Čistenie amínového plynu zo sírovodíka: princíp, účinné možnosti a schémy inštalácie

Zemný plyn vyrobený z polí na dodanie spotrebiteľovi potrubím obsahuje zlúčeniny síry v rôznych pomeroch. Ak nie sú eliminované, agresívne látky zničia potrubie a zneškodnia armatúry. Okrem toho sa pri spaľovaní znečisteného modrého paliva uvoľňujú toxíny.

Aby sa zabránilo negatívnym dôsledkom, uskutočňuje sa čistenie amínového plynu zo sírovodíka. Toto je najjednoduchší a najlacnejší spôsob, ako oddeliť škodlivé zložky od fosílnych palív. Povieme vám, ako prebieha proces separácie inklúzií síry, ako je usporiadaná čistiareň a ako funguje.

Účel úpravy fosílnych palív

Plyn je najobľúbenejší druh paliva. Priťahuje dostupnú cenu a spôsobuje najmenšie škody na životnom prostredí. Medzi nesporné výhody patrí jednoduchosť riadenia procesu spaľovania a schopnosť zabezpečiť všetky fázy spracovania paliva v procese získavania tepelnej energie.

Prírodná plynná fosília sa však nevyťažuje v čistej forme, pretože súčasne s extrakciou plynu z vrtu sa pridružené organické zlúčeniny odčerpávajú. Najbežnejším z nich je sírovodík, ktorého obsah sa pohybuje od desatín do desiatich alebo viacerých percent v závislosti od poľa.

Sirovodík je toxický, škodlivý pre životné prostredie, škodlivý pre katalyzátory používané pri spracovaní plynu. Ako sme už uviedli, táto organická zlúčenina je mimoriadne agresívna, pokiaľ ide o oceľové rúry a kovové ventily.

Poškodenie súkromného systému a plynovod, sírovodík vedie k úniku modrého paliva ak extrémne negatívnym a rizikovým situáciám súvisiacim s touto skutočnosťou. Z dôvodu ochrany spotrebiteľa sa pred zložením plynného paliva pred jeho dodaním na diaľnicu odstránia nezdravé zlúčeniny.

Podľa noriem pre sírovodíkové zlúčeniny nesmie plyn prepravovaný potrubím prekročiť 0,02 g / m³. V skutočnosti je však oveľa viac. Na dosiahnutie hodnoty regulovanej GOST 5542-2014 je potrebné čistenie.

Existujúce metódy na separáciu sírovodíka

Okrem sírovodíka prevládajúceho proti iným nečistotám môžu byť v modrom palive obsiahnuté aj ďalšie škodlivé zlúčeniny. Nájdete v ňom oxid uhličitý, ľahké merkaptány a sulfid uhlíka. Samotný sírovodík však vždy zvíťazí.

Je potrebné poznamenať, že určitý zanedbateľný obsah zlúčenín síry v čistenom plynnom palive je prijateľný. Hodnota špecifickej tolerancie závisí od účelu, na ktorý sa plyn vyrába. Napríklad pri výrobe etylénoxidu by mal byť celkový obsah síry nižší ako 0,0001 mg / m3.

Zvolí sa spôsob čistenia so zameraním na požadovaný výsledok.

Všetky existujúce metódy sú rozdelené do dvoch skupín:

• Sorpčné. Pozostávajú z absorpcie sírovodíkových zlúčenín pevným (adsorpčným) alebo kvapalným (absorpčným) činidlom s následným uvoľňovaním síry alebo jej derivátov. Potom sa škodlivé nečistoty extrahované zo zmesi plynov zneškodňujú alebo recyklujú.
• Catalytic. Spočívajú v oxidácii alebo redukcii sírovodíka pri jeho premene na elementárnu síru.Tento proces sa uskutočňuje v prítomnosti katalyzátorov - látok, ktoré stimulujú priebeh chemickej reakcie.

