Az amingáz tisztítása hidrogén-szulfidból: alapelv, hatékony lehetőségek és telepítési rendszerek

A mezőkből előállított földgáz, amelyet a csővezetéken keresztül fogyasztónak szállítanak, különböző arányban tartalmaz kénvegyületeket. Ha ezeket nem távolítják el, az agresszív anyagok megsemmisítik a csővezetéket és használhatatlanná teszik a szerelvényeket. Ezen felül toxinok szabadulnak fel a szennyezett kék üzemanyag elégetésekor.

A negatív következmények elkerülése végett hidrogén-szulfidból amin-gázt tisztítanak. Ez a legegyszerűbb és legolcsóbb módja a káros komponensek elválasztására a fosszilis tüzelőanyagoktól. Megmondjuk Önnek, hogy mekkora a kén zárványok elválasztásának folyamata, hogyan történik a szennyvíztisztító telep elrendezése és működése.

A fosszilis tüzelőanyagok kezelésének célja

A gáz a legnépszerűbb üzemanyag. Vonzza a legolcsóbb árat, és a legkevesebb kárt okoz a környezetnek. A vitathatatlan előnyök között szerepel az égési folyamat irányításának egyszerűsége és az a képesség, hogy a tüzelőanyag-feldolgozás minden szakaszát biztosítsák a hőenergia előállítása során.

A természetes gáznemű fosszilis anyagot azonban nem nyerik ki tiszta formájában, mert A kútból történő gázkivonással egyidejűleg a kapcsolódó szerves vegyületeket kiszivattyúzzák. Ezek közül a leggyakoribb a hidrogén-szulfid, amelynek tartalma a tértől függően tized-től tíz vagy több százalékig terjed.

A hidrogén-szulfid mérgező, káros a környezetre, káros a gázfeldolgozásban használt katalizátorokra. Mint már említettük, ez a szerves vegyület rendkívül agresszív az acélcsövek és a fémszelepek szempontjából.

Természetesen korrodálja a magánrendszert és gázvezeték, a hidrogén-szulfid a kék tüzelőanyag kiszivárgásához és az ezzel a tényhez kapcsolódó rendkívül negatív, kockázatos helyzetekhez vezet. A fogyasztó védelme érdekében az egészségtelen vegyületeket eltávolítják a gáznemű üzemanyag összetételéből, mielőtt azt az autópályára szállítják.

A hidrogén-szulfid-vegyületek szabványainak megfelelően a csöveken keresztül szállított gáz nem haladhatja meg a 0,02 g / m3-t. Valójában azonban sokkal több van. A GOST 5542-2014 által szabályozott érték elérése érdekében tisztítás szükséges.

Meglévő módszerek a hidrogén-szulfid elválasztására

A többi szennyeződés ellen uralkodó hidrogén-szulfidon kívül a kék tüzelőanyagban más káros vegyületek is lehetnek. Megtalálhatja benne szén-dioxidot, könnyű merkaptánokat és szén-szulfidot. De maga a hidrogén-szulfid mindig uralkodik.

Érdemes megjegyezni, hogy a tisztított gáznemű tüzelőanyagokban a kénvegyületek némi jelentéktelen tartalma elfogadható. A fajlagos toleranciaérték a gáz előállításának céljától függ. Például az etilén-oxid előállításához az összes kéntartalomnak kevesebbnek kell lennie, mint 0,0001 mg / m3.

A tisztítás módját választják, a kívánt eredményre összpontosítva.

Az összes létező módszert két csoportra osztják:

• Szorpciós. Ezek a hidrogén-szulfid-vegyületek abszorpcióját szilárd (adszorpciós) vagy folyékony (abszorpciós) reagenssel képezik, és a későbbi kén vagy származékai felszabadulnak. Ezt követően a gázkészítményből kivont káros szennyeződéseket ártalmatlanítják vagy újrahasznosítják.
• Katalitikus. Ezek a hidrogén-szulfid oxidációjában vagy redukciójában állnak, elemi kénné alakulva.A folyamatot katalizátorok jelenlétében hajtják végre - olyan anyagok, amelyek stimulálják a kémiai reakció lefolyását.

