Hidrojen sülfürden amin gazı arıtımı: prensip, etkili seçenekler ve kurulum şemaları

Tarlalardan boru hatları vasıtasıyla tüketiciye teslim edilmek üzere üretilen doğal gaz, farklı oranlarda sülfür bileşikleri içerir. Elimine edilmezlerse, agresif maddeler boru hattını tahrip edecek ve bağlantı parçalarını kullanılamaz hale getirecektir. Ek olarak, kirli mavi yakıtın yanması sırasında toksinler salınır.

Olumsuz sonuçlardan kaçınmak için hidrojen sülfürden bir amin gazı saflaştırması gerçekleştirilir. Bu, zararlı bileşenleri fosil yakıtlardan ayırmanın en kolay ve en ucuz yoludur. Size kükürt inklüzyonlarının ayrılması sürecinin nasıl gerçekleştiğini, arıtma tesisinin nasıl düzenlendiğini ve çalıştığını anlatacağız.

Fosil yakıt işlemenin amacı

Gaz en popüler yakıt türüdür. En uygun fiyatı çeker ve çevreye en az zarar verir. Tartışılmaz avantajlar, yanma sürecini kontrol etmenin basitliğini ve termal enerji elde etme sürecinde yakıt işlemenin tüm aşamalarını güvence altına alma yeteneğini içerir.

Bununla birlikte, doğal gaz fosil saf hali ile ekstre edilmez, çünkü kuyucuktan gaz çıkarılmasıyla eş zamanlı olarak ilişkili organik bileşikler dışarı pompalanır. Bunlardan en yaygın olanı, alana bağlı olarak içeriği onda biri ile yüzde on veya daha fazla arasında değişen hidrojen sülfürdür.

Hidrojen sülfür toksiktir, çevreye ve gaz işlemede kullanılan katalizörlere zararlıdır. Daha önce de belirttiğimiz gibi, bu organik bileşik çelik borular ve metal valfler açısından son derece agresiftir.

Doğal olarak, özel sistemi aşındırmak ve ana gazhidrojen sülfit, mavi yakıt sızıntılarına ve bu durumla ilişkili aşırı olumsuz, riskli durumlara yol açar. Tüketiciyi korumak için, sağlıksız bileşikler, gaz halindeki yakıtın bileşiminden, karayoluna teslim edilmeden önce uzaklaştırılır.

Hidrojen sülfür bileşiklerinin standartlarına göre, borulardan taşınan gaz 0.02 g / m3'ü aşamaz. Ancak, aslında çok daha fazlası var. GOST 5542-2014 tarafından düzenlenen değere ulaşmak için temizlik gereklidir.

Hidrojen sülfürü ayırmak için mevcut yöntemler

Diğer safsızlıklara karşı hakim olan hidrojen sülfüre ek olarak, mavi yakıtta başka zararlı bileşikler de bulunabilir. İçinde karbon dioksit, hafif merkaptanlar ve karbon sülfür bulabilirsiniz. Ancak hidrojen sülfürün kendisi her zaman geçerli olacaktır.

Saflaştırılmış gaz yakıtındaki bazı kükürt bileşikleri içeriğinin kabul edilebilir olduğunu belirtmek gerekir. Spesifik tolerans değeri, gazın üretilme amacına bağlıdır. Örneğin, etilen oksit üretimi için toplam sülfür içeriği 0.0001 mg / m3'ten az olmalıdır.

Temizleme yöntemi, istenen sonuca odaklanarak seçilir.

Mevcut tüm yöntemler iki gruba ayrılır:

• Soğurma. Hidrojen sülfür bileşiklerinin bir katı (adsorpsiyon) veya bir sıvı (emilim) reaktifi tarafından, müteakip kükürt veya türevlerinin salınımı ile emiliminden oluşur. Bundan sonra, gaz bileşiminden çıkarılan zararlı kirlilikler atılır veya geri dönüştürülür.
• Katalitik. Bunlar, element sülfüre dönüşmesi ile hidrojen sülfürün oksidasyonundan veya indirgenmesinden oluşur.Proses, kimyasal reaksiyonun seyrini uyaran maddeler olan katalizörler varlığında uygulanır.