Adsorpcia zahŕňa zhromažďovanie sírovodíka jeho koncentráciou na povrchu tuhej látky. Na adsorpčnom procese sa najčastejšie podieľajú granulované materiály na báze aktívneho uhlia alebo oxidu železa. Veľká špecifická povrchová charakteristika zŕn prispieva k maximálnemu zadržiavaniu molekúl síry.

Všetky metódy čistenia modrého paliva sú rozdelené na sorpčné a katalytické. Čistiace zariadenie je orientované na princíp činnosti určitej technológie. Existujú však zariadenia, v ktorých je kombinovaných niekoľko metód, vďaka ktorým sa vykonáva komplexné čistenie

Absorpčná technológia sa vyznačuje tým, že sa v aktívnej kvapalnej látke rozpustia plynné nečistoty sírovodíka. V dôsledku toho plynné kontaminanty prechádzajú do kvapalnej fázy. Potom sa vybrané škodlivé zložky odstránia odparením, inak desorpciou, týmto spôsobom sa odstránia z reaktívnej kvapaliny.

Napriek tomu, že adsorpčná technológia patrí k „suchým procesom“ a umožňuje jemné čistenie modrého paliva, absorpcia sa najčastejšie používa na odstránenie znečisťujúcich látok zo zemného plynu. Zber a eliminácia zlúčenín sírovodíka pomocou kvapalných absorbérov je výhodnejšia a vhodnejšia.

Najobľúbenejším typom adsorbéra je aktívne uhlie, ktoré sa používa vo forme kapsúl alebo zŕn. Povrch každého prvku „absorbuje“ sírovodík a iné organické nečistoty

Metódy absorpcie používané pri čistení plynov sú rozdelené do nasledujúcich troch skupín:

• Chemical. Vyrába sa pomocou rozpúšťadiel, ktoré voľne reagujú s kyslými znečisťujúcimi látkami sírovodíka. Etanolamíny alebo alkanolamíny majú najvyššiu absorpčnú kapacitu medzi chemickými sorbentmi.
• fyzický, Vykonáva sa fyzikálnym rozpustením plynného sírovodíka v kvapalnom absorbéri. Navyše, čím vyšší je parciálny tlak plynnej znečisťujúcej látky, tým rýchlejší je proces rozpúšťania. Ako absorbér sa tu používa metanol, propylénkarbonát atď.
• kombinovaný, V zmiešanej verzii extrakcie sírovodíka sú zapojené obe technológie. Hlavná práca sa vykonáva absorpciou a jemné terciárne spracovanie sa uskutočňuje pomocou adsorbentov.

Najpopulárnejšou a najobľúbenejšou technológiou na extrakciu a odstraňovanie sírovodíka a kyseliny uhličitej z prírodných palív je polstoročie chemické čistenie plynu pomocou sorbentu amínu použitého vo forme vodného roztoku.

Sorpčné metódy na čistenie prírodných palív sú založené na schopnosti pevných a kvapalných látok reagovať so sírovodíkom a inými organickými nečistotami, čím ich oddeľujú od plynu

Amínová technológia je vhodnejšia na spracovanie veľkého množstva plynu, pretože:

• Nedostatok deficitu. Reagencie je možné vždy kúpiť v objeme potrebnom na čistenie.
• Prijateľná absorpcia. Amíny sa vyznačujú vysokou absorpčnou kapacitou. Zo všetkých použitých látok dokážu z plynu odstrániť iba 99,9% sírovodíka.
• Prioritné charakteristiky. Vodné amínové roztoky sa vyznačujú najprijateľnejšou viskozitou, hustotou pár, tepelnou a chemickou stabilitou, nízkou tepelnou kapacitou. Ich vlastnosti poskytujú najlepší priebeh absorpčného procesu.
• Žiadna toxicita reaktívnych látok. Toto je dôležitý argument presvedčivý, aby sa uchýlil konkrétne k metóde amínu.
• Selektivita. Kvalita požadovaná na selektívnu absorpciu. Poskytuje možnosť postupného vykonávania potrebných reakcií v poradí požadovanom pre optimálny výsledok.

