Amengassrensing fra hydrogensulfid: prinsipp, effektive alternativer og installasjonsordninger

Naturgassen som produseres fra feltene for levering til forbruker gjennom rørledningene inneholder svovelforbindelser i forskjellige proporsjoner. Hvis de ikke elimineres, vil aggressive stoffer ødelegge rørledningen og gjøre beslag ubrukelige. I tillegg frigjøres giftstoffer under forbrenning av forurenset blått drivstoff.

For å unngå negative konsekvenser utføres en amingassrensing fra hydrogensulfid. Dette er den enkleste og billigste måten å skille skadelige komponenter fra fossile brensler på. Vi vil fortelle deg hvordan prosessen med separasjon av svovelinneslutninger skjer, hvordan renseanlegget er ordnet og fungerer.

Formål med behandling av fossilt brensel

Gass er den mest populære typen drivstoff. Det tiltrekker den rimeligste prisen og forårsaker minst mulig skade på miljøet. Uomtvistelige fordeler inkluderer enkelheten i å kontrollere forbrenningsprosessen og muligheten til å sikre alle stadier av brenselbehandling i prosessen med å oppnå termisk energi.

Naturlig gassformet fossil blir imidlertid ikke utvunnet i sin rene form, fordi samtidig med ekstraksjon av gass fra brønnen, blir tilknyttede organiske forbindelser pumpet ut. Det vanligste av disse er hydrogensulfid, hvis innhold varierer fra tiendedeler til ti eller flere prosent, avhengig av felt.

Hydrogensulfid er giftig, miljøskadelig, skadelig for katalysatorer brukt i gassbehandling. Som vi allerede har nevnt, er denne organiske forbindelsen ekstremt aggressiv med hensyn til stålrør og metallventiler.

Naturligvis korroderer det private systemet og gass ​​hoved, fører hydrogensulfid til lekkasjer av blått drivstoff og de ekstremt negative, risikable situasjonene forbundet med dette faktum. For å beskytte forbrukeren blir usunne forbindelser fjernet fra sammensetningen av det gassformige drivstoffet før det blir levert til motorveien.

I henhold til standardene for hydrogensulfidforbindelser kan ikke gassen som transporteres gjennom rør overstige 0,02 g / m³. Imidlertid er det faktisk mye mer. For å oppnå verdien regulert av GOST 5542-2014, er rengjøring nødvendig.

Eksisterende metoder for separering av hydrogensulfid

I tillegg til hydrogensulfid som er rådende mot andre urenheter, kan andre skadelige forbindelser også inneholde i blått drivstoff. Du finner i den karbondioksid, lette merkaptaner og karbonsulfid. Men selve hydrogensulfid vil alltid seire.

Det er verdt å merke seg at noe ubetydelig innhold av svovelforbindelser i renset gassformig drivstoff er akseptabelt. Det spesifikke toleransetallet avhenger av formålet som gassen produseres for. For eksempel for produksjon av etylenoksyd, bør det totale svovelinnholdet være mindre enn 0,0001 mg / m³.

Rengjøringsmetoden velges, med fokus på ønsket resultat.

Alle eksisterende metoder er delt inn i to grupper:

• Absorpsjon. De består i absorpsjon av hydrogensulfidforbindelser med et fast (adsorpsjon) eller flytende (absorpsjons) reagens med den påfølgende frigjøring av svovel eller dets derivater. Etter dette blir skadelige urenheter ekstrahert fra gassblandingen kastet eller resirkulert.
• Katalytisk. De består i oksidasjon eller reduksjon av hydrogensulfid med omdannelse til elementært svovel.Prosessen implementeres i nærvær av katalysatorer - stoffer som stimulerer løpet av en kjemisk reaksjon.

Adsorpsjon innebærer innsamling av hydrogensulfid ved å konsentrere det på overflaten av et fast stoff. Oftest er granulære materialer basert på aktivert karbon eller jernoksyd involvert i adsorpsjonsprosessen. Den store spesifikke overflaten som er karakteristisk for korn, bidrar til maksimal retensjon av svovelmolekyler.

Alle metoder for rensing av blått drivstoff er delt inn i sorpsjon og katalytisk. Rengjøringsutstyret er orientert etter prinsippet om drift av en viss teknologi. Imidlertid er det installasjoner der flere metoder kombineres, på grunn av hvilken kompleks rengjøring som utføres

Absorpsjonsteknologien er karakterisert ved at gassformig hydrogensulfidforurensning oppløses i det aktive flytende stoffet. Som et resultat passerer gassformige forurensninger inn i væskefasen. Deretter fjernes de valgte skadelige komponentene ved fordampning, ellers desorpsjon, ved denne metoden fjernes de fra den reaktive væsken.

