase líquida. A continuació, els components nocius seleccionats s’eliminen per evaporació, en cas contrari, per desorció, mitjançant aquest mètode s’eliminen del líquid reactiu.

Tot i que la tecnologia d’adsorció pertany als “processos secs” i permet la purificació fina del combustible blau, l’absorció s’utilitza sovint en l’eliminació de contaminants del gas natural. La recollida i eliminació de compostos de sulfur d'hidrogen amb absorbidors de líquids és més rendible i adequada.

El tipus d'adsorber més popular és el carbó activat, usat en forma de càpsules o grans. La superfície de cada element "absorbeix" sulfur d'hidrogen i altres impureses orgàniques

Els mètodes d'absorció utilitzats en la depuració de gasos es divideixen en els tres grups següents:

• Química. Produït amb dissolvents que reaccionen lliurement amb contaminants àcids sulfurs d’hidrogen. L’etanolamines o alcanolamines tenen la capacitat d’absorció més elevada entre els sorbents químics.
• Físic. Es realitza mitjançant la dissolució física de sulfur d'hidrogen gasós en un absorbent de líquids. A més, com més gran és la pressió parcial del contaminant gasós, més ràpid és el procés de dissolució. Aquí es fan servir metanol, carbonat de propilè, etc.
• Combinats. En la versió mixta de l’extracció de sulfur d’hidrogen hi participen ambdues tecnologies. El principal treball es realitza mitjançant absorció i el tractament terciari fi es realitza mitjançant adsorbents.

Durant mig segle, la tecnologia més popular i popular d’extracció i eliminació de sulfur de hidrogen i àcid carbònic dels combustibles naturals ha estat la purificació química del gas mitjançant un sorbent d’amina utilitzat en forma de solució aquosa.

Els mètodes d'absorció per a la neteja de combustibles naturals es basen en la capacitat de les substàncies líquides i sòlides de reaccionar amb sulfur d'hidrogen i altres impureses orgàniques, separant-los del gas.

La tecnologia Amine és més adequada per processar grans volums de gas, perquè:

• Falta de dèficit. Els reactius sempre es poden comprar en el volum necessari per netejar.
• Absorció acceptable. Les amines es caracteritzen per una gran capacitat d’absorció. De totes les substàncies utilitzades, només són capaces d’eliminar el gas el 99,9% de sulfur d’hidrogen.
• Característiques prioritàries. Les solucions aquoses amines es distingeixen per la viscositat, la densitat de vapor, l’estabilitat tèrmica i química més acceptables, la baixa capacitat de calor. Les seves característiques proporcionen el millor curs del procés d’absorció.
• No hi ha toxicitat de substàncies reactives. Aquest és un argument important que convenç recórrer específicament al mètode amina.
• Selectivitat. Qualitat necessària per a l’absorció selectiva. Ofereix la possibilitat de dur a terme seqüencialment les reaccions necessàries en l’ordre requerit per obtenir un resultat òptim.

Els etanolamines utilitzats en la realització de mètodes químics per a la neteja de gas de sulfur d'hidrogen i diòxid de carboni inclouen monoetanolamines (MEA), dietanolamines (DEA), trietanolamines (TEA). A més, s'eliminen del gas i de les substàncies amb prefixos mono i di-₂S, i CO₂. Però la tercera opció ajuda a eliminar només sulfur de hidrogen.

Quan es realitza una neteja selectiva de combustible blau, s’utilitzen metildetanolamines (MDEA), digliccolamines (DHA) i diisopropanolamines (DIPA). Els absorbents selectius s’utilitzen principalment a l’estranger.

Els absorbents ideals, naturalment, que compleixen tots els requisits de neteja abans de ser lliurats al sistema. calefacció de gas i el subministrament d’altres equips encara no existeix. Cada dissolvent té alguns avantatges junt amb minuscules. A l’hora d’escollir una substància reactiva, simplement determinen la més adequada de la sèrie proposada.

Principi d’instal·lació típic

Absorbència màxima respecte a H₂S es caracteritza per una solució de monoetanolamina. Tot i això, aquest reactiu presenta un parell de desavantatges significatius. Es caracteritza per una pressió força alta i la capacitat de crear compostos irreversibles amb monòxid de carboni durant l’operació de la unitat de purificació de gas amí.

El primer minus s’elimina per rentat, a conseqüència del qual s’absorbeix parcialment el vapor d’amina. El segon és poc freqüent en el processament de gasos de camp.

