Pročišćavanje aminskog plina iz sumporovodika: načelo, učinkovite mogućnosti i instalacijske sheme

Prirodni plin proizveden iz polja za isporuku potrošaču plinovodima sadrži sumporne spojeve u različitim omjerima. Ako se ne eliminiraju, agresivne tvari uništit će cjevovod i učiniti fitinge neupotrebljivim. Pored toga, toksini se oslobađaju tijekom izgaranja zagađenog plavog goriva.

Kako bi se izbjegle negativne posljedice, provodi se pročišćavanje aminskog plina iz sumporovodika. To je najlakši i najjeftiniji način odvajanja štetnih sastojaka od fosilnih goriva. Reći ćemo vam kako se odvija postupak razdvajanja sumpornih inkluzija, kako je postrojenje za pročišćavanje uređeno i djeluje.

Svrha obrade fosilnih goriva

Plin je najpopularnija vrsta goriva. Privlači najpovoljniju cijenu i nanosi najmanje štete okolišu. Neosporne prednosti uključuju jednostavnost upravljanja procesom izgaranja i mogućnost osiguranja svih faza prerade goriva u procesu dobivanja toplinske energije.

Međutim, prirodni plinoviti fosil ne izvlači se u svom čistom obliku, jer istodobno s ekstrakcijom plina iz bušotine ispumpavaju se povezani organski spojevi. Najčešći od njih je sumporovodik, čiji sadržaj varira od desetine do deset i više posto, ovisno o polju.

Vodikov sulfid je toksičan, štetan za okoliš, štetan za katalizatore koji se koriste u preradi plina. Kao što smo već napomenuli, ovaj organski spoj izrazito je agresivan u odnosu na čelične cijevi i metalne ventile.

Naravno, korodira privatni sustav i plin glavni, sumporovodik dovodi do curenja plavog goriva i krajnje negativnih, rizičnih situacija povezanih s tom činjenicom. Da bi zaštitili potrošača, nezdravi spojevi uklanjaju se iz sastava plinovitog goriva prije nego što se dovedu na autocestu.

Prema standardima spojeva sumporovodika, plin koji se transportira kroz cijevi ne može prelaziti 0,02 g / m³. Međutim, u stvari postoji puno više. Da bi se postigla vrijednost regulirana GOST 5542-2014, potrebno je čišćenje.

Postojeće metode za odvajanje vodikovog sulfida

Pored sumporovodika koji prevladava nad ostalim nečistoćama, u plavom gorivu mogu se nalaziti i drugi štetni spojevi. U njemu možete pronaći ugljični dioksid, lake merkaptane i ugljični sulfid. Ali sam vodikov sulfid uvijek će prevladati.

Vrijedno je napomenuti da je neki neznatan sadržaj sumpornih spojeva u pročišćenom plinovitom gorivu prihvatljiv. Specifična vrijednost tolerancije ovisi o svrsi za koju se proizvodi plin. Na primjer, za proizvodnju etilen oksida, ukupni sadržaj sumpora trebao bi biti manji od 0,0001 mg / m³.

Odabrana je metoda čišćenja, s naglaskom na željeni rezultat.

Sve postojeće metode podijeljene su u dvije skupine:

• Sorpcija. Sastoji se u apsorpciji sumporovodikovih spojeva krutim (adsorpcijskim) ili tekućim (apsorpcijskim) reagensom s naknadnim oslobađanjem sumpora ili njegovih derivata. Nakon toga, štetne nečistoće izvučene iz sastava plina odlažu se ili recikliraju.
• Katalitički. Sastoji se u oksidaciji ili redukciji sumporovodika s njegovom pretvorbom u elementarni sumpor.Postupak se provodi u prisutnosti katalizatora - tvari koje potiču tijek kemijske reakcije.

Adsorpcija uključuje skupljanje sumporovodika koncentriranjem na površinu krutine. Najčešće su u procesu adsorpcije uključeni granulirani materijali na bazi aktivnog ugljena ili željezovog oksida. Velika specifična površina karakteristična za žitarice doprinosi maksimalnom zadržavanju molekula sumpora.

Sve metode pročišćavanja plavog goriva dijele se na sorpcijske i katalitičke. Oprema za čišćenje orijentirana je na princip rada određene tehnologije. Međutim, postoje instalacije u kojima se kombinira više metoda zbog kojih se provodi složeno čišćenje

Tehnologija apsorpcije karakterizirana je time da se plinovite nečistoće sumporovodika rastvaraju u aktivnoj tekućoj tvari. Kao rezultat toga, plinoviti kontaminanti prelaze u tekuću fazu. Potom se odabrane štetne komponente uklone isparavanjem, inače desorpcijom, tim postupkom uklanjaju se iz reaktivne tekućine.

