Oprensning af amingas fra hydrogensulfid: princip, effektive muligheder og installationsordninger

Den naturgas, der produceres fra markerne til levering til forbrugeren gennem rørledningerne indeholder svovlforbindelser i forskellige forhold. Hvis de ikke fjernes, vil aggressive stoffer ødelægge rørledningen og gøre fittings ubrugelig. Derudover frigives toksiner under forbrænding af forurenet blåt brændstof.

For at undgå negative konsekvenser udføres en aminegasrensning fra hydrogensulfid. Dette er den nemmeste og billigste måde at adskille skadelige komponenter fra fossile brændstoffer på. Vi fortæller dig, hvordan processen med adskillelse af svovlindeslutninger forekommer, hvordan behandlingsanlægget er arrangeret og fungerer.

Formål med behandling af fossilt brændsel

Gas er den mest populære type brændstof. Det tiltrækker den mest overkommelige pris og forårsager mindst mulig skade på miljøet. Ubestridelige fordele inkluderer enkelheden i at kontrollere forbrændingsprocessen og evnen til at sikre alle trin i brændstofbearbejdning i processen med at opnå termisk energi.

Naturligt gasformigt fossil udvindes dog ikke i sin rene form, fordi samtidigt med ekstraktion af gas fra brønden pumpes tilknyttede organiske forbindelser ud. Den mest almindelige af disse er hydrogensulfid, hvis indhold varierer fra tiendedele til ti eller flere procent, afhængigt af marken.

Hydrogensulfid er giftigt, miljøskadeligt, skadeligt for katalysatorer, der bruges til gasforarbejdning. Som vi allerede har bemærket, er denne organiske forbindelse ekstremt aggressiv med hensyn til stålrør og metalventiler.

Naturligt korroderende det private system og gas hoved, brint sulfid fører til lækager af blåt brændstof og de ekstremt negative, risikable situationer forbundet med dette faktum. For at beskytte forbrugeren fjernes usunde forbindelser fra sammensætningen af ​​det gasformige brændstof, før det leveres til motorvejen.

I henhold til standarderne for hydrogensulfidforbindelser kan gassen, der transporteres gennem rør, ikke overstige 0,02 g / m³. Men der er faktisk meget mere. For at opnå den værdi, der er reguleret af GOST 5542-2014, er rengøring påkrævet.

Eksisterende metoder til separering af hydrogensulfid

Ud over hydrogensulfid, der er fremherskende mod andre urenheder, kan andre skadelige forbindelser også indeholde i blåt brændstof. Du kan finde i det kuldioxid, lette mercaptaner og carbonsulfid. Men selve hydrogensulfid vil altid sejre.

Det er værd at bemærke, at noget ubetydeligt indhold af svovlforbindelser i oprenset gasformigt brændstof er acceptabelt. Det specifikke tolerancetal afhænger af det formål, som gassen produceres til. For eksempel skal produktionen af ​​ethylenoxid til det samlede svovlindhold være mindre end 0,0001 mg / m³.

Rengøringsmetoden vælges med fokus på det ønskede resultat.

Alle eksisterende metoder er opdelt i to grupper:

• Sorption. De består i absorption af hydrogensulfidforbindelser med et fast (adsorptions) eller flydende (absorptions) reagens med den efterfølgende frigivelse af svovl eller dets derivater. Derefter bortskaffes eller genanvendes skadelige urenheder, der ekstraheres fra gassammensætningen.
• Katalytisk. De består i oxidation eller reduktion af hydrogensulfid med dets omdannelse til elementært svovl.Processen implementeres i nærværelse af katalysatorer - stoffer, der stimulerer forløbet af en kemisk reaktion.

Adsorption involverer opsamlingen af ​​hydrogensulfid ved at koncentrere det på overfladen af ​​et fast stof. Oftest er granulære materialer baseret på aktivt kul eller jernoxid involveret i adsorptionsprocessen. Den store specifikke overfladekarakteristik for korn bidrager til den maksimale tilbageholdelse af svovlmolekyler.

Alle metoder til oprensning af blåt brændsel er opdelt i sorption og katalytisk. Rengøringsudstyret er orienteret efter princippet om drift af en bestemt teknologi. Der er dog installationer, hvor flere metoder kombineres, på grund af hvilken kompleks rengøring udføres

Absorptionsteknologien er kendetegnet ved, at luftformigt hydrogensulfid-urenheder opløses i det aktive flydende stof. Som et resultat passerer luftformige forurenende stoffer ind i væskefasen. Derefter fjernes de valgte skadelige komponenter ved fordampning, ellers desorption, ved denne metode fjernes de fra den reaktive væske.