La concentració de la solució aquosa de monoetanolamina es selecciona empíricament, a partir dels estudis realitzats per netejar gas d’un camp específic. La selecció del percentatge de reactiu té en compte la seva capacitat de suportar els efectes agressius del sulfur d'hidrogen sobre els components metàl·lics del sistema.

El contingut absorbent estàndard sol estar entre el 15 i el 20%. Tot i això, sovint passa que la concentració s’incrementa al 30% o es redueix al 10%, depenent del grau de purificació. I.e. amb quina finalitat s’utilitzarà gas, en escalfar o en la producció de compostos polimèrics.

Tingueu en compte que amb un augment de la concentració de compostos d'amina, disminueix la corrosivitat del sulfur d'hidrogen. Però hem de tenir en compte que, en aquest cas, augmenta el consum de reactius. En conseqüència, augmenta el cost del gas comercial purificat.

La unitat principal de la planta de tractament és un amortidor d’una placa o varietat muntada. Es tracta d’un aparell orientat verticalment, semblant externament a un tub d’assaig, un aparell amb broquets o plaques situades al seu interior. A la seva part inferior hi ha una entrada per al subministrament de mescla de gasos no tractats, a la part superior hi ha una sortida al fregador.

Si el gas que s'ha de netejar a la instal·lació es troba a una pressió suficient perquè el reactiu passi a l'intercanviador de calor i després a la columna de destil·lació, el procés es produeix sense la participació d'una bomba. Si la pressió no és suficient per al procés, la sortida del flux s’estimula mitjançant la tècnica de bombament

El flux de gas després de passar pel separador d’entrada es bombeja a la secció inferior de l’absorbidor. Després passa per plaques o broquets situats al centre de la carcassa, sobre els quals s’instal·len contaminants. Els broquets, completament humitejats amb una solució amina, estan separats per reixes per distribuir uniformement el reactiu.

A més, el combustible blau netejat d’impureses s’envia a la fregadora. Aquest dispositiu es pot connectar al circuit de processament després de l’absorbidor o situar-lo a la seva part superior.

La solució gastada flueix per les parets de l’absorbidor i s’envia a la columna de destil·lació: un stripper amb una caldera. Allà, la solució es purifica dels contaminants absorbits pels vapors alliberats per aigua bullent per tornar a la instal·lació.

Regenerada, és a dir. lliures dels compostos sulfurs d’hidrogen, la solució surt a l’intercanviador de calor. En ell, el líquid es refreda durant la transferència de calor a la següent porció de la solució contaminada, després de la qual cosa és bombada al refrigerador per la bomba per refredar completament i condensar el vapor.

La solució absorbent refredada s'introdueix de nou a l'absorbeix. Així, el reactiu circula per la instal·lació. Els seus vapors també es refreden i es purifiquen d’impureses àcides, després de la qual cosa reomplen el subministrament de reactiu.

Sovint, s’utilitzen esquemes de purificació de gasos amb monoetanolamina i dietanolamina. Aquests reactius permeten extreure no només sulfur de hidrogen, sinó també diòxid de carboni de la composició del combustible blau

Si cal dur a terme l’eliminació simultània de CO del gas processat₂ i H₂S, es realitza una neteja en dues etapes. Consisteix en l’ús de dues solucions que es diferencien en concentració. Aquesta opció és més econòmica que la neteja en un sol pis.

Primer, es neteja el combustible gasós amb una composició forta amb un contingut de reactiu del 25-35%. A continuació, es tracta el gas amb una solució aquosa feble, en la qual la substància activa és només del 5-12%. Com a resultat, es realitza una neteja gruixuda i fina amb un cabal mínim de la solució i l’ús racional de la calor generada.

Quatre opcions de tractament amb alkonolamina

Els alcanolamines o aminoalcohols són substàncies que contenen no només un grup amina, sinó també un grup hidroxi.

L’aparell i la tecnologia per purificar el gas natural amb alcanolamines difereixen principalment pel mètode d’abastir una substància absorbent. Molt sovint es fan servir quatre mètodes bàsics en la purificació de gasos utilitzant aquest tipus d’amina.

Primera via. Determina el flux de la solució activa en un corrent des de dalt. Tota la quantitat d’absorbent s’envia a la placa superior de la instal·lació. El procés de neteja es produeix a un fons de temperatura no superior a 40ºС.

El mètode de neteja més senzill consisteix a subministrar la solució activa en un sol flux. Aquesta tècnica s’utilitza si hi ha una petita quantitat d’impureses al gas.