Az adszorpció magában foglalja a hidrogén-szulfid gyűjtését oly módon, hogy a szilárd anyag felületére koncentrálják. Leggyakrabban az aktív szén vagy vas-oxid alapú szemcsés anyagok vesznek részt az adszorpciós folyamatban. A szemek nagy fajlagos felületű tulajdonsága hozzájárul a kénmolekulák maximális visszatartásához.

A kék tüzelőanyag tisztításának minden módját sorpciós és katalitikus módszerekre osztják. A tisztítóberendezések egy bizonyos technológia működésének elvére irányulnak. Vannak olyan létesítmények, amelyekben több módszer kombinálódik, amelyek miatt komplex tisztítást végeznek

Az abszorpciós technológiát az jellemzi, hogy a gáznemű hidrogén-szulfid-szennyeződések feloldódnak a aktív folyékony anyagban. Ennek eredményeként gáznemű szennyező anyagok átjutnak a folyadékfázisba. Ezután a kiválasztott káros komponenseket elpárologtatással távolítják el, különben deszorpcióval, ezzel a módszerrel távolítják el a reaktív folyadékból.

Annak ellenére, hogy az adszorpciós technológia a „száraz folyamatokhoz” tartozik, és lehetővé teszi a kék tüzelőanyag finom tisztítását, az abszorpciót leggyakrabban a földgáz szennyeződésének eltávolítására használják. Jövedelmezőbb és megfelelőbb a hidrogén-szulfid-vegyületek összegyűjtése és eltávolítása folyadék abszorbensek felhasználásával.

Az adszorber legnépszerűbb típusa az aktív szén, amelyet kapszula vagy szemcsék formájában használnak. Az egyes elemek felülete „abszorbeálja” a hidrogén-szulfidot és más szerves szennyeződéseket

A gáz tisztításánál alkalmazott abszorpciós módszereket a következő három csoportra osztjuk:

• Kémiai. Olyan oldószerek felhasználásával állítják elő, amelyek szabadon reagálnak savas hidrogén-szulfid-szennyező anyagokkal. Az etanol-aminok vagy az alkanol-aminok abszorpciós képessége a legnagyobb a kémiai szorbensek között.
• fizikai. A gáznemű hidrogén-szulfid fizikai feloldásával folyékony abszorbensben hajtják végre. Sőt, minél nagyobb a gáznemű szennyező anyag parciális nyomása, annál gyorsabb az oldódási folyamat. Itt abszorbensként metanolt, propilén-karbonátot stb. Használnak.
• kombinált. A hidrogén-szulfid extrahálás vegyes változatában mindkét technológia szerepet játszik. A fő munkát az abszorpció végzi, a finom tercier kezelést az adszorbensek végzik.

Fél évszázad óta a hidrogén-szulfid és a szénsav természetes üzemanyagokból történő kivonására és eltávolítására a legnépszerűbb és legnépszerűbb technológia a gáz kémiai tisztítása vizes oldat formájában alkalmazott amin szorbens felhasználásával.

A természetes tüzelőanyagok tisztítására szolgáló szorpciós módszerek a szilárd és folyékony anyagok azon képességén alapulnak, hogy hidrogén-szulfiddal és más szerves szennyeződésekkel reagáljanak, ezáltal elválasztva őket a gáztól

Az amin-technológia alkalmasabb nagy mennyiségű gáz feldolgozásához, mert:

• Hiány hiánya. A reagenseket mindig meg lehet vásárolni a tisztításhoz szükséges mennyiségben.
• Elfogadható abszorpció. Az amineket nagy abszorpciós képesség jellemzi. Az összes felhasznált anyag közül csak ezek képesek eltávolítani a hidrogén-szulfid 99,9% -át a gázból.
• Prioritási jellemzők. A vizes amin-oldatokat az elfogadható viszkozitás, gőzsűrűség, termikus és kémiai stabilitás, alacsony hőkapacitás jellemzi. Jellemzőik biztosítják az abszorpciós folyamat legjobb menetét.
• Nincs reakcióképes anyag mérgező hatás. Ez egy fontos érv, amely meggyőzi a kifejezetten az amin módszerét.
• Szelektivitás. A szelektív felszívódáshoz szükséges minőség. Lehetővé teszi a szükséges reakciók egymást követő végrehajtását az optimális eredmény eléréséhez szükséges sorrendben.