Adsorpsiyon, hidrojen sülfürün bir katı yüzeyine konsantre edilerek toplanmasını içerir. Çoğu zaman, aktif karbon veya demir okside dayanan granül malzemeler adsorpsiyon işleminde yer alır. Tanelerin geniş spesifik yüzey karakteristiği, sülfür moleküllerinin maksimum tutulmasına katkıda bulunur.

Mavi yakıtın tüm saflaştırma yöntemleri sorpsiyon ve katalitik olarak ayrılır. Temizleme ekipmanı, belirli bir teknolojinin çalışma prensibine yöneliktir. Bununla birlikte, karmaşık temizliğin yapıldığı için birkaç yöntemin birleştirildiği kurulumlar vardır

Emilim teknolojisi, gaz halinde hidrojen sülfür katışkılarının aktif sıvı maddede çözülmesi ile karakterize edilir. Sonuç olarak, gaz halindeki kirleticiler sıvı faza geçer. Daha sonra seçilen zararlı bileşenler buharlaştırma ile ayrılır, aksi takdirde desorpsiyon, bu yöntemle reaktif sıvıdan çıkarılır.

Adsorpsiyon teknolojisinin “kuru işlemlere” ait olmasına ve mavi yakıtın ince bir şekilde saflaştırılmasına izin vermesine rağmen, emilim çoğunlukla kirleticilerin doğal gazdan uzaklaştırılmasında kullanılır. Hidrojen sülfür bileşiklerinin sıvı emiciler kullanılarak toplanması ve giderilmesi daha karlı ve uygundur.

En popüler adsorber türü, kapsüller veya tahıllar şeklinde kullanılan aktif karbondur. Her elementin yüzeyi hidrojen sülfür ve diğer organik safsızlıkları “emer”

Gaz saflaştırmada kullanılan emme yöntemleri aşağıdaki üç gruba ayrılır:

• Kimyasal. Hidrojen sülfür asidik kirleticiler ile serbestçe reaksiyona giren çözücüler kullanılarak üretilir. Etanolaminler veya alkanolaminler, kimyasal sorbentler arasında en yüksek emme kapasitesine sahiptir.
• fiziksel. Gaz halindeki hidrojen sülfürün bir sıvı emici içinde fiziksel olarak çözünmesiyle gerçekleştirilir. Ayrıca, gaz halindeki kirleticinin kısmi basıncı ne kadar yüksek olursa, çözünme işlemi o kadar hızlı olur. Burada bir emici olarak metanol, propilen karbonat vb. Kullanılmaktadır.
• kombine. Hidrojen sülfür ekstraksiyonunun karışık versiyonunda, her iki teknoloji de söz konusudur. Ana çalışma emilim yoluyla gerçekleştirilir ve ince üçüncül tedavi adsorbanlar tarafından gerçekleştirilir.

Yarım yüzyıl boyunca, hidrojen sülfür ve karbonik asidin doğal yakıtlardan ekstraksiyonu ve uzaklaştırılması için en popüler ve popüler teknoloji, sulu bir çözelti şeklinde kullanılan bir amin emici kullanılarak gazın kimyasal olarak saflaştırılması olmuştur.

Doğal yakıtların temizlenmesi için sorpsiyon yöntemleri, katı ve sıvı maddelerin hidrojen sülfür ve diğer organik kirliliklerle reaksiyona girme, böylece bunları gazdan ayırma yeteneğine dayanır.

Amin teknolojisi büyük miktarda gazın işlenmesi için daha uygundur, çünkü:

• Açık eksikliği. Reaktifler her zaman temizlik için gereken hacimde satın alınabilir.
• Kabul edilebilir soğurma. Aminler yüksek emme kapasitesi ile karakterize edilir. Kullanılan tüm maddelerden sadece% 99.9'unu hidrojen sülfürü gazdan çıkarabilirler.
• Öncelik özellikleri. Sulu amin çözeltileri en kabul edilebilir viskozite, buhar yoğunluğu, termal ve kimyasal kararlılık, düşük ısı kapasitesi ile ayırt edilir. Özellikleri, emilim sürecinin en iyi seyrini sağlar.
• Reaktif maddelerin toksisitesi yoktur. Bu, özellikle amin yöntemine başvurmaya ikna eden önemli bir argüman.
• Seçicilik. Seçici emilim için gerekli kalite. Optimum sonuç için gereken reaksiyonları sırayla gerçekleştirme imkanı sağlar.