På trods af det faktum, at adsorptionsteknologien hører til de ”tørre processer” og tillader fin oprensning af blåt brændstof, anvendes absorption ofte til fjernelse af forurenende stoffer fra naturgas. Opsamling og eliminering af hydrogensulfidforbindelser under anvendelse af flydende absorbere er mere rentabel og passende.

Den mest populære type adsorber er aktivt kul, der bruges i form af kapsler eller korn. Overfladen på hvert element "absorberer" hydrogensulfid og andre organiske urenheder

Absorptionsmetoderne anvendt ved gasoprensning er opdelt i følgende tre grupper:

• Chemical. Fremstillet ved hjælp af opløsningsmidler, der frit reagerer med svovlbrintesyreforurenende stoffer. Ethanolaminer eller alkanolaminer har den højeste absorptionskapacitet blandt kemiske sorbenter.
• fysisk. Udføres ved fysisk opløsning af gasformigt hydrogensulfid i en flydende absorber. Desuden, jo højere det partielle tryk af det gasformige forurenende stof, desto hurtigere er opløsningen. Methanol, propylencarbonat osv. Bruges her som en absorber.
• kombineret. I den blandede version af ekstraktionen af ​​hydrogensulfid er begge teknologier involveret. Hovedarbejdet udføres ved absorption, og fin tertiær behandling udføres af adsorbenter.

I et halvt århundrede har den mest populære og populære teknologi til ekstraktion og fjernelse af hydrogensulfid og kulsyre fra naturlige brændstoffer været den kemiske oprensning af gas ved hjælp af en aminsorbent anvendt i form af en vandig opløsning.

Sorptionsmetoder til rengøring af naturlige brændstoffer er baseret på faste og flydende stoffers evne til at reagere med hydrogensulfid og andre organiske urenheder og derved adskille dem fra gassen

Aminteknologi er mere velegnet til behandling af store mængder gas, fordi:

• Mangel på underskud. Reagenser kan altid købes i det volumen, der kræves til rengøring.
• Acceptabel absorption. Aminer er kendetegnet ved høj absorptionskapacitet. Af alle de anvendte stoffer er det kun de, der er i stand til at fjerne 99,9% brint sulfid fra gas.
• Prioritetsegenskaber. Vandige aminopløsninger er kendetegnet ved den mest acceptable viskositet, dampdensitet, termisk og kemisk stabilitet, lav varmekapacitet. Deres egenskaber giver det bedste forløb for absorptionsprocessen.
• Ingen giftighed af reaktive stoffer. Dette er et vigtigt argument, der overbeviser om specifikt at ty til amin-metoden.
• Selektivitet. Kvalitet krævet til selektiv absorption. Det giver mulighed for sekventielt at udføre de nødvendige reaktioner i den rækkefølge, der kræves for et optimalt resultat.

Ethanolaminer, der anvendes til udførelse af kemiske metoder til rensning af gas fra hydrogensulfid og carbondioxid, inkluderer monoethanolaminer (MEA), diethanolaminer (DEA), triethanolamines (TEA). Desuden fjernes stoffer med præfikser mono- og di- fra gas og H₂S og CO₂. Men den tredje mulighed hjælper kun med at fjerne hydrogensulfid.

Når der udføres selektiv rengøring af blåt brændstof, anvendes methyldiethanolamines (MDEA), diglycolamines (DHA) og diisopropanolamines (DIPA). Selektive absorbenter bruges hovedsageligt i udlandet.

Naturligtvis ideelle absorbenter, der opfylder alle rengøringsbehov, før de leveres til systemet. gasopvarmning og levering af andet udstyr findes endnu ikke. Hvert opløsningsmiddel har nogle fordele sammen med minuser. Når man vælger et reaktivt stof, bestemmer de simpelthen det bedst egnede af den foreslåede serie.

Typisk installationsprincip

Maksimal absorptionsevne med hensyn til H₂S er kendetegnet ved en opløsning af monoethanolamin. Imidlertid har dette reagens et par betydelige ulemper. Det er kendetegnet ved temmelig højt tryk og evnen til at skabe irreversible forbindelser med carbonmonoxid under driften af ​​amingasrensningsenheden.

Det første minus elimineres ved vask, hvilket resulterer i, at amindampen delvis absorberes. Det andet er sjældent i behandlingen af ​​markgasser.

Koncentrationen af ​​en vandig opløsning af monoethanolamin vælges empirisk, på grundlag af de gennemførte undersøgelser tages det for at rense gas fra et specifikt felt. Valget af procentdelen af ​​reagenset tager hensyn til dets evne til at modstå de aggressive virkninger af hydrogensulfid på systemets metallkomponenter.