A gáz hidrogén-szulfidból és szén-dioxidból történő tisztításának kémiai módszereiben alkalmazott etanol-aminok a monoetanol-aminok (MEA), a dietanol-aminok (DEA), a trietanol-aminok (TEA). Ezenkívül a mono- és di- előtaggal rendelkező anyagok elkerülhetők a gázból és a H-ból₂S és CO₂. A harmadik lehetőség azonban csak a hidrogén-szulfid eltávolítását segíti elő.

A kék tüzelőanyag szelektív tisztításakor metil-di-etanol-aminokat (MDEA), diglikolaminokat (DHA) és diizopropanolaminokat (DIPA) használnak. A szelektív abszorbenseket elsősorban külföldön használják.

Természetesen ideális abszorbensek, amelyek megfelelnek az összes tisztítási követelménynek, mielőtt a rendszerbe szállítják. gázfűtés és egyéb felszerelés még nem létezik. Mindegyik oldószernek vannak bizonyos előnyei, a mínuszokkal együtt. Amikor reaktív anyagot választanak, akkor egyszerűen meghatározzák a javasolt sorozat közül a legmegfelelőbbet.

Tipikus telepítési elv

Maximális abszorpciós képesség H-hez viszonyítva₂S-t a monoetanol-amin oldata jellemzi. Ennek a reagensnek azonban van néhány jelentős hátránya. Jellemzője, hogy meglehetősen magas a nyomás és az a képesség, hogy visszafordíthatatlan vegyületeket képezzen szén-monoxiddal az amingáz tisztító egység működése közben.

Az első mínusz mosással megszűnik, amelynek eredményeként az amingőzök részben felszívódnak. A második ritka a terepi gázok feldolgozása során.

A monoetanol-amin vizes oldatának koncentrációját empirikusan választják meg, az elvégzett vizsgálatok alapján annak meghatározására, hogy a gázt egy adott terepről tisztítsák-e. A reagens százalékának megválasztásakor figyelembe veszi annak képességét, hogy ellenálljon a hidrogén-szulfid agresszív hatásainak a rendszer fémkomponenseire.

A standard abszorbens tartalom általában 15-20%. Gyakran előfordul, hogy a koncentrációt 30% -ra emelik vagy 10% -ra csökkentik attól függően, hogy milyen magas legyen a tisztítási fok. Ie milyen célra fűtésre vagy polimer vegyületek előállítására gázt használnak.

Vegye figyelembe, hogy az aminvegyületek koncentrációjának növekedésével csökken a hidrogén-szulfid korróziós képessége. De figyelembe kell vennünk, hogy ebben az esetben a reagens fogyasztás növekszik. Következésképpen nő a tisztított kereskedelmi gáz költsége.

A tisztítóüzem fő egysége egy tányér vagy szerelt fajta abszorbense. Ez egy függőlegesen orientált, külsőleg egy kémcsövet, fúvókákkal vagy lemezeket tartalmazó készülékkel hasonlít. Alsó részében van egy bejárat a kezeletlen gázkeverék bejuttatására, tetején egy kijárat a gázmosóhoz.

Ha a berendezésben tisztítandó gáz elegendő nyomás alatt van ahhoz, hogy a reagens bejuthasson a hőcserélőbe, majd a desztillációs oszlopba, akkor a folyamat szivattyú részvétele nélkül zajlik. Ha a nyomás nem elegendő a folyamathoz, akkor a kiáramlást a szivattyúzási technika stimulálja

A bemeneti szeparátoron áthaladó gázáramot az abszorber alsó szakaszába szivattyúzzák. Ezután áthalad a ház közepén elhelyezkedő lemezeken vagy fúvókákon, amelyeken a szennyeződések leülepednek. Az aminoldattal teljesen megnedvesített fúvókákat rácsokkal választják el a reagens egyenletes eloszlása ​​érdekében.

Ezenkívül a szennyeződésektől megtisztított kék tüzelőanyagot eljuttatják a mosógépbe. Ez az eszköz az abszorbens után csatlakoztatható a feldolgozó áramkörhöz, vagy annak felső részén elhelyezhető.