Aquesta tècnica s’utilitza generalment per a contaminació menor amb compostos de sulfur d’hidrogen i diòxid de carboni. L’efecte tèrmic total per a la producció de gas comercial en aquest cas, per regla general, és baix.

Segona via. Aquesta opció de neteja s'utilitza per a alts nivells de compostos de sulfur d'hidrogen en combustibles gasosos.

La solució reactiva en aquest cas s’alimenta en dos corrents. El primer, amb un volum aproximat del 65-75% de la massa total, s’envia a la meitat de la instal·lació, el segon s’entrega des de dalt.

La solució amina baixa per les plaques i es troba amb els fluxos de gas ascendents que es bomben a la placa inferior del sistema absorbent. Abans de servir, la solució s’escalfa a no més de 40 ° C, però durant la interacció del gas amb l’amina, la temperatura augmenta significativament.

Per tal d’evitar que l’eficiència de neteja caigui a causa de l’augment de la temperatura, s’elimina l’excés de calor juntament amb la solució gastada saturada de sulfur d’hidrogen. I a la part superior de la instal·lació, el corrent es refreda per tal d’extreure components àcids residuals juntament amb condensats.

El segon i el tercer dels mètodes descrits predeterminen el flux de la solució absorbent en dos corrents. En el primer cas, el reactiu es subministra a la mateixa temperatura, i en el segon, és diferent

Aquesta és una manera econòmica de reduir el consum tant d’energia com de solució activa. La calefacció addicional no es realitza en cap moment. En termes d’essència tecnològica, es tracta d’una purificació a dos nivells, que proporciona l’oportunitat amb la menor pèrdua de preparar gas comercial per al subministrament a l’autopista.

Tercera via. Suposa el subministrament de l’absorbidor a la planta de neteja en dos corrents de temperatures diferents. El mètode s'aplica si, a més del sulfur d'hidrogen i el diòxid de carboni, també hi ha CS al gas brut₂, i COS.

La part predominant de l’absorbeix, aproximadament el 70-75%, s’escalfa a 60-70 ° C, i la fracció restant només a 40 ° C. Els fluxos s’introdueixen a l’amortidor de la mateixa manera que en el cas descrit anteriorment: des de dalt i cap al mig.

La formació d’una zona amb alta temperatura permet eliminar ràpidament i eficaç les impureses orgàniques de la massa de gas que hi ha a la part inferior de la columna de neteja. A la part superior, el diòxid de carboni i el sulfur d'hidrogen es precipiten amb una amina de temperatura estàndard.

Quart camí. Aquesta tecnologia determina el subministrament d’una solució aquosa d’amina en dos corrents amb diferents graus de regeneració. És a dir, que se subministra sense definir, que conté inclusions de sulfur d'hidrogen, la segona sense elles.

El primer flux no es pot anomenar completament contaminat. Només conté components àcids, ja que alguns s’eliminen durant el refredament fins a + 50º / + 60ºC a l’intercanviador de calor. Aquest flux de solució es pren de la boquilla inferior del stripper, es refreda i s’envia a la part mitjana de la columna.

Amb un contingut significatiu de sulfur d'hidrogen i components de carboni en combustibles gasosos, la neteja es realitza amb dos corrents de solució amb diferents graus de regeneració

Només la part de la solució que es bombeja al sector superior de la instal·lació passa per una neteja profunda. La temperatura d’aquest corrent no sol superar els 50 ºC. Aquí es realitza una neteja fina de combustibles gasosos. Aquest disseny redueix els costos com a mínim en un 10% reduint el consum de vapor.

És clar que el mètode de neteja es tria en funció de la presència de contaminants orgànics i la viabilitat econòmica. En qualsevol cas, una varietat de tecnologies permet triar la millor opció. A la mateixa unitat de tractament de gas amí, es pot variar el grau de purificació, produint combustible blau amb els adequats per al treball calderes de gas, estufes, característiques dels escalfadors.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

El següent vídeo us familiaritzarà amb les característiques d’extreure sulfur de hidrogen a partir del gas associat extret amb el petroli d’un pou de petroli:

El vídeo: la instal·lació de purificació de combustible blau a partir de sulfur d'hidrogen amb la producció de sofre elemental per a processaments posteriors:

L’autor d’aquest vídeo us explicarà com desfer-se del biogàs del sulfur d’hidrogen a casa.

L'elecció del mètode de purificació de gas està orientada principalment a resoldre un problema específic. L’artista té dues maneres: seguir un patró provat o preferir alguna cosa nova. No obstant això, la directriu principal encara hauria de ser la viabilitat econòmica mantenint la qualitat i obtenint el grau de processament desitjat.