Amino dujų valymas iš vandenilio sulfido: principas, veiksmingos galimybės ir montavimo schemos

Natūraliose dujose, gautose iš laukų, skirtų vartotojui pristatyti vamzdynais, yra skirtingos proporcijos sieros junginių. Jei jų nepašalinsite, agresyvios medžiagos sunaikins dujotiekį ir padarys armatūrą netinkamą naudoti. Be to, deginant užterštą mėlyną kurą išsiskiria toksinai.

Siekiant išvengti neigiamų pasekmių, atliekamas aminų dujų valymas iš vandenilio sulfido. Tai lengviausias ir pigiausias būdas atskirti kenksmingus komponentus nuo iškastinio kuro. Mes jums pasakysime, kaip vyksta sieros inkliuzų atskyrimo procesas, kaip sutvarkyta ir veikia valymo įrenginiai.

Iškastinio kuro apdorojimo tikslas

Dujos yra populiariausia kuro rūšis. Tai pritraukia labiausiai prieinamą kainą ir daro mažiausią žalą aplinkai. Neginčijami pranašumai apima degimo proceso valdymo paprastumą ir galimybę užtikrinti visus kuro perdirbimo etapus gaunant šiluminę energiją.

Tačiau natūrali dujinė fosilija nėra išgaunama gryna forma, nes Kartu su dujų ištraukimu iš šulinio išpumpuojami susiję organiniai junginiai. Dažniausias iš jų yra vandenilio sulfidas, kurio kiekis, priklausomai nuo lauko, svyruoja nuo dešimtosios iki dešimties ar daugiau procentų.

Vandenilio sulfidas yra toksiškas, kenksmingas aplinkai, kenksmingas katalizatoriams, naudojamiems perdirbant dujas. Kaip jau pastebėjome, šis organinis junginys yra ypač agresyvus plieninių vamzdžių ir metalinių vožtuvų atžvilgiu.

Natūralu, kad sugadina privačią sistemą ir dujų magistralė, vandenilio sulfidas sukelia mėlynojo kuro nutekėjimą ir su šiuo faktu susijusias ypač neigiamas, rizikingas situacijas. Kad vartotojas būtų apsaugotas, neskelbtini junginiai pašalinami iš dujinio kuro sudėties prieš pristatant jį į užmiestį.

Pagal vandenilio sulfido junginių standartus, vamzdynais gabenamų dujų kiekis neturi viršyti 0,02 g / m³. Tačiau iš tikrųjų yra daug daugiau. Norint pasiekti vertę, kurią reguliuoja GOST 5542-2014, reikia valyti.

Esami vandenilio sulfido atskyrimo metodai

Be vandenilio sulfido, vyraujančio tarp kitų priemaišų, mėlyname kure gali būti ir kitų kenksmingų junginių. Jame galite rasti anglies dioksido, lengvųjų merkaptanų ir anglies sulfido. Bet pats vandenilio sulfidas visada dominuos.

Verta paminėti, kad šiek tiek nereikšmingas sieros junginių kiekis išvalytame dujiniame kure yra priimtinas. Konkretus leistinas nuokrypis priklauso nuo to, kuriam tikslui dujos gaminamos. Pavyzdžiui, etileno oksido gamyboje bendras sieros kiekis turėtų būti mažesnis kaip 0,0001 mg / m³.

Pasirinktas valymo būdas, daugiausia dėmesio skiriant norimam rezultatui.

Visi esami metodai yra suskirstyti į dvi grupes:

• Sorbcija. Jie susideda iš vandenilio sulfido junginių absorbavimo kietu (adsorbcijos) arba skystu (absorbcijos) reagentu, po kurio išsiskiria siera arba jos dariniai. Po to kenksmingos priemaišos, išgautos iš dujų sudėties, pašalinamos arba perdirbamos.
• Katalizinis. Jie susideda iš vandenilio sulfido oksidacijos ar redukcijos, paverčiant jį elementine siera.Procesas įgyvendinamas dalyvaujant katalizatoriams - medžiagoms, kurios stimuliuoja cheminės reakcijos eigą.

