Aminegaszuivering uit waterstofsulfide: principe, effectieve opties en installatieschema's

Het uit de velden geproduceerde aardgas voor levering aan de consument via de pijpleidingen bevat zwavelverbindingen in verschillende verhoudingen. Als ze niet worden verwijderd, zullen agressieve stoffen de pijpleiding vernietigen en de fittingen onbruikbaar maken. Bovendien komen bij de verbranding van vervuilde blauwe brandstof gifstoffen vrij.

Om negatieve gevolgen te vermijden, wordt een aminegaszuivering uit waterstofsulfide uitgevoerd. Dit is de gemakkelijkste en goedkoopste manier om schadelijke componenten van fossiele brandstoffen te scheiden. We zullen u vertellen hoe het proces van scheiding van zwavelinsluitsels plaatsvindt, hoe de zuiveringsinstallatie is ingericht en werkt.

Doel van behandeling met fossiele brandstoffen

Gas is het meest populaire type brandstof. Het trekt de meest betaalbare prijs aan en veroorzaakt de minste schade aan het milieu. Onbetwistbare voordelen zijn onder meer de eenvoud van het regelen van het verbrandingsproces en het vermogen om alle stadia van brandstofverwerking te beveiligen tijdens het verkrijgen van thermische energie.

Natuurlijk gasvormig fossiel wordt echter niet in zijn pure vorm gewonnen, omdat gelijktijdig met de gaswinning uit de put worden bijbehorende organische verbindingen weggepompt. De meest voorkomende hiervan is waterstofsulfide, waarvan het gehalte varieert van tienden tot tien of meer procent, afhankelijk van het veld.

Waterstofsulfide is giftig, schadelijk voor het milieu en schadelijk voor katalysatoren die worden gebruikt bij de gasverwerking. Zoals we al hebben opgemerkt, is deze organische verbinding extreem agressief ten opzichte van stalen buizen en metalen kleppen.

Natuurlijk, het privé-systeem aantasten en gasleiding, waterstofsulfide leidt tot lekken van blauwe brandstof en de uiterst negatieve, risicovolle situaties die daarmee samenhangen. Om de consument te beschermen, worden ongezonde verbindingen uit de samenstelling van de gasvormige brandstof verwijderd voordat deze op de snelweg wordt afgeleverd.

Volgens de normen van waterstofsulfideverbindingen mag het door leidingen getransporteerde gas niet hoger zijn dan 0,02 g / m³. Er zijn echter veel meer. Om de door GOST 5542-2014 gereguleerde waarde te bereiken, is reiniging vereist.

Bestaande methoden voor het scheiden van waterstofsulfide

Naast waterstofsulfide dat voorkomt tegen andere onzuiverheden, kunnen er ook andere schadelijke verbindingen in blauwe brandstof zitten. Je kunt er koolstofdioxide, lichte mercaptanen en koolstofsulfide in vinden. Maar waterstofsulfide zelf zal altijd de overhand hebben.

Het is vermeldenswaard dat een onbeduidend gehalte aan zwavelverbindingen in gezuiverde gasvormige brandstof acceptabel is. Het specifieke tolerantiecijfer hangt af van het doel waarvoor het gas wordt geproduceerd. Zo moet voor de productie van ethyleenoxide het totale zwavelgehalte lager zijn dan 0,0001 mg / m³.

De reinigingsmethode is gekozen, met de nadruk op het gewenste resultaat.

Alle bestaande methoden zijn onderverdeeld in twee groepen:

• Sorptie. Ze bestaan ​​uit de absorptie van waterstofsulfideverbindingen door een vast (adsorptie) of vloeibaar (absorptie) reagens met vervolgens vrijkomende zwavel of zijn derivaten. Daarna worden schadelijke onzuiverheden uit de gassamenstelling verwijderd of gerecycled.
• Katalytisch. Ze bestaan ​​uit de oxidatie of reductie van waterstofsulfide bij omzetting in elementair zwavel.Het proces wordt uitgevoerd in aanwezigheid van katalysatoren - stoffen die het verloop van een chemische reactie stimuleren.

