Пречишћавање амин гаса од водоник сулфида: принцип, ефективне опције и дијаграми постројења

Природни гас вађен са поља за испоруку потрошачима цевоводима садржи једињења сумпора у различитим размерама.Ако их се не решите, агресивне супстанце ће уништити цевовод и учинити фитинге неупотребљивим. Поред тога, када се контаминирано плаво гориво сагоре, ослобађају се токсини.

Да би се избегле негативне последице, врши се пречишћавање аминског гаса од водоник-сулфида. Ово је најједноставнији и најјефтинији начин одвајања штетних компоненти од фосилних горива. Рећи ћемо вам како се одвија процес одвајања инклузија сумпора, како је постројење за пречишћавање пројектовано и функционише.

Сврха чишћења фосилних горива

Гас је најпопуларнија врста горива. Привлачи најприступачнијом ценом и наношењем најмање штете еколошкој ситуацији. Неоспорне предности укључују лакоћу контроле процеса сагоревања и могућност да се осигурају све фазе прераде горива током производње топлотне енергије.

Међутим, природни гасовити минерал се не копа у чистом облику, јер Истовремено са екстракцијом гаса, повезана органска једињења се испумпавају из бунара. Најчешћи од њих је водоник сулфид, чији садржај варира од десетина до десет процената или више, у зависности од лежишта.

Водоник сулфид је отрован, опасан по животну средину и штетан за катализаторе који се користе у преради гаса. Као што смо већ приметили, ово органско једињење је изузетно агресивно према челичним цевима и металним вентилима.

Наравно, нагризајући приватни систем и магистрални гасовод, водоник сулфид доводи до цурења плавог горива и крајње негативних, ризичних ситуација повезаних са овом чињеницом. Да би се заштитио потрошач, једињења штетна по здравље уклањају се из гасовитог горива пре него што се испоруче у цевовод.

Према стандардима, једињења водоник-сулфида у гасу који се транспортује кроз цеви не може бити већа од 0,02 г/м³. Међутим, у ствари их је много више. Да би се постигла вредност прописана ГОСТ 5542-2014, потребно је чишћење.

Постојеће методе за одвајање водоник сулфида

Поред водоник-сулфида, који преовлађује међу осталим нечистоћама, плаво гориво може да садржи и друга штетна једињења. У њему се могу наћи угљен-диоксид, лаки меркаптани и угљен-сулфид. Али сам водоник сулфид ће увек преовладавати.

Вреди напоменути да је неки мањи садржај сумпорних једињења у пречишћеном гасовитом гориву прихватљив. Специфична толеранција зависи од сврхе за коју се гас производи.На пример, да би се произвео етилен оксид, укупан садржај нечистоћа сумпора мора бити мањи од 0,0001 мг/м³.

Метода чишћења се бира на основу жељеног резултата.

Све постојеће методе су подељене у две групе:

• Сорптивно. Они укључују апсорпцију једињења водоник сулфида чврстим (адсорпционим) или течним (апсорпционим) реагенсом са накнадним ослобађањем сумпора или његових деривата. Након чега се штетне нечистоће издвојене из гаса одлажу или прерађују.
• Каталитички. Састоје се од оксидације или редукције водоник-сулфида, претварајући га у елементарни сумпор. Процес се спроводи у присуству катализатора - супстанци које стимулишу ток хемијске реакције.

Адсорпција укључује сакупљање водоник сулфида тако што се концентрише на површини чврсте материје. Најчешће се у процесу адсорпције користе гранулирани материјали на бази активног угља или оксида гвожђа. Велика специфична површина карактеристична за зрна доприноси максималном задржавању молекула сумпора.

Све методе пречишћавања плавог горива подељене су на сорпционе и каталитичке. Опрема за чишћење је фокусирана на принцип рада одређене технологије. Међутим, постоје инсталације које комбинују неколико метода, што резултира свеобухватним чишћењем.

Технологија апсорпције се разликује по томе што су гасовите нечистоће водоник сулфида растворене у активној течној супстанци. Као резултат, гасовити загађивачи прелазе у течну фазу. Затим се изоловане штетне компоненте уклањају уклањањем, иначе десорпцијом, овим методом се елиминишу из реактивне течности.

Упркос чињеници да се технологија адсорпције односи на „суве процесе“ и омогућава фино пречишћавање плавог горива, апсорпција се чешће користи за уклањање загађивача из природног гаса. Сакупљање и елиминација једињења водоник сулфида коришћењем течних упијача је исплативије и сврсисходније.

Најпопуларнији тип адсорбера је активни угаљ, који се користи у облику капсула или зрна. Површина сваког елемента "апсорбује" водоник сулфид и друге органске инклузије

Методе апсорпције које се користе у пречишћавању гаса деле се у следеће три групе:

• Хемијски. Произведено коришћењем растварача који лако реагују са киселим загађивачима водоник-сулфида. Етаноламини или алканоламини имају највећи капацитет апсорпције међу хемијским сорбентима.
• Физички. Изводе се физичким растварањем гаса водоник сулфида у течном апсорберу. Штавише, што је већи парцијални притисак гасовитог загађивача, брже се одвија процес растварања. Овде се као апсорбери користе метанол, пропилен карбонат итд.
• Комбиновано. У мешовитој верзији екстракције водоник-сулфида укључене су обе технологије. Главни посао се обавља апсорпцијом, а фино пречишћавање се врши помоћу адсорбената.