Adsorbcija apima vandenilio sulfido surinkimą, koncentruojant jį ant kietos medžiagos paviršiaus. Dažniausiai adsorbcijos procese dalyvauja granuliuotos medžiagos, kurių pagrindinė sudėtinė dalis yra aktyvioji anglis arba geležies oksidas. Didelis grūdų savitasis paviršius leidžia maksimaliai išlaikyti sieros molekules.

Visi mėlynojo kuro gryninimo metodai yra suskirstyti į sorbcinius ir katalizinius. Valymo įranga orientuota į tam tikros technologijos veikimo principą. Tačiau yra įrengimų, kuriuose derinami keli metodai, dėl kurių atliekamas sudėtingas valymas

Absorbcijos technologija pasižymi tuo, kad dujinės vandenilio sulfido priemaišos yra ištirpintos aktyviojoje skystoje medžiagoje. Dėl to dujiniai teršalai patenka į skystąją fazę. Tada atrinkti kenksmingi komponentai pašalinami išgarinant, kitaip desorbcija, tokiu būdu jie pašalinami iš reaktyviojo skysčio.

Nepaisant to, kad adsorbcijos technologija priklauso „sausiems procesams“ ir leidžia tiksliai išvalyti mėlynąjį kurą, absorbcija dažniausiai naudojama norint pašalinti teršalus iš gamtinių dujų. Vandenilio sulfido junginių surinkimas ir pašalinimas naudojant skysčių absorberius yra pelningiau ir tikslingiau.

Populiariausias adsorbatoriaus tipas yra aktyvuota anglis, naudojama kapsulių ar grūdų pavidalu. Kiekvieno elemento paviršius „sugeria“ vandenilio sulfidą ir kitas organines priemaišas

Dujų valymui naudojami absorbcijos metodai yra suskirstyti į šias tris grupes:

• Cheminė. Pagaminta naudojant tirpiklius, kurie laisvai reaguoja su rūgštiniais vandenilio sulfido teršalais. Tarp cheminių sorbentų etanolaminai arba alkanolaminai turi didžiausią absorbcijos gebą.
• Fizinis. Atliekama fiziškai ištirpinant dujinį vandenilio sulfidą skysčio absorberyje. Be to, kuo didesnis dujinio teršalo dalinis slėgis, tuo greitesnis ištirpimo procesas. Čia kaip absorberis naudojamas metanolis, propileno karbonatas ir kt.
• Sujungti. Mišriame vandenilio sulfido ekstrahavimo variante naudojamos abi technologijos. Pagrindinis darbas atliekamas absorbcijos būdu, o smulkųjį tretinį apdorojimą atlieka adsorbentai.

Jau pusę amžiaus populiariausia ir populiariausia vandenilio sulfido ir angliarūgštės ekstrahavimo ir pašalinimo iš natūralių degalų technologija yra cheminis dujų valymas, naudojant amino sorbentą, naudojamą vandeninio tirpalo pavidalu.

Natūralaus kuro valymo sorbcijos metodai grindžiami kietų ir skystų medžiagų gebėjimu reaguoti su vandenilio sulfidu ir kitomis organinėmis priemaišomis, tokiu būdu jas atskiriant nuo dujų

Amino technologija yra tinkamesnė dideliems dujų kiekiams perdirbti, nes:

• Trūksta deficito. Reagentų visada galima įsigyti tokio tūrio, kokio reikia valymui.
• Priimtina absorbcija. Aminai pasižymi didele absorbcijos geba. Iš visų naudojamų medžiagų tik jos sugeba iš dujų pašalinti 99,9% vandenilio sulfido.
• Prioritetinės savybės. Vandeniniai aminų tirpalai išsiskiria priimtiniausiu klampumu, garų tankiu, šiluminiu ir cheminiu stabilumu, maža šilumos talpa. Jų savybės parodo geriausią absorbcijos proceso eigą.
• Nėra reaktyviųjų medžiagų toksiškumo. Tai yra svarbus argumentas, įtikinantis kreiptis būtent į aminą.
• Atrankumas. Atrankiniam absorbavimui reikalinga kokybė. Tai suteikia galimybę nuosekliai atlikti reikiamas reakcijas tokia tvarka, kokia reikalinga optimaliam rezultatui pasiekti.

