Tinh lọc khí amin từ hydro sunfua: nguyên tắc, lựa chọn hiệu quả và phương án lắp đặt

Khí tự nhiên được sản xuất từ ​​các cánh đồng để cung cấp cho người tiêu dùng thông qua các đường ống chứa các hợp chất lưu huỳnh ở các tỷ lệ khác nhau. Nếu chúng không được loại bỏ, các chất gây hấn sẽ phá hủy đường ống và khiến phụ kiện không thể sử dụng được. Ngoài ra, chất độc được giải phóng trong quá trình đốt cháy nhiên liệu xanh bị ô nhiễm.

Để tránh hậu quả tiêu cực, một quá trình tinh chế khí amin từ hydro sunfua được thực hiện. Đây là cách dễ nhất và rẻ nhất để tách các thành phần có hại khỏi nhiên liệu hóa thạch. Chúng tôi sẽ cho bạn biết quá trình phân tách các vùi lưu huỳnh xảy ra như thế nào, nhà máy xử lý được sắp xếp và hoạt động như thế nào.

Mục đích xử lý nhiên liệu hóa thạch

Gas là loại nhiên liệu phổ biến nhất. Nó thu hút mức giá phải chăng nhất và gây ra ít thiệt hại nhất cho môi trường. Những lợi thế không thể chối cãi bao gồm sự đơn giản trong việc kiểm soát quá trình đốt cháy và khả năng đảm bảo tất cả các giai đoạn xử lý nhiên liệu trong quá trình thu được năng lượng nhiệt.

Tuy nhiên, hóa thạch khí tự nhiên không được chiết xuất ở dạng nguyên chất, bởi vì đồng thời với việc chiết khí từ giếng, các hợp chất hữu cơ liên quan được bơm ra. Phổ biến nhất trong số này là hydro sunfua, hàm lượng thay đổi từ phần mười đến mười phần trăm trở lên, tùy thuộc vào lĩnh vực.

Hydrogen sulfide độc ​​hại, có hại cho môi trường, có hại cho chất xúc tác được sử dụng trong chế biến khí. Như chúng tôi đã lưu ý, hợp chất hữu cơ này cực kỳ hung dữ đối với ống thép và van kim loại.

Đương nhiên, ăn mòn hệ thống tư nhân và khí chính, hydrogen sulfide dẫn đến rò rỉ nhiên liệu màu xanh và các tình huống cực kỳ tiêu cực, rủi ro liên quan đến thực tế này. Để bảo vệ người tiêu dùng, các hợp chất không lành mạnh được loại bỏ khỏi thành phần của nhiên liệu khí trước khi được đưa ra đường cao tốc.

Theo tiêu chuẩn của các hợp chất hydro sunfua, khí được vận chuyển qua đường ống không thể vượt quá 0,02 g / m³. Tuy nhiên, trên thực tế có nhiều hơn nữa. Để đạt được giá trị theo quy định của GOST 5542-2014, cần phải vệ sinh.

Các phương pháp hiện có để tách hydro sunfua

Ngoài hydro sunfua phổ biến chống lại các tạp chất khác, các hợp chất có hại khác cũng có thể được chứa trong nhiên liệu màu xanh. Bạn có thể tìm thấy trong đó carbon dioxide, mercaptans nhẹ và carbon sulfide. Nhưng chính hydro sunfua sẽ luôn chiếm ưu thế.

Điều đáng chú ý là một số nội dung không đáng kể của các hợp chất lưu huỳnh trong nhiên liệu khí tinh khiết được chấp nhận. Con số dung sai cụ thể phụ thuộc vào mục đích mà khí được tạo ra. Ví dụ, để sản xuất ethylene oxide, tổng hàm lượng lưu huỳnh phải nhỏ hơn 0,0001 mg / m³.

Phương pháp làm sạch được chọn, tập trung vào kết quả mong muốn.

Tất cả các phương thức hiện có được chia thành hai nhóm:

• Hấp thụ. Chúng bao gồm sự hấp thụ các hợp chất hydro sunfua bằng thuốc thử rắn (hấp phụ) hoặc chất lỏng (hấp thụ) với sự giải phóng tiếp theo của lưu huỳnh hoặc các dẫn xuất của nó. Sau đó, các tạp chất có hại được chiết xuất từ ​​thành phần khí được xử lý hoặc tái chế.
• Xúc tác. Chúng bao gồm quá trình oxy hóa hoặc khử hydro sunfua với sự chuyển đổi thành lưu huỳnh nguyên tố.Quá trình này được thực hiện với sự có mặt của các chất xúc tác - các chất kích thích quá trình phản ứng hóa học.