Det absorberende standardindhold ligger sædvanligvis i området fra 15 til 20%. Dog sker det ofte, at koncentrationen øges til 30% eller reduceres til 10%, afhængigt af hvor høj grad af rensning skal være. dvs. til hvilket formål der anvendes gas til opvarmning eller produktion af polymerforbindelser.

Bemærk, at med en stigning i koncentrationen af ​​aminforbindelser falder korrosiviteten af ​​hydrogensulfid. Men vi må tage hensyn til, at reagensforbruget i dette tilfælde stiger. Derfor stiger omkostningerne ved renset kommerciel gas.

Behandlingsanlæggets hovedenhed er en absorber af en plade eller monteret sort. Dette er et lodret orienteret, eksternt ligner et reagensglas, et apparat med dyser eller plader placeret inde. I sin nedre del er der en indgang til levering af ubehandlet gasblanding, øverst er der en udgang til skrubber.

Hvis den gas, der skal rengøres i installationen, er under tilstrækkeligt pres til, at reagenset passerer ind i varmeveksleren og derefter ind i destillationskolonnen, sker processen uden deltagelse af en pumpe. Hvis trykket ikke er nok til processen, stimuleres udstrømningen ved hjælp af pumpeteknikken

Gasstrømmen, når den er passeret gennem indgangsseparatoren, pumpes ind i det nedre afsnit af absorberen. Derefter passerer den gennem plader eller dyser, der er placeret i midten af ​​huset, på hvilket forurenende stoffer lægger sig. Dyserne, fuldstændigt fugtet med en aminopløsning, adskilles ved gitre til ensartet fordeling af reagenset.

Endvidere sendes det blå brændstof, der er renset for urenheder, til skrubberen. Denne enhed kan tilsluttes i behandlingskredsløbet efter absorberen eller placeres i dens øvre del.

Den brugte opløsning flyder ned langs absorberens vægge og sendes til destillationssøjlen - en stripper med en kedel. Der renses opløsningen fra de absorberede forurenende stoffer med damperne, der frigøres med kogende vand, for at vende tilbage til installationen.

Regenereret, dvs. løsrevet af hydrogensulfidforbindelser strømmer opløsningen ind i varmeveksleren. I den afkøles væsken under overførsel af varme til den næste del af den forurenede opløsning, hvorefter den pumpes ind i køleskabet af pumpen for fuldstændig afkøling og kondensation af damp.

Den afkølede absorberende opløsning føres igen ind i absorberen. Så reagenset cirkulerer gennem installationen. Dampene afkøles og oprenses også fra sure urenheder, hvorefter de genopfylder reagensforsyningen.

Oftest anvendes gasrensningsordninger sammen med monoethanolamin og diethanolamin. Disse reagenser gør det muligt ikke kun at udtrække hydrogensulfid, men også carbondioxid fra sammensætningen af ​​blåt brændstof

Hvis det er nødvendigt at udføre samtidig fjernelse af CO fra den forarbejdede gas₂ og H₂S, to-trins rengøring udføres. Det består i brugen af ​​to opløsninger, der adskiller sig i koncentration. Denne indstilling er mere økonomisk end en-trins rengøring.

Først rengøres gasformigt brændstof med en stærk sammensætning med et reagensindhold på 25-35%. Derefter behandles gassen med en svag vandig opløsning, hvor det aktive stof kun er 5-12%. Som et resultat udføres både grov og fin rengøring med en minimal strømningshastighed for opløsningen og den rationelle anvendelse af den genererede varme.

Fire behandlingsmuligheder for alkonolamin

Alkanolaminer eller aminoalkoholer er stoffer, der ikke kun indeholder en amingruppe, men også en hydroxygruppe.

Apparatet og teknologien til oprensning af naturgas med alkanolaminer adskiller sig hovedsageligt i metoden til tilførsel af et absorberende stof. Oftest anvendes fire basale metoder til gasrensning ved anvendelse af denne type amin.

Første måde. Det bestemmer strømmen af ​​den aktive opløsning i en strøm ovenfra. Hele mængden af ​​absorberende stof sendes til den øverste plade af installationen. Rengøringsprocessen finder sted ved en temperaturbaggrund på højst 40ºС.

Den enkleste rengøringsmetode involverer levering af den aktive løsning i en enkelt strøm. Denne teknik anvendes, hvis der er en lille mængde urenheder i gassen.