Til tross for at adsorpsjonsteknologien hører til “tørre prosesser” og tillater fin rensing av blått drivstoff, brukes absorpsjon oftest for å fjerne forurensninger fra naturgass. Innsamling og eliminering av hydrogensulfidforbindelser ved bruk av flytende absorbenter er mer lønnsomt og passende.

Den mest populære typen adsorber er aktivert karbon, brukt i form av kapsler eller korn. Overflaten til hvert element "absorberer" hydrogensulfid og andre organiske urenheter

Absorpsjonsmetodene brukt i gassrensing er delt inn i følgende tre grupper:

• Chemical. Produsert ved bruk av løsningsmidler som fritt reagerer med hydrogensulfid-sure forurensninger. Etanolaminer eller alkanolaminer har den høyeste absorpsjonskapasitet blant kjemiske sorbenter.
• fysisk. Utføres ved fysisk oppløsning av gassformig hydrogensulfid i en væskeoppsamler. Dessuten, jo høyere delvis trykk av gassformet forurensning, desto raskere er oppløsningsprosessen. Metanol, propylenkarbonat, etc. brukes her som absorber.
• kombinert. I den blandede versjonen av ekstraksjon av hydrogensulfid er begge teknologiene involvert. Hovedarbeidet utføres ved absorpsjon, og fin tertiær behandling utføres av adsorbenter.

I et halvt århundre har den mest populære og populære teknologien for ekstraksjon og fjerning av hydrogensulfid og kullsyre fra naturlig brensel vært den kjemiske rensingen av gass ved å bruke et aminsorbent brukt i form av en vandig løsning.

Sororpsjonsmetoder for rengjøring av naturlige drivstoff er basert på evnen til faste og flytende stoffer til å reagere med hydrogensulfid og andre organiske urenheter, og derved separere dem fra gassen

Aminteknologi er mer egnet for prosessering av store mengder gass, fordi:

• Mangel på underskudd. Reagenser kan alltid kjøpes i det volumet som kreves for rengjøring.
• Akseptabelt absorpsjon. Aminer er preget av høy absorpsjonskapasitet. Av alle stoffene som er brukt er det bare de som er i stand til å fjerne 99,9% hydrogensulfid fra gass.
• Prioritetsegenskaper. Vandige aminløsninger skilles ut med den mest akseptable viskositet, damptetthet, termisk og kjemisk stabilitet, lav varmekapasitet. Deres egenskaper gir det beste løpet av absorpsjonsprosessen.
• Ingen giftighet av reaktive stoffer. Dette er et viktig argument som overbeviser om å ty til spesifikt aminmetoden.
• Selektivitet. Kvalitet som kreves for selektiv absorpsjon. Det gir muligheten for sekvensielt å utføre de nødvendige reaksjoner i den rekkefølgen som kreves for et optimalt resultat.

Etanolaminer brukt ved utførelse av kjemiske metoder for rensing av gass fra hydrogensulfid og karbondioksyd inkluderer monoetanolaminer (MEA), dietanolaminer (DEA), trietanolaminer (TEA). Dessuten blir stoffer med prefikser mono- og di- eliminert fra gass og H₂S og CO₂. Men det tredje alternativet hjelper til med å fjerne bare hydrogensulfid.

Når du utfører selektiv rengjøring av blått drivstoff, brukes metyldiethanolamines (MDEA), diglycolamines (DHA) og diisopropanolamines (DIPA). Selektive absorbenter brukes hovedsakelig i utlandet.

Naturligvis ideelle absorbenter som oppfyller alle rengjøringskrav før de leveres til systemet. gassoppvarming og forsyning av annet utstyr eksisterer ennå ikke. Hvert løsningsmiddel har noen fordeler sammen med minuser. Når du velger et reaktivt stoff, bestemmer de ganske enkelt det mest egnede av serien som foreslås.

Typisk installasjonsprinsipp

Maksimal absorpsjonsevne med hensyn til H₂S er preget av en løsning av monoetanolamin. Imidlertid har dette reagenset et par betydelige ulemper. Det er preget av ganske høyt trykk og evnen til å lage irreversible forbindelser med karbonmonoksid under drift av amingassrenseanordningen.

Det første minus elimineres ved vask, som et resultat av at amindampen delvis blir absorbert. Det andre er sjelden i behandlingen av feltgasser.

Konsentrasjonen av en vandig løsning av monoetanolamin velges empirisk, på grunnlag av de utførte studiene, blir det tatt for å rense gass fra et spesifikt felt. Valget av prosentandelen av reagenset tar hensyn til dens evne til å motstå de aggressive effektene av hydrogensulfid på metallkomponentene i systemet.

