Rening av amingas från vätesulfid: princip, effektiva alternativ och installationssystem

Naturgasen som produceras från fälten för leverans till konsumenten via rörledningarna innehåller svavelföreningar i olika proportioner. Om de inte elimineras, kommer aggressiva ämnen att förstöra rörledningen och göra beslag oanvändbara. Dessutom frigörs gifter under förbränningen av förorenat blått bränsle.

För att undvika negativa konsekvenser utförs en rening av amingas från vätesulfid. Detta är det enklaste och billigaste sättet att separera skadliga komponenter från fossila bränslen. Vi kommer att beskriva hur processen för separering av svavelinneslutningar inträffar, hur behandlingsanläggningen är anordnad och fungerar.

Syfte med fossil bränslebehandling

Gas är den mest populära typen av bränsle. Det lockar till det överkomliga priset och orsakar minsta skador på miljön. Otvivelaktiga fördelar inkluderar enkelheten att kontrollera förbränningsprocessen och förmågan att säkra alla steg i bränslebearbetning i processen för att erhålla värmeenergi.

Emellertid extraheras naturligt gasformigt fossil inte i sin rena form, eftersom samtidigt med extraktion av gas från brunnen pumpas tillhörande organiska föreningar ut. Det vanligaste av dessa är vätesulfid, vars innehåll varierar från tiondelar till tio eller fler procent, beroende på fält.

Vätesulfid är giftigt, skadligt för miljön, skadligt för katalysatorer som används vid gasbearbetning. Som vi redan har noterat är denna organiska förening extremt aggressiv med avseende på stålrör och metallventiler.

Naturligtvis korroderar det privata systemet och gas huvud, vätesulfid leder till läckage av blått bränsle och de extremt negativa, riskabla situationer som är förknippade med detta faktum. För att skydda konsumenten avlägsnas ohälsosamma föreningar från sammansättningen av det gasformiga bränslet innan det levereras till motorvägen.

Enligt standarderna för vätesulfidföreningar får gasen som transporteras genom rör inte överstiga 0,02 g / m³. Men det finns faktiskt mycket mer. För att uppnå det värde som regleras av GOST 5542-2014 krävs rengöring.

Befintliga metoder för att separera vätesulfid

Förutom vätesulfid som råder mot andra föroreningar, kan andra skadliga föreningar också innehålla blått bränsle. Du kan hitta koldioxid, lätta merkaptaner och kolsulfid. Men vätesulfid i sig kommer alltid att råda.

Det är värt att notera att något obetydligt innehåll av svavelföreningar i renat gasformigt bränsle är acceptabelt. Den specifika toleranssiffran beror på det syfte för vilket gasen produceras. Till exempel för produktion av etenoxid bör den totala svavelhalten vara mindre än 0,0001 mg / m³.

Rengöringsmetoden väljs med fokus på önskat resultat.

Alla befintliga metoder är indelade i två grupper:

• Sorption. De består i absorption av vätesulfidföreningar med ett fast ämne (adsorption) eller vätska (absorption) med efterföljande frisättning av svavel eller dess derivat. Därefter bortskaffas eller återvinns skadliga föroreningar som extraheras från gaskompositionen.
• Katalytisk. De består i oxidation eller reduktion av vätesulfid med dess omvandling till elementärt svavel.Processen implementeras i närvaro av katalysatorer - ämnen som stimulerar en kemisk reaktion.

Adsorption innebär insamling av vätesulfid genom att koncentrera den på ytan av ett fast ämne. Oftast är granulära material baserade på aktivt kol eller järnoxid involverade i adsorptionsprocessen. Den stora specifika ytkarakteristiken för korn bidrar till maximal retention av svavelmolekyler.

Alla metoder för rening av blått bränsle är indelade i sorption och katalytiska. Rengöringsutrustningen är inriktad på principen om drift av en viss teknik. Det finns dock installationer där flera metoder kombineras, på grund av vilken komplex rengöring utförs

Absorptionstekniken kännetecknas av att gasformiga vätesulfidföroreningar löses i den aktiva flytande substansen. Som ett resultat passerar gasformiga föroreningar in i vätskefasen. Sedan avlägsnas de valda skadliga komponenterna genom indunstning, annars desorption, genom denna metod tas de bort från den reaktiva vätskan.