Hấp phụ liên quan đến việc thu thập hydro sunfua bằng cách tập trung nó trên bề mặt của chất rắn. Thông thường, các vật liệu dạng hạt dựa trên than hoạt tính hoặc oxit sắt có liên quan đến quá trình hấp phụ. Đặc tính bề mặt riêng lớn của hạt góp phần giữ lại tối đa các phân tử lưu huỳnh.

Tất cả các phương pháp tinh chế nhiên liệu xanh được chia thành hấp phụ và xúc tác. Các thiết bị làm sạch được định hướng theo nguyên tắc hoạt động của một công nghệ nhất định. Tuy nhiên, có các cài đặt trong đó một số phương pháp được kết hợp, do đó việc thực hiện phức tạp được thực hiện

Công nghệ hấp thụ được đặc trưng ở chỗ các tạp chất hydro sunfua khí được hòa tan trong chất lỏng hoạt động. Do đó, các chất gây ô nhiễm khí đi vào pha lỏng. Sau đó, các thành phần gây hại được lựa chọn được loại bỏ bằng cách bay hơi, nếu không thì giải hấp, bằng phương pháp này, chúng được loại bỏ khỏi chất lỏng phản ứng.

Mặc dù thực tế là công nghệ hấp phụ thuộc về các quy trình khô của nhà máy và cho phép tinh chế tốt nhiên liệu xanh, sự hấp thụ thường được sử dụng để loại bỏ các chất gây ô nhiễm khỏi khí tự nhiên. Việc thu thập và loại bỏ các hợp chất hydro sunfua bằng chất hấp thụ chất lỏng có lợi hơn và phù hợp hơn.

Loại hấp phụ phổ biến nhất là than hoạt tính, được sử dụng dưới dạng viên nang hoặc hạt. Bề mặt của mỗi nguyên tố hấp thụ hydro hydro sunfua và các tạp chất hữu cơ khác

Các phương pháp hấp thụ được sử dụng trong lọc khí được chia thành ba nhóm sau:

• Hóa chất. Được sản xuất bằng cách sử dụng các dung môi phản ứng tự do với các chất ô nhiễm axit hydro sunfua. Ethanolamines hoặc alkanolamines có khả năng hấp thụ cao nhất trong số các chất hấp thụ hóa học.
• Vật lý. Được thực hiện bằng cách hòa tan vật lý hydro sunfua dạng khí trong chất hấp thụ chất lỏng. Hơn nữa, áp suất riêng phần của chất ô nhiễm khí càng cao thì quá trình hòa tan càng nhanh. Methanol, propylene carbonate, vv được sử dụng ở đây như một chất hấp thụ.
• Kết hợp. Trong phiên bản hỗn hợp của việc chiết xuất hydro sunfua, cả hai công nghệ đều tham gia. Công việc chính được thực hiện bằng phương pháp hấp thụ, và xử lý bậc ba tốt được thực hiện bằng chất hấp phụ.

Trong nửa thế kỷ, công nghệ phổ biến và phổ biến nhất để chiết xuất và loại bỏ hydro sunfua và axit carbonic từ nhiên liệu tự nhiên là tinh chế hóa học khí bằng cách sử dụng chất hấp thụ amin được sử dụng dưới dạng dung dịch nước.

Phương pháp hấp thụ để làm sạch nhiên liệu tự nhiên dựa trên khả năng của các chất rắn và lỏng phản ứng với hydro sunfua và các tạp chất hữu cơ khác, do đó tách chúng ra khỏi khí

Công nghệ amin phù hợp hơn để xử lý khối lượng lớn khí, bởi vì:

• Thiếu thâm hụt. Thuốc thử luôn có thể được mua với khối lượng cần thiết để làm sạch.
• Hấp thụ chấp nhận được. Amin được đặc trưng bởi khả năng hấp thụ cao. Trong số tất cả các chất được sử dụng, chỉ có chúng mới có thể loại bỏ 99,9% hydro sunfua khỏi khí.
• Đặc điểm ưu tiên. Các dung dịch amin nước được phân biệt bởi độ nhớt chấp nhận được nhất, mật độ hơi, ổn định nhiệt và hóa học, khả năng nhiệt thấp. Đặc điểm của chúng cung cấp quá trình tốt nhất của quá trình hấp thụ.
• Không có độc tính của các chất phản ứng. Đây là một lập luận quan trọng có sức thuyết phục để sử dụng phương pháp amin.
• Tính chọn lọc. Chất lượng cần thiết cho sự hấp thụ chọn lọc. Nó cung cấp khả năng thực hiện tuần tự các phản ứng cần thiết theo thứ tự cần thiết để có kết quả tối ưu.