Standard absorbentinnhold er vanligvis i området 15 til 20%. Imidlertid hender det ofte at konsentrasjonen økes til 30% eller reduseres til 10%, avhengig av hvor høy grad av rensing skal være. dvs. til hvilket formål, i oppvarming eller i produksjon av polymerforbindelser, vil gass bli brukt.

Merk at med en økning i konsentrasjonen av aminforbindelser, reduserer korrosiviteten til hydrogensulfid. Men vi må ta hensyn til at reagensforbruket i dette tilfellet øker. Følgelig øker kostnadene for renset kommersiell gass.

Hovedenheten til renseanlegget er en absorber av en plate eller montert variant. Dette er et vertikalt orientert, eksternt ligner et reagensrør, apparat med dyser eller plater plassert inne. I den nedre delen er det en inngang for tilførsel av rå gassblanding, på toppen er det en utgang til skrubberen.

Hvis gassen som skal rengjøres i installasjonen er under tilstrekkelig trykk for at reagenset skal passere inn i varmeveksleren og deretter inn i destillasjonskolonnen, skjer prosessen uten deltakelse av en pumpe. Hvis trykket ikke er nok for prosessen, stimuleres utstrømningen av pumpeteknikken

Gassstrømmen etter passering gjennom innløpsseparatoren pumpes inn i den nedre delen av absorbenten. Deretter passerer den gjennom plater eller dyser som ligger midt i foringsrøret, på hvilket forurensninger legger seg. Dysene, fullstendig fuktet med en aminoppløsning, separeres ved gitter for jevn fordeling av reagenset.

Videre sendes det blå drivstoffet som er renset for urenheter til skrubberen. Denne enheten kan kobles til i prosesskretsen etter absorberen eller befinne seg i den øvre delen.

Den brukte løsningen strømmer nedover veggene i absorbenten og sendes til destillasjonskolonnen - en stripper med en kjele. Der blir løsningen renset fra de absorberte forurensningene med dampene som frigjøres med kokende vann for å komme tilbake til installasjonen.

Regenerert, d.v.s. kvitt hydrogensulfidforbindelser strømmer løsningen inn i varmeveksleren. I den avkjøles væsken under overføring av varme til den neste delen av den forurensede løsningen, hvoretter den pumpes inn i kjøleskapet av pumpen for fullstendig avkjøling og kondensasjon av damp.

Den avkjølte absorberende oppløsningen blir igjen ført inn i absorbenten. Så sirkulerer reagenset gjennom installasjonen. Dampene avkjøles og renses fra sure urenheter, hvoretter de fyller på tilførselen av reagens.

Oftest brukes gassrenseanlegg sammen med monoetanolamin og dietanolamin. Disse reagensene gjør det mulig å trekke ut ikke bare hydrogensulfid, men også karbondioksid fra sammensetningen av blått drivstoff

Hvis det er nødvendig å utføre samtidig fjerning av CO fra den behandlede gassen₂ og H₂S, to-trinns rengjøring utføres. Det består i bruk av to løsninger som har forskjellig konsentrasjon. Dette alternativet er mer økonomisk enn en-trinns rengjøring.

Først renses gassformet drivstoff med en sterk sammensetning med et reagensinnhold på 25-35%. Deretter behandles gassen med en svak vandig løsning, hvor den aktive substansen bare er 5-12%. Som et resultat blir både grov og fin rengjøring utført med en minimum strømningshastighet for løsningen og den rasjonelle bruken av den genererte varmen.

Fire alkonolaminbehandlingsalternativer

Alkanolaminer eller aminoalkoholer er stoffer som ikke bare inneholder en amingruppe, men også en hydroksygruppe.

Apparatet og teknologien for rensing av naturgass med alkanolaminer er hovedsakelig forskjellig i metoden for tilførsel av et absorberende stoff. Oftest brukes fire grunnleggende metoder i rensing av gass ved bruk av denne typen amin.

Første vei. Det bestemmer strømmen av den aktive løsningen i en strøm ovenfra. Hele mengden absorbent blir sendt til den øvre platen på installasjonen. Rengjøringsprosessen skjer ved en temperaturbakgrunn på ikke høyere enn 40ºС.

Den enkleste rengjøringsmetoden innebærer å levere den aktive løsningen i en enkelt strøm. Denne teknikken brukes hvis det er en liten mengde urenheter i gassen.

Denne teknikken brukes vanligvis til mindre forurensning med hydrogensulfidforbindelser og karbondioksid. Den totale termiske effekten for produksjon av kommersiell gass i dette tilfellet er som regel lav.