Medzi etanolamíny používané pri vykonávaní chemických metód na čistenie plynu zo sírovodíka a oxidu uhličitého patria monoetanolamíny (MEA), dietanolamíny (DEA), trietanolamíny (TEA). Látky s predponami mono- a di- sa navyše vylučujú z plynu a H₂S a CO₂, Tretia možnosť však pomáha odstraňovať iba sírovodík.

Pri selektívnom čistení modrého paliva sa používajú metyldietanolamíny (MDEA), diglykolamíny (DHA) a diizopropanolamíny (DIPA). Selektívne absorbenty sa používajú hlavne v zahraničí.

Ideálne absorbenty, ktoré prirodzene spĺňajú všetky požiadavky na čistenie pred dodaním do systému. plynové kúrenie a dodávka iného vybavenia ešte neexistuje. Každé rozpúšťadlo má niektoré výhody spolu s mínusmi. Pri výbere reaktívnej látky jednoducho určia najvhodnejšiu z navrhovaných sérií.

Typický princíp inštalácie

Maximálna nasiakavosť vzhľadom na H₂S je charakterizovaný roztokom monoetanolamínu. Toto činidlo má však niekoľko významných nevýhod. Vyznačuje sa pomerne vysokým tlakom a schopnosťou vytvárať ireverzibilné zlúčeniny s oxidom uhoľnatým počas prevádzky jednotky na čistenie plynného amínu.

Prvý mínus sa eliminuje premytím, v dôsledku čoho sa parné amíny čiastočne absorbujú. Druhý je zriedkavý pri spracovaní poľných plynov.

Koncentrácia vodného roztoku monoetanolamínu sa vyberie empiricky, na základe vykonaných štúdií sa používa na čistenie plynu zo špecifického poľa. Pri výbere percenta činidla sa berie do úvahy jeho schopnosť odolávať agresívnym účinkom sírovodíka na kovové komponenty systému.

Štandardný obsah absorbentu je obvykle v rozsahu 15 až 20%. Často sa však stáva, že koncentrácia sa zvýši na 30% alebo zníži na 10%, v závislosti od toho, aký vysoký stupeň má byť stupeň čistenia. tj na aký účel sa bude pri zahrievaní alebo pri výrobe polymérnych zlúčenín používať plyn.

Všimnite si, že so zvýšením koncentrácie amínových zlúčenín korozivita sírovodíka klesá. Musíme však vziať do úvahy, že v tomto prípade sa zvyšuje spotreba činidla. V dôsledku toho stúpajú náklady na vyčistený komerčný plyn.

Hlavnou jednotkou čistiarne je absorbér doštičky alebo namontovanej odrody. Toto je vertikálne orientované, zvonka pripomínajúce skúmavku, prístroj s dýzami alebo doštičkami umiestnenými vo vnútri. V dolnej časti je vstup pre prívod zmesi surového plynu, hore je výstup do práčky.

Ak je plyn, ktorý sa má čistiť v zariadení, pod dostatočným tlakom, aby reagent prešiel do výmenníka tepla a potom do destilačnej kolóny, proces sa uskutoční bez účasti čerpadla. Ak tlak nie je dostatočný pre proces, je výtok stimulovaný technikou čerpania

Prúd plynu po priechode vstupným odlučovačom je čerpaný do spodnej časti absorbéra. Potom prechádza doskami alebo dýzami umiestnenými v strede puzdra, na ktorých sa usadia nečistoty. Trysky, úplne zvlhčené roztokom amínu, sa oddelia mriežkami, aby sa rovnomerne rozdelila reagencia.

Ďalej sa do pračky privádza modré palivo zbavené nečistôt. Toto zariadenie môže byť zapojené v spracovávacom obvode za absorbérom alebo umiestnené v jeho hornej časti.