Hidrojen sülfür ve karbon dioksitten gazın temizlenmesi için kimyasal yöntemlerin yürütülmesinde kullanılan etanolaminler arasında monoetanolaminler (MEA), dietanolaminler (DEA), trietanolaminler (TEA) bulunur. Dahası, mono- ve di- önekleri olan maddeler gaz ve H'den elimine edilir.₂S ve CO₂. Ancak üçüncü seçenek sadece hidrojen sülfürün çıkarılmasına yardımcı olur.

Mavi yakıtın seçici temizliğini yaparken metildiettanolaminler (MDEA), diglikolaminler (DHA) ve diizopropanolaminler (DIPA) kullanılır. Seçici emiciler çoğunlukla yurtdışında kullanılır.

Doğal olarak, sisteme teslim edilmeden önce tüm temizlik gereksinimlerini karşılayan ideal emiciler. gazlı ısıtma ve diğer ekipmanların tedariki henüz mevcut değildir. Her çözücünün eksileri ile birlikte bazı avantajları vardır. Reaktif bir madde seçerken, sadece önerilen serilerin en uygununu belirlerler.

Tipik kurulum prensibi

H'ye göre maksimum emicilik₂S, bir monoetanolamin çözeltisi ile karakterize edilir. Bununla birlikte, bu reaktifin birkaç önemli dezavantajı vardır. Oldukça yüksek basınç ve amin gazı saflaştırma ünitesinin çalışması sırasında karbon monoksit ile geri dönüşümsüz bileşikler oluşturma kabiliyeti ile karakterizedir.

İlk eksi yıkama ile elimine edilir, bunun sonucunda amin buharı kısmen emilir. İkincisi saha gazlarının işlenmesinde nadirdir.

Sulu bir monoetanolamin çözeltisinin konsantrasyonu ampirik olarak seçilir, yapılan çalışmalara dayanarak, belirli bir alandan gazı saflaştırmak için alınır. Reaktif yüzdesinin seçimi, hidrojen sülfürün sistemin metal bileşenleri üzerindeki agresif etkilerine dayanma yeteneğini dikkate alır.

Standart emici içerik genellikle% 15 ila% 20 arasındadır. Bununla birlikte, genellikle, arıtma derecesinin ne kadar yüksek olması gerektiğine bağlı olarak, konsantrasyonun% 30'a yükseltildiği veya% 10'a düşürüldüğü görülür. yani hangi amaçla, ısıtmada veya polimer bileşiklerinin üretiminde gaz kullanılacaktır.

Amin bileşikleri konsantrasyonundaki bir artışla hidrojen sülfürün aşındırıcılığının azaldığını unutmayın. Ancak, bu durumda reaktif tüketiminin arttığını dikkate almalıyız. Sonuç olarak, saflaştırılmış ticari gazın maliyeti artar.

Arıtma tesisinin ana ünitesi, bir plakanın veya monte edilmiş çeşitlerin bir emicisidir. Bu, dikey olarak yönlendirilmiş, dışarıdan bir test tüpüne, nozullara veya içine yerleştirilmiş plakalara benzer. Alt kısmında, işlenmemiş gaz karışımının beslenmesi için bir giriş vardır, üstte yıkayıcıya bir çıkış vardır.

Tesisatta temizlenecek gaz, reaktifin ısı eşanjörüne ve daha sonra damıtma kolonuna geçmesi için yeterli basınç altındaysa, işlem bir pompanın katılımı olmadan gerçekleşir. Basınç işlem için yeterli değilse, çıkış pompalama tekniği ile uyarılır.

Giriş ayırıcısından geçtikten sonra gaz akışı emicinin alt kısmına pompalanır. Daha sonra, kontaminantların yerleştiği kasanın ortasında bulunan plakalardan veya nozullardan geçer. Tamamen bir amin çözeltisi ile nemlendirilmiş nozullar, reaktifin homojen dağılımı için ızgaralarla ayrılır.