Etanolaminai, naudojami atliekant cheminius dujų valymo iš vandenilio sulfido ir anglies dioksido metodus, yra monoetanolaminai (MEA), dietanolaminai (DEA), trietanolaminai (TEA). Be to, medžiagos, kurių priešdėliai yra mono- ir di-, pašalinamos iš dujų ir H₂S ir CO₂. Bet trečiasis variantas padeda pašalinti tik vandenilio sulfidą.

Atliekant selektyvųjį mėlynojo kuro valymą, naudojami metildietanolaminai (MDEA), diglikolaminai (DHA) ir diizopropanolaminai (DIPA). Selektyvūs absorbentai dažniausiai naudojami užsienyje.

Natūralu, kad idealūs absorbentai, kurie prieš tiekiant į sistemą atitinka visus valymo reikalavimus. šildymas dujomis ir kitos įrangos tiekimo dar nėra. Kiekvienas tirpiklis turi tam tikrų pranašumų kartu su minusais. Pasirinkdami reaktyviąją medžiagą, jie tiesiog nustato tinkamiausią iš siūlomų serijų.

Tipiškas montavimo principas

Didžiausias H sugeriamumas₂S būdingas monoetanolamino tirpalas. Tačiau šis reagentas turi keletą reikšmingų trūkumų. Jam būdingas gana aukštas slėgis ir gebėjimas aminų dujų valymo įrenginio metu sukurti negrįžtamus junginius su anglies monoksidu.

Pirmasis minusas pašalinamas plaunant, dėl to amino garai iš dalies absorbuojami. Antrasis yra retas apdorojant lauko dujas.

Vandeninio monoetanolamino tirpalo koncentracija pasirenkama empiriškai, remiantis atliktais tyrimais, siekiant išvalyti dujas iš tam tikro lauko. Parenkant reagento procentą atsižvelgiama į jo sugebėjimą atlaikyti agresyvų vandenilio sulfido poveikį metaliniams sistemos komponentams.

Paprastai standartinis absorbento kiekis yra nuo 15 iki 20%. Tačiau dažnai atsitinka taip, kad koncentracija padidėja iki 30% arba sumažinama iki 10%, atsižvelgiant į tai, koks aukštas turi būti gryninimo laipsnis. T. y. kokiu tikslu kaitinant ar gaminant polimerinius junginius bus naudojamos dujos.

Atkreipkite dėmesį, kad padidėjus aminų junginių koncentracijai, vandenilio sulfido korozija mažėja. Bet mes turime atsižvelgti į tai, kad tokiu atveju padidėja reagento sunaudojimas. Dėl to išvalytų komercinių dujų kaina didėja.

Pagrindinis valymo įrenginio vienetas yra plokštelės arba montuojamos įvairovės absorberis. Tai vertikaliai orientuotas, išoriškai primenantis mėgintuvėlį, aparatą su purkštukais ar plokštelėmis, esančius viduje. Apatinėje jo dalyje yra įėjimas žalių dujų mišiniui tiekti, viršuje - išėjimas į skruberį.

Jei dujos, kurias reikia išvalyti įrenginyje, yra pakankamai veikiamos, kad reagentas patektų į šilumokaitį, o po to į distiliavimo koloną, procesas vyksta nedalyvaujant siurbliui. Jei slėgio nepakanka procesui, nutekėjimą stimuliuoja siurbimo technika

Dujų srautas, praėjęs pro įleidimo skyriklį, pumpuojamas į apatinę absorberio dalį. Tada jis praeina per plokštes ar purkštukus, esančius korpuso viduryje, ant kurių nusėda teršalai. Purkštukai, visiškai sudrėkinti amino tirpale, yra atskirti grotelėmis, kad reagentas pasiskirstytų tolygiai.

Toliau mėlynas kuras, išvalytas nuo priemaišų, siunčiamas į skruberį. Šis įtaisas gali būti prijungtas perdirbimo grandinėje po absorberiu arba gali būti jo viršutinėje dalyje.