Použitý roztok steká po stenách absorbéra a je poslaný do destilačnej kolóny - striper s kotlom. Tam sa roztok vyčistí od absorbovaných kontaminantov parami uvoľnenými vriacou vodou, aby sa vrátil späť do zariadenia.

Regenerované, t.j. zbavený sírovodíkových zlúčenín, roztok tečie do výmenníka tepla. V ňom je kvapalina ochladená počas prenosu tepla do ďalšej časti kontaminovaného roztoku a potom je pumpovaná do chladničky pomocou čerpadla na úplné ochladenie a kondenzáciu pary.

Ochladený absorpčný roztok sa opäť zavádza do absorbéra. Činidlo teda cirkuluje inštaláciou. Jeho výpary sa tiež ochladzujú a čistia od kyslých nečistôt, po ktorých doplnia prívod činidla.

Najčastejšie sa používajú schémy čistenia plynov s monoetanolamínom a dietanolamínom. Tieto činidlá umožňujú extrahovať nielen sirovodík, ale aj oxid uhličitý zo zloženia modrého paliva

Ak je potrebné vykonať súčasné odstránenie CO zo spracovaného plynu₂ a H₂S, uskutoční sa dvojstupňové čistenie. Spočíva v použití dvoch roztokov, ktoré sa líšia koncentráciou. Táto možnosť je úspornejšia ako jednostupňové čistenie.

Najskôr sa plynné palivo čistí silným zložením s obsahom činidla 25 až 35%. Potom sa plyn spracuje slabým vodným roztokom, v ktorom je účinná látka iba 5 až 12%. Výsledkom je hrubé aj jemné čistenie s minimálnym prietokom roztoku a racionálnym využitím vyrobeného tepla.

Štyri možnosti liečby alkonolamínom

Alkanolaminy alebo aminoalkoholy sú látky, ktoré obsahujú nielen amínovú skupinu, ale aj hydroxylovú skupinu.

Zariadenie a technológia na čistenie zemného plynu alkanolamínmi sa líšia hlavne v spôsobe dodávania absorpčnej látky. Na čistenie plynu sa najčastejšie používajú štyri základné metódy pri použití tohto typu amínu.

Prvý spôsob, Určuje tok aktívneho roztoku v jednom prúde zhora. Celé množstvo absorbentu sa posiela do hornej platne zariadenia. Čistiaci proces sa uskutočňuje pri teplotnom pozadí nie vyššom ako 40 ° C.

Najjednoduchší spôsob čistenia spočíva v dodaní aktívneho roztoku do jedného prúdu. Táto technika sa používa, ak je v plyne malé množstvo nečistôt.

Táto technika sa zvyčajne používa na menšie znečistenie zlúčeninami sírovodíka a oxidu uhličitého. Celkový tepelný účinok na výrobu komerčného plynu je v tomto prípade spravidla nízky.

Druhý spôsob, Táto možnosť čistenia sa používa pre vysoké hladiny zlúčenín sírovodíka v plynných palivách.

Reaktívny roztok sa v tomto prípade privádza do dvoch prúdov. Prvý, s objemom asi 65 - 75% celkovej hmotnosti, sa posiela do stredu zariadenia, druhý sa dodáva zhora.

Aminový roztok tečie dole doštičkami a stretáva sa s prúdmi plynu, ktoré sú čerpané na spodnú dosku absorpčnej jednotky. Pred podávaním sa roztok zahrieva na nie viac ako 40 ° C, ale počas interakcie plynu s amínom sa teplota výrazne zvyšuje.

Aby sa zabránilo poklesu účinnosti čistenia v dôsledku zvýšenia teploty, prebytočné teplo sa odstráni spolu s použitým roztokom nasýteným sírovodíkom. A v hornej časti zariadenia sa prúd ochladí, aby sa extrahovali zvyškové kyslé zložky spolu s kondenzátom.