Bij adsorptie wordt waterstofsulfide opgevangen door het op het oppervlak van een vaste stof te concentreren. Meestal zijn granulaire materialen op basis van actieve kool of ijzeroxide betrokken bij het adsorptieproces. Het grote specifieke oppervlaktekenmerk van granen draagt ​​bij aan de maximale retentie van zwavelmoleculen.

Alle zuiveringsmethoden van blauwe brandstof zijn onderverdeeld in sorptie en katalytisch. De reinigingsapparatuur is gericht op het werkingsprincipe van een bepaalde technologie. Er zijn echter installaties waarin verschillende methoden worden gecombineerd, waardoor complexe reiniging wordt uitgevoerd

De absorptietechnologie wordt gekenmerkt doordat gasvormige waterstofsulfide-onzuiverheden worden opgelost in de actieve vloeibare stof. Als gevolg hiervan komen gasvormige verontreinigingen in de vloeibare fase terecht. Vervolgens worden de geselecteerde schadelijke componenten verwijderd door verdamping, anders desorptie, door deze methode worden ze verwijderd uit de reactieve vloeistof.

Ondanks het feit dat adsorptietechnologie tot de "droge processen" behoort en een fijne zuivering van blauwe brandstof mogelijk maakt, wordt absorptie meestal gebruikt om verontreinigingen uit aardgas te verwijderen. Het verzamelen en verwijderen van waterstofsulfideverbindingen met behulp van vloeistofabsorbers is winstgevender en beter geschikt.

Het meest populaire type adsorber is actieve kool, gebruikt in de vorm van capsules of granen. Het oppervlak van elk element "absorbeert" waterstofsulfide en andere organische onzuiverheden

De absorptiemethoden die worden gebruikt bij gaszuivering zijn onderverdeeld in de volgende drie groepen:

• Chemisch. Geproduceerd met oplosmiddelen die vrij reageren met zure polluenten van zwavelwaterstof. Ethanolaminen of alkanolaminen hebben het hoogste absorptievermogen van chemische sorptiemiddelen.
• Fysiek. Uitgevoerd door fysische oplossing van gasvormig waterstofsulfide in een vloeibare absorber. Bovendien, hoe hoger de partiële druk van de gasvormige verontreiniging, hoe sneller het oplossingsproces. Als absorber worden hier methanol, propyleencarbonaat etc. gebruikt.
• Gecombineerd. Bij de gemengde versie van de extractie van waterstofsulfide zijn beide technologieën betrokken. Het belangrijkste werk wordt uitgevoerd door absorptie en fijne tertiaire behandeling wordt uitgevoerd door adsorbentia.

Al een halve eeuw is de meest populaire en populaire technologie voor de extractie en verwijdering van waterstofsulfide en koolzuur uit natuurlijke brandstoffen de chemische zuivering van gas met behulp van een aminesorbens dat wordt gebruikt in de vorm van een waterige oplossing.

Sorptiemethoden voor het reinigen van natuurlijke brandstoffen zijn gebaseerd op het vermogen van vaste en vloeibare stoffen om te reageren met waterstofsulfide en andere organische onzuiverheden, waardoor ze worden gescheiden van het gas

Amine-technologie is geschikter voor het verwerken van grote hoeveelheden gas, omdat:

• Gebrek aan tekort. Reagentia kunnen altijd worden gekocht in het volume dat nodig is voor reiniging.
• Acceptabele absorptie. Amines worden gekenmerkt door een hoog absorptievermogen. Van alle gebruikte stoffen kunnen alleen zij 99,9% waterstofsulfide uit gas verwijderen.
• Prioritaire kenmerken. Waterige amineoplossingen onderscheiden zich door de meest acceptabele viscositeit, dampdichtheid, thermische en chemische stabiliteit, lage warmtecapaciteit. Hun kenmerken zorgen voor het beste verloop van het absorptieproces.
• Geen toxiciteit van reactieve stoffen. Dit is een belangrijk argument dat overtuigend is om specifiek zijn toevlucht te nemen tot de aminemethode.
• Selectiviteit. Kwaliteit vereist voor selectieve absorptie. Het biedt de mogelijkheid om achtereenvolgens de nodige reacties uit te voeren in de volgorde die nodig is voor een optimaal resultaat.