Ethanolamines được sử dụng để thực hiện các phương pháp hóa học để làm sạch khí từ hydro sunfua và carbon dioxide bao gồm monoethanolamines (MEA), diethanolamines (DEA), triethanolamines (TEA). Hơn nữa, các chất có tiền tố đơn và di- được loại bỏ khỏi khí và H₂S và CO₂. Nhưng tùy chọn thứ ba giúp loại bỏ chỉ hydro sunfua.

Khi thực hiện chọn lọc làm sạch nhiên liệu xanh, methyldiethanolamines (MDEA), diglycolamines (DHA) và diisopropanolamines (DIPA) được sử dụng. Chất hấp thụ chọn lọc chủ yếu được sử dụng ở nước ngoài.

Đương nhiên, chất hấp thụ lý tưởng đáp ứng tất cả các yêu cầu làm sạch trước khi được đưa đến hệ thống. sưởi gas và cung cấp các thiết bị khác chưa tồn tại. Mỗi dung môi có một số lợi thế cùng với minuses. Khi chọn một chất phản ứng, họ chỉ cần xác định phù hợp nhất của loạt đề xuất.

Nguyên tắc lắp đặt điển hình

Độ hấp thụ tối đa đối với H₂S được đặc trưng bởi một dung dịch monoethanolamine. Tuy nhiên, thuốc thử này có một vài nhược điểm đáng kể. Nó được đặc trưng bởi áp suất khá cao và khả năng tạo ra các hợp chất không thể đảo ngược với carbon monoxide trong quá trình hoạt động của đơn vị lọc khí amin.

Điểm trừ đầu tiên được loại bỏ bằng cách rửa, do đó hơi amin được hấp thụ một phần. Thứ hai là hiếm trong chế biến khí trường.

Nồng độ của dung dịch monoethanolamine trong nước được lựa chọn theo kinh nghiệm, trên cơ sở các nghiên cứu được thực hiện, nó được thực hiện để tinh chế khí từ một lĩnh vực cụ thể. Việc lựa chọn tỷ lệ thuốc thử có tính đến khả năng chịu được tác động mạnh mẽ của hydro sunfua trên các thành phần kim loại của hệ thống.

Hàm lượng chất hấp thụ tiêu chuẩn thường nằm trong khoảng 15 đến 20%. Tuy nhiên, điều thường xảy ra là nồng độ được tăng lên 30% hoặc giảm xuống 10%, tùy thuộc vào mức độ thanh lọc nên cao như thế nào. Tức là cho mục đích gì, trong quá trình gia nhiệt hoặc sản xuất các hợp chất polymer, khí sẽ được sử dụng.

Lưu ý rằng với sự gia tăng nồng độ của các hợp chất amin, độ ăn mòn của hydro sulfide giảm. Nhưng chúng ta phải tính đến việc trong trường hợp này tiêu thụ thuốc thử tăng lên. Do đó, chi phí của khí thương mại tinh khiết tăng lên.

Đơn vị chính của nhà máy xử lý là một chất hấp thụ của một tấm hoặc giống được gắn. Đây là một định hướng thẳng đứng, bên ngoài giống như một ống nghiệm, thiết bị có vòi phun hoặc tấm nằm bên trong. Ở phần dưới của nó có một lối vào để cung cấp hỗn hợp khí chưa được xử lý, ở phía trên có một lối ra cho máy chà sàn.

Nếu khí được làm sạch trong quá trình lắp đặt dưới áp suất đủ để thuốc thử đi vào bộ trao đổi nhiệt và sau đó vào cột chưng cất, quá trình xảy ra mà không có sự tham gia của bơm. Nếu áp suất không đủ cho quá trình, dòng chảy được kích thích bằng kỹ thuật bơm

Lưu lượng khí sau khi đi qua thiết bị tách khí vào được bơm vào phần dưới của bộ hấp thụ. Sau đó, nó đi qua các tấm hoặc vòi phun nằm ở giữa vỏ, trên đó các chất ô nhiễm lắng xuống. Các vòi phun, được làm ẩm hoàn toàn bằng dung dịch amin, được phân tách bằng các cách tử để phân phối đồng đều thuốc thử.