Druhý a tretí z opísaných spôsobov predurčuje tok absorpčného roztoku v dvoch prúdoch. V prvom prípade je činidlo dodávané pri rovnakej teplote, v druhom je to iné

Toto je ekonomický spôsob, ako znížiť spotrebu energie a aktívneho riešenia. Dodatočné zahrievanie sa nevykonáva v žiadnom štádiu. Pokiaľ ide o technologickú podstatu, ide o dvojúrovňové čistenie, ktoré poskytuje príležitosť s najmenšou stratou na prípravu komerčného plynu na dodávku na diaľnicu.

Tretia cesta, Predpokladá dodávku absorbéra do čistiaceho zariadenia v dvoch prúdoch rôznych teplôt. Táto metóda sa uplatňuje, ak popri sírovodíku a oxide uhličitom existuje v surovom plyne aj CS₂a COS.

Prevažná časť absorbéra, približne 70 - 75%, sa zahreje na 60 - 70 ° C a zostávajúca frakcia iba na 40 ° C. Toky sa privádzajú do absorbéra rovnakým spôsobom ako v prípade opísanom vyššie: zhora a zhora.

Vytvorenie zóny s vysokou teplotou umožňuje rýchle a efektívne odstránenie organických nečistôt z plynnej hmoty na dne čistiacej kolóny. Na vrchu sa oxid uhličitý a sírovodík zrážajú amínom so štandardnou teplotou.

Štvrtý spôsob, Táto technológia určuje prívod vodného roztoku amínu v dvoch prúdoch s rôznymi stupňami regenerácie. To znamená, že jeden je dodávaný nerafinovaný, obsahujúci inklúzie sírovodíka, druhý bez nich.

Prvý prúd nemožno označiť ako úplne znečistený. Obsahuje iba kyslé zložky, pretože niektoré z nich sa odstránia počas chladenia na + 50 ° / + 60 ° C vo výmenníku tepla. Tento prúd roztoku sa odoberá zo spodnej dýzy stripovacieho zariadenia, ochladí sa a odošle do strednej časti kolóny.

Pri významnom obsahu sírovodíkových a uhlíkových zložiek v plynných palivách sa čistenie vykonáva pomocou dvoch prúdov s rôznymi stupňami regenerácie.

Hĺbkovým čistením prechádza iba časť roztoku, ktorá sa čerpá do hornej časti zariadenia. Teplota tohto prúdu obvykle nepresahuje 50 ° C. Tu sa vykonáva jemné čistenie plynných palív. Táto konštrukcia znižuje náklady najmenej o 10% znížením spotreby pary.

Je zrejmé, že metóda čistenia sa vyberá na základe prítomnosti organických znečisťujúcich látok a ekonomickej uskutočniteľnosti. V každom prípade vám rôzne technológie umožňujú zvoliť najlepšiu možnosť. Na tej istej jednotke na úpravu amínového plynu sa môže meniť stupeň čistenia, čím sa vyrába modré palivo so správnymi palivami pre prácu plynové kotly, kachle, vlastnosti ohrievačov.

Závery a užitočné video na túto tému

Nasledujúce video vás oboznámi so špecifikami ťažby sírovodíka z pridruženého plynu extrahovaného ropou z ropnej vrty:

Inštalácia čistenia modrého paliva zo sírovodíka s výrobou elementárnej síry na ďalšie spracovanie predstaví video:

Autor tohto videa vám povie, ako sa doma zbaviť bioplynu zo sírovodíka.

Výber spôsobu čistenia plynov je primárne zameraný na riešenie špecifického problému. Umelec má dva spôsoby: sledovať osvedčený vzor alebo uprednostňovať niečo nové. Hlavným usmernením by však stále mala byť ekonomická realizovateľnosť pri zachovaní kvality a získaní požadovaného stupňa spracovania.