Ethanolaminen die worden gebruikt bij het uitvoeren van chemische methoden voor het reinigen van gas uit waterstofsulfide en kooldioxide zijn onder meer mono-ethanolamines (MEA), diethanolamines (DEA), triethanolamines (TEA). Bovendien worden stoffen met voorvoegsels mono- en di- geëlimineerd uit gas en H₂S, en CO₂. Maar de derde optie helpt om alleen waterstofsulfide te verwijderen.

Bij het selectief reinigen van blauwe brandstof worden methyldiethanolamines (MDEA), diglycolamines (DHA) en diisopropanolamines (DIPA) gebruikt. Selectieve absorptiemiddelen worden voornamelijk in het buitenland gebruikt.

Uiteraard ideale absorptiemiddelen die aan alle reinigingsvereisten voldoen voordat ze aan het systeem worden geleverd. verwarming op gas en levering van andere apparatuur bestaat nog niet. Elk oplosmiddel heeft enkele voordelen, samen met minnen. Bij het kiezen van een reactieve stof bepalen ze eenvoudig de meest geschikte van de voorgestelde serie.

Typisch installatieprincipe

Maximale absorptie met betrekking tot H₂S wordt gekenmerkt door een oplossing van monoethanolamine. Dit reagens heeft echter een aantal belangrijke nadelen. Het wordt gekenmerkt door een tamelijk hoge druk en het vermogen om tijdens de werking van de aminegaszuiveringseenheid onomkeerbare verbindingen met koolmonoxide te vormen.

Het eerste minpuntje wordt geëlimineerd door wassen, waardoor de aminedamp gedeeltelijk wordt opgenomen. De tweede is zeldzaam bij de verwerking van veldgassen.

De concentratie van een waterige oplossing van monoethanolamine wordt empirisch gekozen, op basis van de uitgevoerde onderzoeken wordt het genomen om gas uit een specifiek veld te zuiveren. Bij de keuze van het percentage reagens wordt er rekening mee gehouden dat het bestand is tegen de agressieve effecten van waterstofsulfide op de metalen componenten van het systeem.

Het standaard absorberende gehalte ligt gewoonlijk in het bereik van 15 tot 20%. Het komt echter vaak voor dat de concentratie wordt verhoogd tot 30% of verlaagd tot 10%, afhankelijk van hoe hoog de mate van zuivering moet zijn. D.w.z. voor welk doel, bij verwarming of bij de productie van polymeerverbindingen, zal gas worden gebruikt.

Merk op dat met een toename van de concentratie van amineverbindingen de corrosiviteit van waterstofsulfide afneemt. Maar we moeten er rekening mee houden dat in dit geval het reagensverbruik toeneemt. Bijgevolg stijgen de kosten van gezuiverd commercieel gas.

De belangrijkste eenheid van de zuiveringsinstallatie is een absorber van een plaat of gemonteerd ras. Dit is een verticaal georiënteerd uiterlijk dat lijkt op een reageerbuis, apparaat met daarin geplaatste spuitmonden of platen. In het onderste deel is er een ingang voor de toevoer van onbehandeld gasmengsel, bovenaan is er een uitgang naar de scrubber.

Als het te reinigen gas in de installatie onder voldoende druk staat om het reagens in de warmtewisselaar en vervolgens in de destillatiekolom te laten gaan, vindt het proces plaats zonder deelname van een pomp. Als de druk niet voldoende is voor het proces, wordt de uitstroom gestimuleerd door de pomptechniek

De gasstroom wordt na het passeren van de inlaatscheider in het onderste deel van de absorber gepompt. Vervolgens gaat het door platen of spuitmonden in het midden van de behuizing, waarop verontreinigingen neerslaan. De mondstukken, volledig bevochtigd met een amine-oplossing, worden gescheiden door roosters voor een gelijkmatige verdeling van het reagens.