Panaudotas tirpalas teka absorberio sienomis ir yra siunčiamas į distiliavimo koloną - striptizą su katilu. Tirpalas iš absorbuotų teršalų išvalomas garais, kuriuos išskiria verdantis vanduo, kad grįžtų į įrenginį.

Regeneruota, t.y. be vandenilio sulfido junginių, tirpalas patenka į šilumokaitį. Jame skystis aušinamas perduodant šilumą kitai užteršto tirpalo daliai, po kurio siurblys jį perpumpuoja į šaldytuvą, kad būtų visiškai atšaldytas ir kondensuotas garas.

Atvėsintas absorbento tirpalas vėl paduodamas į absorberį. Taigi reagentas cirkuliuoja per instaliaciją. Jo garai taip pat aušinami ir išvalomi nuo rūgštinių priemaišų, po kurių jie papildo reagento atsargas.

Dažniausiai dujų valymo schemos naudojamos kartu su monoetanolaminu ir dietanolaminu. Šie reagentai leidžia iš mėlynojo kuro sudėties išgauti ne tik vandenilio sulfidą, bet ir anglies dioksidą

Jei būtina tuo pačiu metu pašalinti CO iš perdirbtų dujų₂ ir H₂S, atliekamas dviejų pakopų valymas. Tai susideda iš dviejų sprendimų, kurie skiriasi koncentracija, naudojimo. Ši parinktis yra ekonomiškesnė nei vieno etapo valymas.

Pirmiausia dujinis kuras išvalomas stipria kompozicija, kurios reagentų kiekis yra 25-35%. Tada dujos apdorojamos silpnu vandeniniu tirpalu, kuriame veikliosios medžiagos yra tik 5–12%. Dėl to tiek šiurkštus, tiek smulkus valymas atliekamas esant minimaliam tirpalo srautui ir racionaliai naudojant generuojamą šilumą.

Keturios gydymo alkonolaminu galimybės

Alkanolaminai arba amino alkoholiai yra medžiagos, turinčios ne tik aminų, bet ir hidroksi grupę.

Gamtinių dujų valymo alkanolaminu aparatas ir technologija daugiausia skiriasi tuo, kad tiekiama absorbuojanti medžiaga. Dažniausiai keturi pagrindiniai metodai naudojami valant dujas, naudojant šio tipo aminą.

Pirmasis būdas. Tai nustato aktyviojo tirpalo srautą viena srove iš viršaus. Visas absorbento kiekis siunčiamas į viršutinę įrenginio plokštę. Valymo procesas vyksta esant ne aukštesnei kaip 40ºС temperatūrai.

Paprasčiausias valymo būdas apima aktyviojo tirpalo tiekimą vienu srautu. Ši technika naudojama, jei dujose yra nedaug priemaišų.

Šis metodas paprastai naudojamas nedideliam užteršimui vandenilio sulfido junginiais ir anglies dioksidu. Bendras komercinių dujų gamybos šiluminis efektas, kaip taisyklė, yra mažas.

Antrasis būdas. Ši valymo priemonė naudojama esant dideliam vandenilio sulfido junginių kiekiui dujiniame kure.

Reaktyvusis tirpalas šiuo atveju tiekiamas dviem srautais. Pirmasis, kurio tūris yra apie 65-75% visos masės, siunčiamas į įrenginio vidurį, antrasis pristatomas iš viršaus.

Amino tirpalas teka plokštelėmis žemyn ir patenkina aukštyn kylančius dujų srautus, kurie pumpuojami ant absorbento sistemos dugno plokštės. Prieš patiekiant tirpalas pašildomas ne daugiau kaip 40 ° C, tačiau dujų sąveikos su aminu metu temperatūra smarkiai pakyla.

Kad valymo efektyvumas nenukristų dėl padidėjusios temperatūros, šilumos perteklius pašalinamas kartu su panaudotu tirpalu, prisotintu vandenilio sulfidu. Įrenginio viršuje srautas aušinamas, kad būtų išgaunami likę rūgštiniai komponentai kartu su kondensatu.