Ayrıca, yabancı maddelerden temizlenen mavi yakıt yıkayıcıya gönderilir. Bu cihaz, emiciden sonra işlem devresine bağlanabilir veya üst kısmına yerleştirilebilir.

Harcanan çözelti emicinin duvarlarından aşağı akar ve damıtma kolonuna gönderilir - bir kazanlı bir striptizci. Burada, çözelti, tesise geri dönmek için kaynar su tarafından salınan buharlar tarafından emilen kirleticilerden arındırılır.

Yenilenmiş, yani. hidrojen sülfür bileşiklerinden kurtulursa, çözelti ısı eşanjörüne akar. İçinde, sıvı, kirlenmiş çözeltinin bir sonraki kısmına ısı aktarımı sırasında soğutulur, daha sonra buharın tamamen soğutulması ve yoğunlaştırılması için pompa tarafından buzdolabına pompalanır.

Soğutulmuş emici çözelti tekrar emiciye beslenir. Böylece reaktif tesisatta dolaşır. Buharları da soğutulur ve asidik safsızlıklardan arındırılır, daha sonra reaktif tedarikini yeniler.

Çoğu zaman, gaz arıtma şemaları monoetanolamin ve dietanolamin ile kullanılır. Bu reaktifler sadece hidrojen sülfürün değil, aynı zamanda mavi yakıt bileşiminden karbondioksidin de çıkarılmasını mümkün kılar

İşlenmiş gazdan CO'nun eşzamanlı olarak çıkarılması gerekiyorsa₂ ve H₂S, iki aşamalı temizlik yapılır. Konsantrasyonda farklılık gösteren iki çözeltinin kullanılmasından oluşur. Bu seçenek tek aşamalı temizliğe göre daha ekonomiktir.

İlk olarak gaz halindeki yakıt,% 25-35 reaktif içeriğine sahip güçlü bir bileşim ile temizlenir. Daha sonra gaz, aktif maddenin sadece% 5-12 olduğu zayıf bir sulu çözelti ile işlenir. Sonuç olarak, hem kaba hem de ince temizleme, çözeltinin minimum akış hızı ve üretilen ısının rasyonel kullanımı ile gerçekleştirilir.

Dört alkonolamin tedavi seçeneği

Alkanolaminler veya amino alkoller, sadece bir amin grubu değil, aynı zamanda bir hidroksi grubu içeren maddelerdir.

Doğal gazın alkanolaminlerle saflaştırılması için aparat ve teknoloji esas olarak emici bir madde sağlama yönteminde farklılık gösterir. Çoğu zaman, bu tip amin kullanılarak gaz saflaştırmasında dört temel yöntem kullanılır.

İlk yol. Aktif çözeltinin akışını yukarıdan bir akımda belirler. Tüm emici miktar, tesisatın üst plakasına gönderilir. Temizleme işlemi, 40ºС'den yüksek olmayan bir sıcaklık arka planında gerçekleşir.

En basit temizleme yöntemi, aktif çözeltinin tek bir akışta tedarik edilmesini içerir. Bu teknik, gazda az miktarda kirlilik varsa kullanılır.

Bu teknik genellikle hidrojen sülfür bileşikleri ve karbon dioksit ile küçük kontaminasyon için kullanılır. Bu durumda ticari gaz üretimi için toplam termal etki, kural olarak, düşüktür.

İkinci yol. Bu temizleme seçeneği gaz halindeki yakıtlardaki yüksek seviyelerde hidrojen sülfür bileşikleri için kullanılır.

Bu durumda reaktif çözelti iki akış halinde beslenir. Birincisi, toplam kütlenin yaklaşık% 65-75'i hacminde, kurulumun ortasına gönderilir, ikincisi yukarıdan teslim edilir.

Amin çözeltisi plakalardan aşağı akar ve emici sistemin alt plakasına pompalanan yukarı doğru gaz akımlarını karşılar. Servis yapmadan önce çözelti, 40 ° C'den fazla olmayan bir sıcaklığa kadar ısıtılır, ancak gazın amin ile etkileşimi sırasında sıcaklık önemli ölçüde artar.