Trots att adsorptionstekniken tillhör ”torra processer” och möjliggör finrening av blått bränsle, används absorption oftast för att ta bort föroreningar från naturgas. Insamling och eliminering av vätesulfidföreningar med användning av vätskeupptagare är mer lönsamt och lämpligt.

Den mest populära typen av adsorber är aktivt kol som används i form av kapslar eller korn. Ytan på varje element "absorberar" vätesulfid och andra organiska föroreningar

Absorptionsmetoderna som används vid gasrening delas in i följande tre grupper:

• Chemical. Tillverkas med lösningsmedel som fritt reagerar med sura föroreningar med vätesulfid. Etanolaminer eller alkanolaminer har den högsta absorptionskapaciteten bland kemiska sorbenter.
• fysiskt. Utförs genom fysisk upplösning av gasformig vätesulfid i en vätskeupptagare. Dessutom, desto högre partiellt tryck för gasformiga föroreningar, desto snabbare är upplösningsprocessen. Metanol, propylenkarbonat etc. används här som en absorberare.
• kombinerade. I den blandade versionen av extraktionen av vätesulfid är båda teknikerna inblandade. Huvudarbetet utförs genom absorption och fin tertiär behandling utförs av adsorbenter.

Under ett halvt sekel har den mest populära och populära tekniken för extraktion och borttagning av vätesulfid och kolsyra från naturliga bränslen varit den kemiska rening av gas med användning av ett aminsorbent som används i form av en vattenhaltig lösning.

Sorptionsmetoder för rengöring av naturliga bränslen är baserade på fasta och flytande substansers förmåga att reagera med vätesulfid och andra organiska föroreningar och därigenom separera dem från gasen

Aminteknologi är mer lämpad för bearbetning av stora volymer gas, eftersom:

• Brist på underskott. Reagens kan alltid köpas i den volym som krävs för rengöring.
• Acceptabelt absorption. Aminer kännetecknas av hög absorptionsförmåga. Av alla ämnen som används är det bara de som kan ta bort 99,9% vätesulfid från gas.
• Prioritetsegenskaper. Vattenhaltiga aminlösningar kännetecknas av den mest acceptabla viskositeten, ångdensiteten, termisk och kemisk stabilitet, låg värmekapacitet. Deras egenskaper ger den bästa kursen i absorptionsprocessen.
• Ingen toxicitet hos reaktiva ämnen. Detta är ett viktigt argument som övertygar att specifikt ta till sig aminmetoden.
• Selektivitet. Kvalitet som krävs för selektiv absorption. Det ger möjligheten att sekventiellt genomföra de nödvändiga reaktionerna i den ordning som krävs för ett optimalt resultat.

Etanolaminer som används vid genomförande av kemiska metoder för rengöring av gas från vätesulfid och koldioxid inkluderar monoetanolaminer (MEA), dietanolaminer (DEA), trietanolaminer (TEA). Dessutom elimineras ämnen med prefix mono- och di- från gas och H₂S och CO₂. Men det tredje alternativet hjälper till att ta bort endast vätesulfid.

Vid utförande av selektiv rengöring av blått bränsle används metyldietanolaminer (MDEA), diglycolamines (DHA) och diisopropanolamines (DIPA). Selektiva absorbenter används främst utomlands.

Naturligtvis idealiska absorbenter som uppfyller alla rengöringskrav innan de levereras till systemet. gasuppvärmning och leverans av annan utrustning finns ännu inte. Varje lösningsmedel har vissa fördelar tillsammans med minus. När man väljer ett reaktivt ämne bestämmer de helt enkelt det mest lämpliga av den föreslagna serien.

Typisk installationsprincip

Maximal absorptionsförmåga med avseende på H₂S kännetecknas av en lösning av monoetanolamin. Detta reagens har emellertid ett par betydande nackdelar. Det kännetecknas av ganska högt tryck och förmågan att skapa irreversibla föreningar med kolmonoxid under drift av amingasreningsenheten.

Den första minusen elimineras genom tvättning, varigenom aminångan delvis absorberas. Den andra är sällsynt vid bearbetning av fältgaser.

Koncentrationen av en vattenhaltig lösning av monoetanolamin väljs empiriskt, på grundval av de genomförda studierna tas det för att rena gas från ett specifikt fält. Valet av procentandelen reagens tar hänsyn till dess förmåga att motstå de aggressiva effekterna av vätesulfid på metallkomponenterna i systemet.