Iako tehnologija adsorpcije spada u "suhe procese" i omogućava fino pročišćavanje plavog goriva, apsorpcija se najčešće koristi za uklanjanje onečišćenja iz prirodnog plina. Skupljanje i uklanjanje spojeva sumporovodika pomoću tekućih apsorbera je isplativije i primjerenije.

Najpopularnija vrsta adsorbera je aktivni ugljen, koji se koristi u obliku kapsula ili zrna. Površina svakog elementa "apsorbira" sumporovodik i ostale organske nečistoće

Metode apsorpcije korištene za pročišćavanje plina dijele se u sljedeće tri skupine:

• Kemijski. Proizvodi se upotrebom otapala koja slobodno reagiraju s kiselim zagađivačima sumporovodika. Etanolamini ili alkanolamini imaju najveći kapacitet apsorpcije među kemijskim sorbentima.
• fizička, Izvodi se fizičkim otapanjem plinovitog hidrogen sulfida u tekućem apsorberu. Štoviše, veći je parcijalni tlak plinovitog onečišćivača, brži je proces otapanja. Ovdje se kao apsorber koriste metanol, propilen karbonat itd.
• kombinirana, U mješovitoj verziji ekstrakcije vodikovog sulfida uključene su obje tehnologije. Glavni se posao vrši apsorpcijom, a fini tercijarni tretman provodi se adsorbensi.

Već pola stoljeća najpopularnija i najpopularnija tehnologija za ekstrakciju i uklanjanje sumporovodika i ugljične kiseline iz prirodnih goriva je kemijsko pročišćavanje plina pomoću aminskog sorbenta koji se koristi u obliku vodene otopine.

Sorpcijske metode za čišćenje prirodnih goriva temelje se na sposobnosti čvrstih i tekućih tvari da reagiraju s vodikovim sulfidom i drugim organskim nečistoćama te ih tako odvajaju od plina

Aminska tehnologija je pogodnija za obradu velikih količina plina, jer:

• Nedostatak deficita. Reagenti se uvijek mogu kupiti u količini potrebnoj za čišćenje.
• Prihvatljiva apsorpcija. Za amine je karakteristična visoka sposobnost apsorpcije. Od svih upotrijebljenih tvari samo one mogu ukloniti 99,9% vodikovog sulfida iz plina.
• Karakteristike prioriteta. Vodene otopine amina odlikuju se najprihvatljivijom viskoznošću, gustoćom pare, termičkom i kemijskom stabilnošću, niskim toplinskim kapacitetom. Njihove karakteristike daju najbolji tijek procesa apsorpcije.
• Nema toksičnosti reaktivnih tvari. Ovo je važan argument koji uvjerava da se pribjegava posebno aminskoj metodi.
• Selektivnost. Kvaliteta potrebna za selektivnu apsorpciju. Pruža mogućnost sukcesivnog provođenja potrebnih reakcija redom potrebnim za optimalan rezultat.

Etanolamini koji se koriste u provođenju kemijskih metoda čišćenja plina od hidrogen sulfida i ugljičnog dioksida uključuju monoetanolamine (MEA), dietanolamine (DEA), trietanolamine (TEA). Nadalje, tvari s prefiksima mono- i di- eliminiraju se iz plina i H₂S i CO₂, Ali treća opcija pomaže ukloniti samo vodikov sulfid.

Prilikom selektivnog čišćenja plavog goriva koriste se metildetanolamini (MDEA), diglikolamini (DHA) i diizopropanolamini (DIPA). Selektivni upijači uglavnom se koriste u inozemstvu.

Naravno, idealni upijači koji udovoljavaju svim zahtjevima za čišćenje prije isporuke u sustav. plinsko grijanje a opskrba drugom opremom još ne postoji. Svako otapalo ima neke prednosti, uz minuse. Kada biraju reaktivnu tvar, oni jednostavno određuju najprikladnije od predloženih serija.

Tipičan princip instalacije

Najveća apsorpcija u odnosu na H₂S karakterizira otopina monoetanolamina. Međutim, ovaj reagens ima nekoliko značajnih nedostataka. Karakterizira ga prilično visok tlak i sposobnost stvaranja nepovratnih spojeva s ugljičnim monoksidom tijekom rada jedinice za pročišćavanje aminskih plinova.

Prvi minus se eliminira ispiranjem, zbog čega se aminska para djelomično apsorbira. Drugi je redak u obradi poljskih plinova.

Koncentracija vodene otopine monoetanolamina odabira se empirijski, na temelju provedenih studija uzima se za pročišćavanje plina iz određenog polja. Odabir postotka reagensa uzima u obzir njegovu sposobnost da izdrži agresivne učinke sumporovodika na metalne komponente sustava.