Sıcaklık artışından ötürü temizleme etkinliğinin düşmesini önlemek için, hidrojen sülfür ile doyurulmuş kullanılmış çözelti ile birlikte fazla ısı giderilir. Ve tesisatın üstünde, kondensat ile birlikte artık asidik bileşenleri çıkarmak için akım soğutulur.

Anlatılan yöntemlerin ikinci ve üçüncüsü, emici çözeltinin akışını iki akışta önceden belirler. İlk durumda, reaktif aynı sıcaklıkta verilir, ikincisinde farklıdır

Bu, hem enerji hem de aktif çözüm tüketimini azaltmanın ekonomik bir yoludur. Herhangi bir aşamada ek ısıtma yapılmaz. Teknolojik özü açısından, karayoluna tedarik için ticari gaz hazırlamak için en az kayıpla fırsat veren iki seviyeli bir arıtmadır.

Üçüncü yol. Farklı sıcaklıklarda iki akımda emicinin temizleme tesisine tedarikini varsayar. Yöntem, hidrojen sülfür ve karbon dioksite ek olarak, ham gazda CS de varsa uygulanır.₂ve COS.

Emicinin baskın kısmı, yaklaşık% 70-75, 60-70 ° C'ye ve geri kalan kısım sadece 40 ° C'ye ısıtılır. Akışlar, yukarıda tarif edilen durumda olduğu gibi emiciye beslenir: yukarıdan ve ortadan.

Yüksek sıcaklığa sahip bir bölgenin oluşturulması, temizleme kolonunun altındaki gaz kütlesinden organik kirlerin hızlı ve verimli bir şekilde çıkarılmasını mümkün kılar. Üstte, karbon dioksit ve hidrojen sülfür, standart sıcaklıktaki bir amin ile çökeltilir.

Dördüncü yol. Bu teknoloji, farklı rejenerasyon derecelerine sahip iki akışta sulu bir amin çözeltisinin tedarikini belirler. Yani, biri hidrojen sülfür inklüzyonları içeren rafine edilmemiş olarak temin edilir, ikincisi onlarsız.

İlk akış tamamen kirli olarak adlandırılamaz. Sadece kısmen asidik bileşenler içerir, çünkü bazıları ısı eşanjöründe + 50º / + 60ºC'ye soğutma sırasında çıkarılır. Bu çözelti akışı, sıyırıcının alt memesinden alınır, soğutulur ve kolonun orta kısmına gönderilir.

Gazlı yakıtlarda önemli miktarda hidrojen sülfür ve karbon bileşenleri içeren temizlik, farklı rejenerasyon derecelerine sahip iki çözelti akışı ile gerçekleştirilir.

Çözümün yalnızca tesisatın üst sektörüne pompalanan kısmı derin temizlikten geçer. Bu akışın sıcaklığı genellikle 50 ° C'yi geçmez. Gazlı yakıtların ince temizliği burada yapılır. Bu tasarım, buhar tüketimini azaltarak maliyetleri en az% 10 azaltır.

Temizleme yönteminin organik kirleticilerin mevcudiyeti ve ekonomik fizibilite temelinde seçildiği açıktır. Her durumda, çeşitli teknolojiler en iyi seçeneği seçmenizi sağlar. Aynı amin gazı arıtma ünitesinde, arıtma derecesi değiştirilebilir, iş için doğru olanlarla mavi yakıt üretir gaz kazanları, soba, ısıtıcı özellikleri.

Konu hakkında sonuçlar ve faydalı video

Aşağıdaki videoda, bir petrol kuyusundan yağ ile ekstrakte edilmiş gazdan hidrojen sülfürün ekstraksiyon özellikleri hakkında bilgi edineceksiniz:

Mavi yakıtın hidrojen sülfürden saflaştırılması, daha sonraki işlemler için elemental kükürt üretimi ile videoyu sunacaktır:

Bu videonun yazarı, evde hidrojen sülfürden biyogazdan nasıl kurtulacağınızı anlatacak.

Gaz arıtma yönteminin seçimi öncelikle belirli bir sorunun çözülmesine yöneliktir. Sanatçının iki yolu vardır: kanıtlanmış bir paterni takip etmek veya yeni bir şey tercih etmek. Bununla birlikte, ana kılavuz, kaliteyi korurken ve istenen işleme derecesini elde ederken ekonomik fizibilite olmalıdır.