Det absorberande standardinnehållet ligger vanligtvis i intervallet 15 till 20%. Det händer emellertid ofta att koncentrationen ökas till 30% eller reduceras till 10%, beroende på hur hög reningsgraden ska vara. dvs för vilket syfte, vid uppvärmning eller vid framställning av polymerföreningar, kommer gas att användas.

Observera att med en ökning av koncentrationen av aminföreningar minskar korrosiviteten för vätesulfid. Men vi måste ta hänsyn till att reagensförbrukningen i detta fall ökar. Följaktligen stiger kostnaderna för renad kommersiell gas.

Behandlingsanläggningens huvudenhet är en absorberare av en platta eller monterad sort. Detta är en vertikalt orienterad, externt liknar ett provrör, en apparat med munstycken eller plattor placerade inuti. I dess nedre del finns en ingång för tillförsel av obehandlad gasblandning, överst finns en utgång till skrubbern.

Om gasen som ska rengöras i installationen är under tillräckligt tryck för att reagenset ska passera in i värmeväxlaren och sedan in i destillationskolonnen, sker processen utan deltagande av en pump. Om trycket inte räcker för processen, stimuleras utflödet av pumptekniken

Gasflödet efter att ha passerat genom inloppsseparatorn pumpas in i den nedre delen av absorbatorn. Sedan passerar det genom plattor eller munstycken som ligger i mitten av höljet, på vilket föroreningar sätter sig. Munstyckena, helt fuktade med en aminlösning, separeras genom gitter för enhetlig fördelning av reagenset.

Vidare skickas det blåa bränslet som rengörs från föroreningar till skrubbern. Denna enhet kan anslutas i processkretsen efter absorberaren eller placeras i dess övre del.

Den förbrukade lösningen flödar ner på väggarna i absorbenten och skickas till destillationskolonnen - en strippare med en panna. Där renas lösningen från de absorberade föroreningarna av ångorna som frisätts med kokande vatten för att återgå till installationen.

Regenererad, d.v.s. att bli av med vätesulfidföreningar flyter lösningen in i värmeväxlaren. I den kyls vätskan under värmeöverföringen till nästa del av den förorenade lösningen, varefter den pumpas in i kylen av pumpen för fullständig kylning och kondensation av ånga.

Den kylda absorberande lösningen matas åter in i absorbenten. Så reagenset cirkulerar genom installationen. Dess ångor kyls och renas från sura föroreningar, varefter de fyller på tillförseln av reagens.

Oftast används gasreningsscheman med monoetanolamin och dietanolamin. Dessa reagens gör det möjligt att extrahera inte bara vätesulfid utan också koldioxid från sammansättningen av blått bränsle

Om det är nödvändigt att samtidigt avlägsna CO från den bearbetade gasen₂ och H₂S, tvåstegs rengöring utförs. Det består i att använda två lösningar som skiljer sig i koncentration. Detta alternativ är mer ekonomiskt än enstegs rengöring.

Först rengörs gasformigt bränsle med en stark komposition med ett reagensinnehåll av 25-35%. Därefter behandlas gasen med en svag vattenlösning, i vilken den aktiva substansen endast är 5-12%. Som ett resultat utförs både grov och fin rengöring med en minimal flödeshastighet för lösningen och den rationella användningen av den genererade värmen.

Fyra alternativ för behandling av alkonolamin

Alkanolaminer eller aminoalkoholer är ämnen som inte bara innehåller en amingrupp utan också en hydroxigrupp.

Apparaten och tekniken för rening av naturgas med alkanolaminer skiljer sig huvudsakligen av metoden för att tillföra ett absorberande ämne. Oftast används fyra grundläggande metoder för gasrening med användning av denna typ av amin.

Första sättet. Det bestämmer flödet för den aktiva lösningen i en ström ovanifrån. Hela mängden absorbent skickas till installationens övre platta. Rengöringsprocessen sker vid en temperaturbakgrund på högst 40ºС.

Den enklaste rengöringsmetoden innebär att den aktiva lösningen levereras i en enda ström. Denna teknik används om det finns en liten mängd föroreningar i gasen.

Denna teknik används vanligtvis för mindre förorening med vätesulfidföreningar och koldioxid. Den totala termiska effekten för produktion av kommersiell gas i detta fall är som regel låg.