Standardni sadržaj upijanja je obično u rasponu od 15 do 20%. Međutim, često se događa da se koncentracija poveća na 30% ili smanji na 10%, ovisno o visokom stupnju pročišćavanja. tj u tu svrhu, u grijanju ili proizvodnji polimernih spojeva, koristit će se plin.

Napominjemo da se s povećanjem koncentracije aminskih spojeva korozivnost vodikovog sulfida smanjuje. Ali moramo uzeti u obzir da se u ovom slučaju povećava potrošnja reagensa. Posljedično, troškovi pročišćenog komercijalnog plina rastu.

Glavna jedinica uređaja za pročišćavanje je apsorber ploča ili montirane sorte. Ovo je okomito orijentirana, izvana podsjeća na epruvetu, aparat s mlaznicama ili pločama smještenim unutra. U njegovom donjem dijelu nalazi se ulaz za dovod neobrađene mješavine plina, a na vrhu se nalazi izlaz za pročišćavanje.

Ako je plin koji se čisti u instalaciji pod dovoljnim pritiskom da reagens prijeđe u izmjenjivač topline, a zatim u destilacijski stup, proces se odvija bez sudjelovanja pumpe. Ako tlak nije dovoljan za postupak, odljev se stimulira tehnikom crpljenja

Protok plina nakon prolaska kroz ulazni separator pumpa se u donji dio apsorbera. Zatim prolazi kroz ploče ili mlaznice smještene na sredini kućišta, na koje se talože kontaminanti. Mlaznice, potpuno navlažene u aminskoj otopini, odvojene su rešetkama za jednoliku raspodjelu reagensa.

Nadalje, plavo gorivo očišćeno od nečistoća šalje se u pročistač. Ovaj uređaj može se spojiti u krug za obradu nakon apsorbera ili se nalazi u njegovom gornjem dijelu.

Istrošena otopina struji niz zidove apsorbera i šalje se u destilacijski stup - odvodnik s bojlerom. Tamo se otopina pročišćava od apsorbiranih nečistoća od isparenja kipućom vodom da bi se vratili u postrojenje.

Regenerirano, tj. oslobađajući se sumporovodikovih spojeva, otopina se ulijeva u izmjenjivač topline. U njemu se tekućina hladi tijekom prijenosa topline na sljedeći dio onečišćene otopine, nakon čega se pumpa pumpa u hladnjak za potpuno hlađenje i kondenzaciju pare.

Ohlađena apsorpcijska otopina ponovo se dovodi u apsorber. Dakle, reagens cirkulira kroz instalaciju. Njegove pare se također hlade i pročišćuju od kiselih nečistoća, nakon čega se nadopunjuju opskrbom reagensa.

Najčešće se koriste sheme pročišćavanja plina monoetanolaminom i dietanolaminom. Ti reagensi omogućuju ekstrakciju ne samo vodikovog sulfida, nego i ugljičnog dioksida iz sastava plavog goriva

Ako je potrebno izvršiti istovremeno uklanjanje CO iz prerađenog plina₂ i H₂S, provodi se dvostupanjsko čišćenje. Sastoji se u upotrebi dvije otopine koje se razlikuju u koncentraciji. Ova je opcija ekonomičnija od jednofaznog čišćenja.

Prvo, plinovito gorivo čisti se jakim sastavom s udjelom reagensa od 25-35%. Zatim se plin obrađuje sa slabom vodenom otopinom, u kojoj je aktivna tvar samo 5-12%. Kao rezultat, provodi se i grubo i fino čišćenje s minimalnim protokom otopine i racionalnom upotrebom proizvedene topline.

Četiri opcije liječenja alkonolaminima

Alkanolamini ili amino alkoholi su tvari koje ne sadrže samo aminsku skupinu, već i hidroksi skupinu.

Uređaji i tehnologija pročišćavanja prirodnog plina alkanolaminima uglavnom se razlikuju u načinu napajanja apsorbirajuće tvari. Najčešće se kod pročišćavanja plina koriste četiri osnovne metode upotrebom ove vrste amina.

Prvi način, Određuje protok aktivne otopine u jednom toku odozgo. Cjelokupna količina apsorbanta šalje se na gornju ploču instalacije. Postupak čišćenja odvija se na temperaturnoj pozadini ne većoj od 40ºS.

Najjednostavnija metoda čišćenja uključuje opskrbu aktivnog rješenja u jednom toku. Ova se tehnika koristi ako postoji mala količina nečistoća u plinu.

Ova se tehnika obično koristi za manju kontaminaciju spojevima sumporovodika i ugljičnog dioksida. Ukupni toplinski učinak za proizvodnju komercijalnog plina u ovom je slučaju u pravilu mali.