Hơn nữa, nhiên liệu màu xanh được làm sạch các tạp chất được gửi đến máy chà sàn. Thiết bị này có thể được kết nối trong mạch xử lý sau bộ hấp thụ hoặc nằm ở phần trên của nó.

Các giải pháp chi tiêu chảy xuống các bức tường của chất hấp thụ và được gửi đến cột chưng cất - một vũ nữ thoát y với nồi hơi. Ở đó, dung dịch được tinh chế từ các chất gây ô nhiễm được hấp thụ bởi hơi nước được giải phóng bằng nước sôi để quay trở lại lắp đặt.

Được tái sinh, tức là loại bỏ các hợp chất hydro sunfua, dung dịch chảy vào bộ trao đổi nhiệt. Trong đó, chất lỏng được làm mát trong quá trình truyền nhiệt sang phần tiếp theo của dung dịch bị ô nhiễm, sau đó nó được bơm vào tủ lạnh bằng bơm để làm mát hoàn toàn và ngưng tụ hơi nước.

Dung dịch hấp thụ được làm mát một lần nữa được đưa vào thiết bị hấp thụ. Vì vậy, thuốc thử lưu thông qua cài đặt. Hơi của nó cũng được làm lạnh và tinh chế từ các tạp chất axit, sau đó chúng bổ sung cho việc cung cấp thuốc thử.

Thông thường, các sơ đồ thanh lọc khí được sử dụng với monoethanolamine và diethanolamine. Những thuốc thử này có thể chiết xuất không chỉ hydro sunfua, mà cả carbon dioxide từ thành phần của nhiên liệu xanh

Nếu cần thiết phải tiến hành loại bỏ đồng thời CO₂ và H₂S, làm sạch hai giai đoạn được thực hiện. Nó bao gồm việc sử dụng hai giải pháp khác nhau về nồng độ. Tùy chọn này là kinh tế hơn so với làm sạch một giai đoạn.

Đầu tiên, nhiên liệu khí được làm sạch với thành phần mạnh với hàm lượng thuốc thử là 25 - 35%. Sau đó khí được xử lý bằng dung dịch nước yếu, trong đó hoạt chất chỉ chiếm 5-12%. Kết quả là, cả hai quá trình làm sạch thô và mịn được thực hiện với tốc độ dòng chảy tối thiểu của dung dịch và sử dụng hợp lý nhiệt được tạo ra.

Bốn lựa chọn điều trị bằng alkonolamine

Alkanolamines hoặc amino alcohols là những chất không chỉ chứa một nhóm amin, mà còn là một nhóm hydroxy.

Thiết bị và công nghệ tinh chế khí tự nhiên bằng alkanolamine khác nhau chủ yếu ở phương pháp cung cấp chất hấp thụ. Thông thường, bốn phương pháp cơ bản được sử dụng trong lọc khí bằng cách sử dụng loại amin này.

Cách thứ nhất. Nó xác định luồng của giải pháp hoạt động trong một luồng từ phía trên. Toàn bộ lượng chất hấp thụ được gửi đến tấm trên của quá trình cài đặt. Quá trình làm sạch xảy ra ở nền nhiệt độ không cao hơn 40º.

Phương pháp làm sạch đơn giản nhất liên quan đến việc cung cấp giải pháp hoạt động trong một luồng duy nhất. Kỹ thuật này được sử dụng nếu có một lượng nhỏ tạp chất trong khí.

Kỹ thuật này thường được sử dụng cho ô nhiễm nhỏ với các hợp chất hydro sunfua và carbon dioxide. Tổng hiệu ứng nhiệt để sản xuất khí thương mại trong trường hợp này, theo quy luật, là thấp.

Cách thứ hai. Tùy chọn làm sạch này được sử dụng cho các hợp chất hydro sunfua cao trong nhiên liệu khí.

Các giải pháp phản ứng trong trường hợp này được cho ăn trong hai luồng. Cái đầu tiên, với khối lượng khoảng 65-75% tổng khối lượng, được gửi đến giữa quá trình cài đặt, cái thứ hai được gửi từ phía trên.

Dung dịch amin chảy xuống các tấm và gặp các luồng khí đi lên được bơm vào tấm dưới cùng của bộ phận hấp thụ. Trước khi phục vụ, dung dịch được làm nóng đến không quá 40 ° C, nhưng trong quá trình tương tác giữa khí với amin, nhiệt độ tăng lên đáng kể.

Để ngăn chặn hiệu quả làm sạch giảm do tăng nhiệt độ, nhiệt dư được loại bỏ cùng với dung dịch đã qua bão hòa với hydro sunfua. Và ở đầu cài đặt, dòng được làm mát để trích xuất các thành phần axit còn lại cùng với nước ngưng.