Denne teknik anvendes normalt til mindre kontaminering med hydrogensulfidforbindelser og carbondioxid. Den samlede termiske virkning på produktionen af ​​kommerciel gas i dette tilfælde er som regel lav.

Anden vej. Denne rengøringsmulighed bruges til høje niveauer af hydrogensulfidforbindelser i gasformigt brændstof.

Den reaktive opløsning fødes i dette tilfælde i to strømme. Den første, med et volumen på ca. 65-75% af den samlede masse, sendes til midten af ​​installationen, den anden leveres ovenfra.

Aminopløsningen strømmer ned langs pladerne og møder opadgående gasstrømme, der pumpes på bundpladen i det absorberende system. Inden servering opvarmes opløsningen til højst 40 ° C, men under samspillet mellem gassen og aminen stiger temperaturen markant.

For at forhindre rengøringseffektiviteten i at falde på grund af temperaturstigningen fjernes overskydende varme sammen med den brugte opløsning mættet med hydrogensulfid. Og øverst på installationen afkøles strømmen for at udtrække resterende sure komponenter sammen med kondensat.

Den anden og tredje af de beskrevne metoder forudbestemmer strømmen af ​​den absorberende opløsning i to strømme. I det første tilfælde tilføres reagenset ved den samme temperatur, i det andet er det anderledes

Dette er en økonomisk måde at reducere forbruget af både energi og aktiv løsning på. Yderligere opvarmning udføres ikke på noget trin. Med hensyn til teknologisk essens er det en rensning på to niveauer, der giver det mindste tab mulighed for at forberede kommerciel gas til levering til motorvejen.

Tredje vej. Det antager levering af absorber til rengøringsanlægget i to strømme med forskellige temperaturer. Metoden anvendes, hvis der ud over hydrogensulfid og carbondioxid også er CS i rågassen₂og COS.

Den overvejende del af absorberen, ca. 70-75%, opvarmes til 60-70 ° C, og den resterende fraktion kun til 40 ° C. Strømme føres ind i absorberen på samme måde som i det ovenfor beskrevne tilfælde: ovenfra og i midten.

Dannelsen af ​​en zone med en høj temperatur gør det muligt hurtigt og effektivt at fjerne organiske urenheder fra gasmassen i bunden af ​​rensesøjlen. På toppen udfældes kuldioxid og hydrogensulfid med en amin med standardtemperatur.

Fjerde vej. Denne teknologi bestemmer tilførslen af ​​en vandig opløsning af amin i to strømme med forskellige regenereringsgrader. Det vil sige, den ene leveres uraffineret og indeholder hydrogensulfidindeslutninger, den anden uden dem.

Den første strøm kan ikke kaldes fuldstændigt forurenet. Det indeholder kun delvis sure komponenter, fordi nogle af dem fjernes under afkøling til + 50º / + 60ºC i varmeveksleren. Denne opløsningsstrøm tages fra den nederste dyse af stripperen, afkøles og sendes til den midterste del af søjlen.

Med et betydeligt indhold af hydrogensulfid og carbonbestanddele i gasformigt brændstof udføres rengøring med to opløsningsstrømme med forskellige regenereringsgrader

Kun den del af løsningen, der pumpes ind i den øverste del af installationen, gennemgår dyb rengøring. Temperaturen i denne strøm overstiger normalt ikke 50 ° C. Fin rengøring af gasformigt brændstof udføres her. Dette design reducerer omkostningerne med mindst 10% ved at reducere dampforbruget.

Det er klart, at rengøringsmetoden vælges baseret på tilstedeværelsen af ​​organiske forurenende stoffer og økonomisk gennemførlighed. Under alle omstændigheder giver forskellige teknologier mulighed for at vælge den bedste mulighed. På den samme behandlingsenhed for amingas kan rensningsgraden varieres, hvilket producerer blåt brændstof med de rigtige til arbejde gaskedler, komfurer, varmeapparater.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Følgende video vil gøre dig bekendt med detaljerne ved ekstraktion af hydrogensulfid fra tilknyttet gas ekstraheret med olie fra en oliebrønd:

Installationen af ​​rensning af blåt brændstof fra hydrogensulfid med produktion af elementært svovl til videre behandling vil præsentere videoen:

Forfatteren af ​​denne video vil fortælle dig, hvordan du slipper for biogas fra brint sulfid derhjemme.

Valget af gasrensningsmetode er primært rettet mod at løse et specifikt problem. Kunstneren har to måder: at følge et bevist mønster eller at foretrække noget nyt. Imidlertid bør den vigtigste retningslinje stadig være økonomisk gennemførlighed, mens kvaliteten opretholdes og den ønskede grad af forarbejdning opnås.