Andra vägen. Detta rengöringsalternativ används för höga halter av vätesulfidföreningar i gasformiga bränslen.

Den reaktiva lösningen matas i detta fall i två strömmar. Den första, med en volym på cirka 65-75% av den totala massan, skickas till mitten av installationen, den andra levereras ovanifrån.

Aminlösningen flödar ner plattorna och möter uppåt gasströmmar som pumpas på det absorberande systems bottenplatta. Innan servering upphettas lösningen till högst 40 ° C, men under samverkan mellan gasen och aminen stiger temperaturen avsevärt.

För att förhindra att rengöringseffektiviteten faller på grund av temperaturökningen avlägsnas överskottsvärme tillsammans med den förbrukade lösningen mättad med vätesulfid. Och högst upp på installationen kyls strömmen för att extrahera sura komponenter tillsammans med kondensat.

Den andra och tredje av de beskrivna metoderna bestämmer i förväg flödet av den absorberande lösningen i två strömmar. I det första fallet tillförs reagenset vid samma temperatur, i det andra är det annorlunda

Detta är ett ekonomiskt sätt att minska förbrukningen av både energi och aktiv lösning. Ytterligare uppvärmning utförs inte på något stadium. När det gäller teknisk essens är det en rening på två nivåer, som ger möjligheten att minsta förlust att förbereda kommersiell gas för tillförsel till motorvägen.

Tredje vägen. Den antar tillförseln av absorbatorn till rengöringsanläggningen i två strömmar med olika temperaturer. Metoden tillämpas om det förutom vätesulfid och koldioxid också finns CS i rågasen₂och COS.

Den dominerande delen av absorbenten, ungefär 70-75%, upphettas till 60-70 ° C och den återstående fraktionen endast till 40 ° C. Flöden matas in i absorbatorn på samma sätt som i det fall som beskrivs ovan: uppifrån och i mitten.

Bildningen av en zon med hög temperatur gör det möjligt att snabbt och effektivt avlägsna organiska föroreningar från gasmassan i botten av rengöringskolonnen. Överst fälls koldioxid och vätesulfid ut med en amin med standardtemperatur.

Fjärde vägen. Denna teknik bestämmer tillförseln av en vattenhaltig lösning av amin i två strömmar med olika förnyelsegrader. Det vill säga en levereras orraffinerad, innehållande vätesulfidinneslutningar, den andra utan dem.

Den första strömmen kan inte kallas helt förorenad. Den innehåller endast delvis sura komponenter, eftersom några av dem avlägsnas under kylning till + 50 ° / + 60 ° C i värmeväxlaren. Denna lösningsström tas från stripparens nedre munstycke, kyls och skickas till den mellersta delen av kolonnen.

Med en betydande halt av vätesulfid och kolkomponenter i gasformiga bränslen utförs rengöring med två lösningsströmmar med olika grad av regenerering.

Endast den del av lösningen som pumpas in i den övre delen av installationen passerar genom djup rengöring. Temperaturen i denna ström överskrider vanligtvis inte 50 ° C. Fin rengöring av gasformiga bränslen utförs här. Denna design minskar kostnaderna med minst 10% genom att minska ångförbrukningen.

Det är uppenbart att rengöringsmetoden väljs utifrån närvaron av organiska föroreningar och ekonomisk genomförbarhet. I alla fall låter en mängd olika tekniker välja det bästa alternativet. Vid samma aminbehandlingsenhet kan reningsgraden varieras, vilket producerar blått bränsle med rätt för arbete gaspannor, spisar, värmareegenskaper.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Följande video kommer att bekanta dig med detaljerna för att extrahera vätesulfid från tillhörande gas extraherad med olja från en oljebrunn:

Installationen av rening av blått bränsle från vätesulfid med produktion av elementärt svavel för vidare bearbetning kommer att presentera videon:

Författaren till den här videon kommer att berätta om hur du kan bli av med biogas från vätesulfid hemma.

Valet av gasreningsmetod är främst inriktat på att lösa ett specifikt problem. Konstnären har två sätt: att följa ett beprövat mönster eller att föredra något nytt. Huvudriktlinjen bör dock fortfarande vara ekonomisk genomförbarhet samtidigt som kvaliteten bibehålls och den önskade behandlingsgraden uppnås.