Thứ hai và thứ ba của các phương pháp được mô tả xác định trước dòng chảy của dung dịch hấp thụ trong hai luồng. Trong trường hợp đầu tiên, thuốc thử được cung cấp ở cùng nhiệt độ, trong lần thứ hai, nó khác

Đây là một cách kinh tế để giảm tiêu thụ cả năng lượng và giải pháp tích cực. Sưởi ấm bổ sung không được thực hiện ở bất kỳ giai đoạn. Về bản chất công nghệ, nó là một sự thanh lọc hai cấp độ, mang lại cơ hội ít tổn thất nhất để chuẩn bị khí thương mại để cung cấp cho đường cao tốc.

Cách thứ ba. Nó giả định việc cung cấp chất hấp thụ cho nhà máy làm sạch ở hai luồng nhiệt độ khác nhau. Phương pháp này được áp dụng nếu, ngoài hydro sunfua và carbon dioxide, còn có CS trong khí thô₂và COS.

Phần chiếm ưu thế của chất hấp thụ, khoảng 70-75%, được làm nóng đến 60-70 ° C, và phần còn lại chỉ còn 40 ° C. Dòng chảy được đưa vào bộ hấp thụ theo cách tương tự như trong trường hợp được mô tả ở trên: từ phía trên và ở giữa.

Sự hình thành của một khu vực có nhiệt độ cao giúp loại bỏ nhanh chóng và hiệu quả các tạp chất hữu cơ khỏi khối khí ở dưới cùng của cột làm sạch. Ở phía trên, carbon dioxide và hydro sulfide được kết tủa bằng một amin có nhiệt độ tiêu chuẩn.

Cách thứ tư. Công nghệ này xác định việc cung cấp dung dịch amin trong hai dòng với mức độ tái sinh khác nhau. Đó là, một được cung cấp chưa tinh chế, có chứa vùi hydro sunfua, thứ hai không có chúng.

Luồng đầu tiên không thể được gọi là ô nhiễm hoàn toàn. Nó chỉ chứa một phần các thành phần axit, bởi vì một số trong số chúng được loại bỏ trong quá trình làm mát đến + 50º / + 60ºC trong bộ trao đổi nhiệt. Luồng giải pháp này được lấy từ vòi dưới của vũ nữ thoát y, được làm mát và gửi đến phần giữa của cột.

Với hàm lượng đáng kể của hydro sunfua và các thành phần carbon trong nhiên liệu khí, việc làm sạch được thực hiện với hai dòng dung dịch với mức độ tái sinh khác nhau

Chỉ một phần của giải pháp được bơm vào khu vực phía trên của quá trình cài đặt mới được làm sạch sâu. Nhiệt độ của dòng này thường không vượt quá 50 ° C. Làm sạch tốt nhiên liệu khí được thực hiện ở đây. Thiết kế này giúp giảm chi phí ít nhất 10% bằng cách giảm tiêu thụ hơi nước.

Rõ ràng là phương pháp làm sạch được chọn dựa trên sự hiện diện của các chất ô nhiễm hữu cơ và tính khả thi về kinh tế. Trong mọi trường hợp, một loạt các công nghệ cho phép bạn chọn tùy chọn tốt nhất. Ở cùng một đơn vị xử lý khí amin, mức độ tinh chế có thể thay đổi, tạo ra nhiên liệu màu xanh với đúng loại cho công việc nồi hơi gas, bếp, lò sưởi đặc điểm.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Video sau đây sẽ giúp bạn làm quen với các chi tiết cụ thể về chiết xuất hydro sunfua từ khí liên quan được chiết xuất với dầu từ giếng dầu:

Việc lắp đặt tinh chế nhiên liệu xanh từ hydro sunfua với việc sản xuất lưu huỳnh nguyên tố để xử lý tiếp theo sẽ trình bày video:

Tác giả của video này sẽ cho bạn biết về cách loại bỏ khí sinh học từ hydro sunfua tại nhà.

Sự lựa chọn phương pháp lọc khí chủ yếu được định hướng để giải quyết một vấn đề cụ thể. Nghệ sĩ có hai cách: theo một mô hình đã được chứng minh hoặc thích một cái gì đó mới. Tuy nhiên, hướng dẫn chính vẫn phải là tính khả thi về kinh tế trong khi vẫn duy trì chất lượng và đạt được mức độ xử lý mong muốn.