Drugi način, Ova opcija čišćenja koristi se za visoke sadržaje sumporovodikovih spojeva u plinovitim gorivima.

Reaktivna otopina u ovom slučaju se napaja u dva toka. Prvi, s volumenom od oko 65-75% ukupne mase, šalje se u sredinu instalacije, drugi se isporučuje odozgo.

Otopina amina teče niz pločice i nailazi na uzlazne tokove plina koji se pumpaju na donju ploču apsorpcijskog sustava. Prije posluživanja, otopina se zagrijava na ne više od 40 ° C, ali tijekom interakcije plina i amina temperatura se značajno povećava.

Kako bi se spriječilo smanjenje učinkovitosti čišćenja zbog povećanja temperature, višak topline uklanja se zajedno s potrošenom otopinom zasićenom vodikovim sulfidom. A na vrhu instalacije struja se hladi kako bi se uz kondenzat izvukli zaostali kiseli sastojci.

Druga i treća od opisanih metoda predodređuju protok upijajuće otopine u dva toka. U prvom se slučaju reagens isporučuje na istoj temperaturi, u drugom se razlikuje

Ovo je ekonomičan način za smanjenje potrošnje energije i aktivnog rješenja. Dodatno grijanje se ne vrši ni u jednoj fazi. S obzirom na tehnološku suštinu, to je pročišćavanje na dvije razine, koje pruža mogućnost s najmanje gubitka za pripremu komercijalnog plina za opskrbu autocestom.

Treći način, Pretpostavlja se opskrba apsorbera u postrojenje za čišćenje u dva toka različitih temperatura. Metoda se primjenjuje ako pored sumporovodika i ugljičnog dioksida u sirovom plinu ima i CS₂i COS.

Pretežni dio apsorbera, otprilike 70-75%, zagrijava se na 60-70 ° C, a preostali dio samo do 40 ° C. Protok se u apsorber unosi na isti način kao u gore opisanom slučaju: odozgo i u sredini.

Stvaranje zone s visokom temperaturom omogućuje brzo i učinkovito uklanjanje organskih nečistoća iz plinske mase na dnu stupca za čišćenje. Na vrhu se istaloži ugljični dioksid i hidrogen sulfid s aminom standardne temperature.

Četvrti način, Ova tehnologija određuje opskrbu vodenom otopinom amina u dva toka s različitim stupnjem regeneracije. Odnosno, jedna se opskrbljuje nerafiniranom, koja sadrži inkorporcije sumporovodika, druga bez njih.

Prvi tok se ne može nazvati potpuno zagađenim. Sadrži samo djelomično kisele sastojke, jer se neke od njih uklanjaju tijekom hlađenja na + 50º / + 60ºC u izmjenjivaču topline. Ta se otopina uzima iz donje mlaznice striptizete, hladi i šalje u srednji dio stupca.

Sa značajnim sadržajem sumporovodika i komponenata ugljika u plinovitim gorivima, čišćenje se provodi s dvije struje otopine različitog stupnja regeneracije.

Kroz dubinsko čišćenje prolazi samo onaj dio otopine koji se pumpa u gornji sektor instalacije. Temperatura ovog toka obično ne prelazi 50 ° C. Ovdje se provodi fino čišćenje plinovitih goriva. Ovaj dizajn smanjuje troškove za najmanje 10% smanjenjem potrošnje pare.

Jasno je da se metoda čišćenja odabire na temelju prisutnosti organskih onečišćujućih tvari i ekonomske izvedivosti. U svakom slučaju, različite tehnologije omogućuju vam odabir najbolje opcije. Na istoj jedinici za obradu aminskog plina stupanj pročišćavanja može se mijenjati, proizvodeći plavo gorivo s onim pravim za rad plinski kotlovi, karakteristike peći, grijača.

Zaključci i korisni video na temu

Sljedeći video će vas upoznati sa specifičnostima vađenja vodikovog sulfida iz pripadajućeg plina ekstrahiranog s uljem iz naftne bušotine:

Instalacija za pročišćavanje plavog goriva od sumporovodika uz proizvodnju elementarnog sumpora za daljnju obradu predstavit će video:

Autor ovog videa reći će vam o tome kako se riješiti bioplina iz hidrogen sulfida kod kuće.

Odabir metode pročišćavanja plina prvenstveno je orijentiran na rješavanje određenog problema. Umjetnik ima dva načina: slijediti provjereni uzorak ili preferirati nešto novo. Međutim, glavna smjernica i dalje treba biti ekonomska izvedivost uz održavanje kvalitete i postizanje željenog stupnja obrade.