Verder wordt de van onzuiverheden gezuiverde blauwe brandstof naar de wasser gestuurd. Dit apparaat kan worden aangesloten in het verwerkingscircuit na de absorber of in het bovenste deel ervan.

De verbruikte oplossing stroomt langs de wanden van de absorber en wordt naar de destillatiekolom gestuurd - een stripper met een ketel. Daar wordt de oplossing gezuiverd van de geabsorbeerde verontreinigingen door de dampen die vrijkomen door kokend water om terug te keren naar de installatie.

Geregenereerd, d.w.z. ontdaan van waterstofsulfideverbindingen, stroomt de oplossing in de warmtewisselaar. Hierin wordt de vloeistof gekoeld tijdens de warmteoverdracht naar het volgende deel van de besmette oplossing, waarna het door de pomp in de koelkast wordt gepompt voor volledige koeling en condensatie van stoom.

De gekoelde absorberende oplossing wordt opnieuw in de absorber gevoerd. Het reagens circuleert dus door de installatie. De dampen worden ook gekoeld en gezuiverd van zure onzuiverheden, waarna ze de toevoer van reagens aanvullen.

Meestal worden gaszuiveringsschema's gebruikt met mono-ethanolamine en diethanolamine. Deze reagentia maken het mogelijk om niet alleen waterstofsulfide, maar ook kooldioxide te extraheren uit de samenstelling van blauwe brandstof

Als het nodig is om gelijktijdig CO uit het verwerkte gas te verwijderen₂ en H₂S, tweetraps reiniging wordt uitgevoerd. Het bestaat uit het gebruik van twee oplossingen die verschillen in concentratie. Deze optie is zuiniger dan eentrapsreiniging.

Eerst wordt gasvormige brandstof gereinigd met een sterke samenstelling met een reagensgehalte van 25-35%. Vervolgens wordt het gas behandeld met een zwakke waterige oplossing, waarin de werkzame stof slechts 5-12% is. Hierdoor wordt zowel grof als fijn gereinigd met een minimaal debiet van de oplossing en rationeel gebruik van de opgewekte warmte.

Vier behandelingsopties voor alkonolamine

Alkanolaminen of aminoalcoholen zijn stoffen die niet alleen een aminegroep bevatten, maar ook een hydroxygroep.

De apparatuur en technologie voor het zuiveren van aardgas met alkanolaminen verschillen voornamelijk in de wijze van toevoer van een absorberende stof. Meestal worden vier basismethoden gebruikt bij gaszuivering met behulp van dit type amine.

Eerste manier. Het bepaalt de stroom van de actieve oplossing in één stroom van bovenaf. De volledige hoeveelheid absorberend materiaal wordt naar de bovenste plaat van de installatie gestuurd. Het reinigingsproces vindt plaats bij een temperatuurachtergrond van niet hoger dan 40ºС.

De eenvoudigste reinigingsmethode is het leveren van de actieve oplossing in één enkele stroom. Deze techniek wordt gebruikt als er een kleine hoeveelheid onzuiverheden in het gas zit.

Deze techniek wordt meestal gebruikt voor kleine vervuiling met waterstofsulfideverbindingen en kooldioxide. Het totale thermische effect voor de productie van commercieel gas is in dit geval in de regel laag.

Tweede manier. Deze reinigingsoptie wordt gebruikt voor grote hoeveelheden waterstofsulfideverbindingen in gasvormige brandstoffen.

De reactieve oplossing wordt in dit geval in twee stromen gevoerd. De eerste, met een volume van ongeveer 65-75% van de totale massa, wordt naar het midden van de installatie gestuurd, de tweede wordt van bovenaf afgeleverd.

De amine-oplossing stroomt door de platen en ontmoet opwaartse gasstromen die op de bodemplaat van het absorberende systeem worden gepompt. Voor het serveren wordt de oplossing verwarmd tot niet meer dan 40 ° C, maar tijdens de interactie van het gas met het amine stijgt de temperatuur aanzienlijk.

Om te voorkomen dat de reinigingsefficiëntie daalt als gevolg van de temperatuurverhoging, wordt overtollige warmte verwijderd samen met de verbruikte oplossing verzadigd met waterstofsulfide. En aan de bovenkant van de installatie wordt de stroom gekoeld om de resterende zure componenten samen met condensaat te extraheren.