Antrasis ir trečiasis iš aprašytų metodų nulemia absorbento tirpalo tekėjimą dviem srautais. Pirmuoju atveju reagentas tiekiamas toje pačioje temperatūroje, antruoju - jis yra skirtingas

Tai yra ekonomiškas būdas sumažinti energijos ir aktyvaus tirpalo sunaudojimą. Papildomas šildymas nėra atliekamas jokiu etapu. Kalbant apie technologinę esmę, tai yra dviejų lygių valymas, suteikiantis galimybę kuo mažiau nuostolių paruošti komercines dujas tiekimui į magistralę.

Trečias būdas. Manoma, kad absorberis tiekiamas į valymo įrenginį dviem skirtingos temperatūros srautais. Šis metodas taikomas, jei ne tik vandenilio sulfidas ir anglies dioksidas, bet ir neapdorotose dujose yra CS₂ir COS.

Didžioji dalis absorberio, maždaug 70–75%, įkaitinama iki 60–70 ° C, o likusi dalis - tik iki 40 ° C. Srautai tiekiami į absorberį taip, kaip aprašyta aukščiau: iš viršaus ir per vidurį.

Suformavus zoną su aukšta temperatūra, galima greitai ir efektyviai pašalinti organines priemaišas iš dujų masės valymo kolonėlės apačioje. Viršuje anglies dioksidas ir vandenilio sulfidas nusodinami standartinės temperatūros aminu.

Ketvirtasis būdas. Ši technologija nustato vandeninio amino tirpalo tiekimą dviem srautais su skirtingais regeneracijos laipsniais. Tai yra, vienas tiekiamas nerafinuotas, kuriame yra vandenilio sulfido inkliuzų, antrasis - be jų.

Pirmasis srautas negali būti vadinamas visiškai užterštu. Tik iš dalies jame yra rūgščių komponentų, nes kai kurie iš jų pašalinami šildant šilumokaityje iki + 50º / + 60ºC. Šis tirpalo srautas paimamas iš apatinio striptizo purkštuko, atšaldomas ir siunčiamas į vidurinę kolonėlės dalį.

Dujiniame kure yra daug vandenilio sulfido ir anglies komponentų, valymas atliekamas dviem tirpalų srautais, kurių regeneracijos laipsnis yra skirtingas.

Giliai valoma tik ta tirpalo dalis, kuri pumpuojama į viršutinį įrenginio skyrių. Šio srauto temperatūra paprastai neviršija 50 ° C. Čia kruopščiai išvalomas dujinis kuras. Ši konstrukcija sumažina sąnaudas mažiausiai 10%, nes sumažėja garo sąnaudos.

Akivaizdu, kad valymo būdas pasirenkamas atsižvelgiant į organinių teršalų buvimą ir ekonominį pagrįstumą. Bet kokiu atveju, technologijų įvairovė leidžia pasirinkti geriausią variantą. Tame pačiame aminų dujų apdorojimo įrenginyje gali būti įvairus gryninimo laipsnis, gaunant mėlyną degalą su tinkamais darbui dujiniai katilai, krosnių, šildytuvų charakteristikos.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Šis vaizdo įrašas supažindins jus su vandenilio sulfido išgavimo iš susijusių dujų, išgaunamų iš naftos šulinio, specifika:

Įdiegus mėlynojo kuro valymą iš vandenilio sulfido ir gaminant elementinę sierą tolimesniam perdirbimui, bus pateiktas vaizdo įrašas:

Šio vaizdo įrašo autorius papasakos apie tai, kaip namuose atsikratyti biodujų iš vandenilio sulfido.

Dujų valymo metodo pasirinkimas pirmiausia yra nukreiptas į konkrečios problemos sprendimą. Menininkas turi du būdus: sekti patikrintą modelį arba pasirinkti kažką naujo. Tačiau pagrindinė gairė vis tiek turėtų būti ekonominis įgyvendinamumas, išlaikant kokybę ir gaunant norimą apdorojimo laipsnį.