Andre vei. Dette rengjøringsalternativet brukes til høye nivåer av hydrogensulfidforbindelser i gassformig brensel.

Den reaktive løsningen blir i dette tilfellet matet i to strømmer. Den første, med et volum på omtrent 65-75% av den totale massen, blir sendt til midten av installasjonen, den andre blir levert ovenfra.

Aminløsningen strømmer nedover platene og møter oppadgående gasstrømmer som pumpes på bunnplaten på den absorberende enheten. Før servering blir løsningen oppvarmet til ikke mer enn 40 ° C, men under samspillet mellom gassen og aminet, stiger temperaturen betydelig.

For å forhindre at renseeffektiviteten faller på grunn av temperaturøkningen, fjernes overflødig varme sammen med den brukte oppløsningen mettet med hydrogensulfid. Og på toppen av installasjonen blir strømmen avkjølt for å trekke ut resterende sure komponenter sammen med kondensat.

Den andre og tredje av de beskrevne fremgangsmåter forhåndsbestemmer strømmen av den absorberende løsningen i to strømmer. I det første tilfellet blir reagenset tilført samme temperatur, i det andre er det annerledes

Dette er en økonomisk måte å redusere forbruket av både energi og aktiv løsning. Ytterligere oppvarming utføres ikke på noe trinn. Når det gjelder teknologisk essens, er det en to-nivås rensing, som gir muligheten med minst tap for å klargjøre kommersiell gass for levering til motorveien.

Tredje vei. Det forutsetter tilførsel av absorber til renseanlegget i to strømmer med forskjellige temperaturer. Metoden brukes hvis det i tillegg til hydrogensulfid og karbondioksid også er CS i rågassen₂, og COS.

Den dominerende delen av absorbenten, omtrent 70-75%, blir oppvarmet til 60-70 ° C, og den gjenværende fraksjon bare til 40 ° C. Strømmer føres inn i absorberen på samme måte som i tilfellet beskrevet ovenfor: ovenfra og i midten.

Dannelsen av en sone med høy temperatur gjør det mulig å fjerne organiske urenheter raskt og effektivt fra gassmassen i bunnen av rensekolonnen. På toppen utfelles karbondioksyd og hydrogensulfid med en amin med standardtemperatur.

Fjerde vei. Denne teknologien bestemmer tilførselen av en vandig oppløsning av amin i to bekker med forskjellige regenereringsgrader. Det vil si at den ene leveres uraffinert og inneholder hydrogensulfidinneslutninger, den andre uten dem.

Den første strømmen kan ikke kalles fullstendig forurenset. Den inneholder bare delvis sure komponenter, fordi noen av dem fjernes under avkjøling til + 50º / + 60ºC i varmeveksleren. Denne løsningsstrømmen tas fra den nedre dysen til stripperen, avkjøles og sendes til den midtre delen av kolonnen.

Med et betydelig innhold av hydrogensulfid og karbonkomponenter i gassformet brensel, blir rengjøring utført med to oppløsningsstrømmer med ulik grad av regenerering.

Bare den delen av løsningen som pumpes inn i den øvre delen av installasjonen, går gjennom dyprensing. Temperaturen i denne strømmen overstiger vanligvis ikke 50 ° C. Fin rengjøring av gassformet brennstoff utføres her. Denne designen reduserer kostnadene med minst 10% ved å redusere dampforbruket.

Det er tydelig at rengjøringsmetoden er valgt basert på tilstedeværelse av organiske miljøgifter og økonomisk gjennomførbarhet. I alle fall lar en rekke teknologier deg velge det beste alternativet. På den samme behandlingsenheten for amingass kan rensegraden varieres og produsere blått drivstoff med de rette for arbeid gasskjeler, ovner, varmeovnsegenskaper.

Konklusjoner og nyttig video om emnet

Følgende video vil gjøre deg kjent med detaljene for å trekke ut hydrogensulfid fra tilhørende gass ekstrahert med olje fra en oljebrønn:

Installasjonen av rensing av blått drivstoff fra hydrogensulfid med produksjon av elementært svovel for videre prosessering vil presentere videoen:

Forfatteren av denne videoen vil fortelle deg om hvordan du kan bli kvitt biogass fra hydrogensulfid hjemme.

Valget av gassrensingsmetode er først og fremst rettet mot å løse et spesifikt problem. Kunstneren har to måter: å følge et bevist mønster eller å foretrekke noe nytt. Imidlertid bør hovedretningslinjen fortsatt være økonomisk gjennomførbarhet samtidig som kvaliteten opprettholdes og oppnås ønsket grad av prosessering.