Az elhasznált oldat lefolyik az abszorber falán, és a desztillációs oszlopba kerül - egy kazánnal ellátott sztrippelőbe. Ott az oldatot felszívódó szennyeződésektől forrásban lévő vízben felszabaduló gőzök tisztítják, hogy visszatérjenek a létesítménybe.

Regenerált, azaz A hidrogén-szulfid vegyületektől mentesen az oldat beáramlik a hőcserélőbe. Ebben a folyadékot lehűtjük, miközben a hő átkerül a szennyezett oldat következő részébe, majd a szivattyúval a hűtőbe szivattyúzzuk a gőz teljes lehűtése és kondenzálása céljából.

A lehűtött abszorbens oldatot ismét betápláljuk az abszorbensbe. Tehát a reagens kering a telepítésen keresztül. Gőzöket lehűtjük és savas szennyeződésektől is megtisztítják, ezután feltöltik a reagens mennyiségét.

A gáztisztítási sémákat leggyakrabban monoetanol-aminnal és dietanol-aminnal használják. Ezek a reagensek nemcsak a hidrogén-szulfidot, hanem a szén-dioxidot is kivonhatják a kék üzemanyag összetételéből

Ha szükséges a CO egyidejű eltávolítása a feldolgozott gázból₂ és H₂S, kétlépcsős tisztítást hajtunk végre. Két olyan koncentráció alkalmazásával jár, amelyek koncentrációja különbözik egymástól. Ez az opció gazdaságosabb, mint az egylépcsős tisztítás.

Először a gáznemű tüzelőanyagot erős összetételű anyaggal tisztítják, amelynek reagenstartalma 25-35%. Ezután a gázt gyenge vizes oldattal kezeljük, amelyben a hatóanyag csak 5-12%. Ennek eredményeként a durva és a finom tisztítást is végezzük az oldat minimális áramlási sebességével és a keletkező hő ésszerű felhasználásával.

Négy alkonolamin kezelési lehetőség

Az alkanolaminok vagy amino-alkoholok olyan anyagok, amelyek nemcsak aminocsoportot, hanem hidroxilcsoportot is tartalmaznak.

A földgáz alkanolaminokkal történő tisztítására szolgáló készülék és technológia elsősorban az abszorbens anyag bejuttatásának módjában különbözik. Az ilyen típusú amin felhasználásával a gáz tisztításában általában négy alapvető módszert alkalmaznak.

Első út. Meghatározza az aktív oldat áramlását egy patakban felülről. A teljes abszorbens mennyiség a berendezés felső lemezére kerül. A tisztítási folyamat hőmérséklete nem haladja meg a 40 ° C-ot.

A legegyszerűbb tisztítási módszer az aktív oldat egyetlen árammal történő ellátása. Ezt a technikát akkor használják, ha a gázban kevés szennyeződés van.

Ezt a technikát általában hidrogén-szulfid-vegyületekkel és szén-dioxiddal való kisebb szennyeződés esetén alkalmazzák. A kereskedelmi gáz előállításának teljes hőhatása ebben az esetben általában alacsony.

Második módszer. Ezt a tisztítási opciót gáznemű üzemanyagok magas hidrogén-szulfid-vegyületeknél használják.

A reakcióképes oldatot ebben az esetben két árammal tápláljuk be. Az elsőt, amelynek térfogata a teljes tömeg kb. 65-75% -a, a létesítmény közepére kell továbbítani, a másodikot felülről szállítják.

Az aminoldat lefelé áramlik a lemezeken, és felfelé találkozik gázáramokkal, amelyeket az abszorbens rendszer alsó lapjára pumpálnak. Táplálás előtt az oldatot legfeljebb 40 ° C-ra melegítjük, de a gáz és az amin kölcsönhatása során a hőmérséklet jelentősen megemelkedik.

Annak elkerülése érdekében, hogy a tisztítási hatékonyság a hőmérséklet-emelkedés miatt csökkenjen, a fölösleges hőt eltávolítják a hidrogén-szulfiddal telített kiégett oldattal együtt. És a telepítés tetején az áramot lehűtjük annak érdekében, hogy a maradék savas komponenseket a kondenzátummal együtt extraháljuk.