Het tweede en derde van de beschreven methoden bepalen vooraf de stroom van de absorberende oplossing in twee stromen. In het eerste geval wordt het reagens bij dezelfde temperatuur geleverd; in het tweede geval is het anders

Dit is een economische manier om het verbruik van zowel energie als actieve oplossing te verminderen. Bijverwarming wordt op geen enkel moment uitgevoerd. In termen van technologische essentie is het een zuivering op twee niveaus, die de minste kans biedt om commercieel gas voor te bereiden voor levering aan de snelweg.

Derde manier. Het gaat uit van de toevoer van de absorber naar de reinigingsinstallatie in twee stromen met verschillende temperaturen. De methode wordt toegepast als er naast zwavelwaterstof en kooldioxide ook CS in het ruwe gas zit₂, en COS.

Het overgrote deel van de absorber, ongeveer 70-75%, wordt verwarmd tot 60-70 ° C en de resterende fractie slechts tot 40 ° C. Stromen worden op dezelfde manier in de absorber gevoerd als in het hierboven beschreven geval: van boven en in het midden.

De vorming van een zone met een hoge temperatuur maakt het mogelijk om snel en efficiënt organische onzuiverheden uit de gasmassa onderaan de reinigingskolom te verwijderen. Bovenaan worden kooldioxide en waterstofsulfide geprecipiteerd met een amine van standaardtemperatuur.

Vierde manier. Deze technologie bepaalt de toevoer van een waterige oplossing van amine in twee stromen met verschillende regeneratiegraden. Dat wil zeggen, de ene wordt ongeraffineerd geleverd en bevat waterstofsulfide-insluitsels, de tweede zonder deze.

De eerste stream kan niet volledig vervuild worden genoemd. Het bevat slechts gedeeltelijk zure componenten, omdat sommige ervan tijdens het koelen tot + 50º / + 60ºC in de warmtewisselaar worden verwijderd. Deze oplossingsstroom wordt uit het onderste mondstuk van de stripper gehaald, gekoeld en naar het middelste deel van de kolom gestuurd.

Met een aanzienlijk gehalte aan waterstofsulfide en koolstofcomponenten in gasvormige brandstoffen, wordt de reiniging uitgevoerd met twee oplossingsstromen met verschillende regeneratiegraden

Alleen het deel van de oplossing dat in het bovenste deel van de installatie wordt gepompt, gaat diepgaand schoon. De temperatuur van deze stroom is meestal niet hoger dan 50 ° C. Hier vindt de fijnreiniging van gasvormige brandstoffen plaats. Dit ontwerp verlaagt de kosten met minstens 10% door het stoomverbruik te verminderen.

Het is duidelijk dat de reinigingsmethode is gekozen op basis van de aanwezigheid van organische verontreinigende stoffen en economische haalbaarheid. In ieder geval kunt u met een verscheidenheid aan technologieën de beste optie kiezen. Bij dezelfde aminegasbehandelingsunit kan de mate van zuivering worden gevarieerd, waardoor blauwe brandstof wordt geproduceerd met de juiste voor het werk gasketels, kachels, kachels kenmerken.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

De volgende video laat u kennismaken met de bijzonderheden van het extraheren van waterstofsulfide uit geassocieerd gas dat met olie uit een oliebron wordt gewonnen:

De installatie van zuivering van blauwe brandstof uit waterstofsulfide met de productie van elementaire zwavel voor verdere verwerking zal de video presenteren:

De auteur van deze video vertelt je hoe je thuis biogas uit waterstofsulfide kunt verwijderen.

De keuze voor een gaszuiveringsmethode is primair gericht op het oplossen van een specifiek probleem. De kunstenaar heeft twee manieren: een bewezen patroon volgen of de voorkeur geven aan iets nieuws. De belangrijkste richtlijn moet echter nog steeds economische haalbaarheid zijn, met behoud van kwaliteit en het bereiken van de gewenste verwerkingsgraad.