A leírt módszerek második és harmadik előzetesen meghatározza az abszorbens oldat áramlását két áramlással. Az első esetben a reagenst ugyanazon a hőmérsékleten szállítják, a második esetben más

Ez gazdaságos módszer az energia és az aktív megoldás fogyasztásának csökkentésére. A kiegészítő fűtést egyetlen szakaszban sem hajtják végre. A technológiai lényeg szempontjából ez egy kétszintű tisztítás, amely a lehető legkevesebb veszteséggel biztosítja a kereskedelmi gáz előkészítését az autópályához.

Harmadik út. Feltételezi, hogy az abszorptort a tisztítóberendezésbe két különböző hőmérsékletű áramlással szállítják. A módszert akkor alkalmazzák, ha a hidrogén-szulfidon és a szén-dioxidon kívül a nyers gázban CS is van₂és COS.

Az abszorbens túlnyomó részét, körülbelül 70-75% -át 60-70 ° C-ra hevítik, a fennmaradó frakciót csak 40 ° C-ra. Az áramlást az abszorberbe betápláljuk ugyanúgy, mint a fentebb leírt esetben: felülről és középen.

A magas hőmérsékletű zóna kialakítása lehetővé teszi a szerves szennyeződések gyors és hatékony eltávolítását a tisztítóoszlop alján lévő gáztömegből. Tetején a szén-dioxid és a hidrogén-szulfid kicsapódik egy standard hőmérsékletű aminnal.

Negyedik módon. Ez a technológia határozza meg az amin vizes oldatának ellátását két, különböző regenerációs fokú folyamban. Vagyis az egyiket finomítatlanul szállítják, hidrogén-szulfid zárványokat tartalmaznak, a másik nélkülük.

Az első patak nem nevezhető teljesen szennyezettnek. Csak részben tartalmaz savas komponenseket, mivel ezek egy részét a hőcserélőben történő + 50 ° / + 60 ° C-ra történő hűtés során távolítják el. Ezt az oldatáramot a sztriptíz alsó fúvókájából vesszük, lehűtjük és az oszlop középső részére továbbítjuk.

A gáznemű tüzelőanyagokban jelentős hidrogén-szulfid- és szénkomponensek tartalmával a tisztítást két, eltérő regenerációs fokú oldatfolyammal hajtják végre.

A megoldásnak csak az a része, amelyet a telepítés felső részébe pumpálnak, átmegy a mélytisztításon. Ennek az áramnak a hőmérséklete általában nem haladja meg az 50 ° C-ot. A gáznemű üzemanyagok finom tisztítását itt végezzük. Ez a kialakítás legalább 10% -kal csökkenti a költségeket azáltal, hogy csökkenti a gőzfogyasztást.

Nyilvánvaló, hogy a tisztítási módszert a szerves szennyező anyagok jelenléte és a gazdasági megvalósíthatóság alapján választják meg. Mindenesetre a különféle technológiák lehetővé teszik a legjobb lehetőség kiválasztását. Ugyanazon amin gázkezelő egységnél a tisztítás mértéke változtatható, így kék üzemanyagot állítanak elő a megfelelő munkához gázkazánok, kályhák, fűtőberendezések jellemzői.

Következtetések és hasznos videó a témáról

A következő videó bemutatja a hidrogén-szulfid extrahálásának sajátosságait az olajkút olajával extrahált kapcsolódó gázból:

A kék üzemanyag hidrogén-szulfidból történő tisztításának elemi kén előállításával történő feldolgozása a további feldolgozáshoz bemutatja a videót:

A videó szerzője elmondja neked, hogyan lehet otthon megszabadulni a hidrogén-szulfid biogáztól.

A gáztisztító módszer megválasztása elsősorban egy adott probléma megoldására irányul. A művésznek kétféle lehetősége van: bevált mintát követni, vagy valami újat kedvelni. A fő iránymutatásnak továbbra is a gazdasági megvalósíthatóságnak kell lennie, miközben fenntartja a minőséget és megkapja a kívánt szintű feldolgozást.