Већ пола века, најпопуларнија и најпопуларнија технологија за одвајање и уклањање водоник-сулфида и угљене киселине из природних горива је хемијско пречишћавање гаса коришћењем аминског сорбента који се користи у облику воденог раствора.

Сорпционе методе за пречишћавање природних горива заснивају се на способности чврстих и течних материја да реагују са водоник-сулфидом и другим органским нечистоћама, ослобађајући их на тај начин из гасног састава.

Амин технологија је погоднија за прераду великих количина гаса јер:

• Нема недостатка. Реагенси се увек могу купити у количини потребној за чишћење.
• Прихватљива апсорпција. Амине карактерише висок капацитет апсорпције. Од свих коришћених супстанци, само оне су способне да уклоне 99,9% водоник сулфида из гаса.
• Приоритетне карактеристике. Водени раствори амина карактеришу најприхватљивији вискозитет, густина паре, термичка и хемијска стабилност и мали топлотни капацитет. Њихове карактеристике обезбеђују најбољи ток процеса апсорпције.
• Нема токсичности реактивних супстанци. Ово је важан аргумент који убеђује да се прибегне аминској методи.
• Селективност. Квалитет потребан за селективну апсорпцију. Пружа могућност секвенцијалног спровођења неопходних реакција редоследом потребним за оптималан резултат.

Етаноламини који се користе у хемијским методама за пречишћавање гаса од водоник-сулфида и угљен-диоксида укључују моноетаноламине (МЕА), диетаноламине (ДЕА) и триетаноламине (ТЕА). Штавише, супстанце са префиксима моно- и ди- уклањају се из гаса и Х₂С и ЦО₂. Али трећа опција помаже у уклањању само водоник сулфида.

Приликом селективног чишћења плавог горива користе се метилдиетаноламини (МДЕА), дигликоламини (ДГА) и диизопропаноламини (ДИПА). Селективни апсорбенти се углавном користе у иностранству.

Наравно, идеални упијачи који задовољавају све захтеве чишћења пре испоруке у систем грејање на гас а набавка друге опреме још не постоји. Сваки растварач има неке предности заједно са недостацима. Када бирате реактивну супстанцу, једноставно одредите најприкладнију од низа предложених.

Принцип рада типичне инсталације

Максимални капацитет апсорпције у односу на Х₂С карактерише раствор моноетаноламина. Међутим, овај реагенс има неколико значајних недостатака. Одликује се прилично високим притиском и способношћу стварања неповратних једињења са угљен-сулфидом током рада јединице за пречишћавање амин гаса.

Први недостатак се елиминише прањем, услед чега се паре амина делимично апсорбују. Други се ретко сусреће при преради пољских гасова.

Концентрација воденог раствора моноетаноламина се бира експериментално, а на основу спроведених истраживања користи се за пречишћавање гаса из одређеног поља. Избор процента реагенса узима у обзир његову способност да издржи агресивне ефекте водоник-сулфида на металне компоненте система.

Типични садржај упијања је типично у опсегу од 15 до 20%. Међутим, често се дешава да се концентрација повећа на 30% или смањи на 10%, у зависности од тога колико висок степен пречишћавања треба да буде. Оне. у које сврхе ће се гас користити у грејању или производњи полимерних једињења.

Имајте на уму да са повећањем концентрације аминских једињења, корозивни потенцијал водоник сулфида се смањује. Али морамо узети у обзир да се у овом случају повећава потрошња реагенса. Сходно томе, цена пречишћеног комерцијалног гаса расте.

Главна јединица постројења за пречишћавање је апсорбер плочастог или монтираног типа. Ово је вертикално оријентисан апарат, који по изгледу подсећа на епрувету, са млазницама или плочама смештеним унутра. На његовом доњем делу налази се улаз за довод непречишћене мешавине гаса, на врху се налази излаз за скрубер.

Ако је гас који се пречишћава у инсталацији под притиском довољним да реагенс прође у измењивач топлоте, а затим у колону за скидање, процес се одвија без учешћа пумпе.Ако је притисак пренизак да би процес могао да се настави, технологија пумпања стимулише одлив

Проток гаса, након проласка кроз улазни сепаратор, потискује се у доњи део апсорбера. Затим пролази кроз плоче или млазнице које се налазе у средини тела, на којима се таложе загађивачи. Млазнице, потпуно навлажене раствором амина, одвојене су једна од друге решеткама за равномерну дистрибуцију реагенса.

Затим се плаво гориво, очишћено од загађивача, шаље у чистач. Овај уређај се може прикључити у круг за обраду након апсорбера или се налази у његовом горњем делу.

Потрошени раствор тече низ зидове апсорбера и шаље се у колону за скидање - стрипер са котлом. Тамо се раствор чисти од апсорбованих загађивача испарењима која се ослобађају приликом кључања воде да би се вратила назад у инсталацију.

Регенерисан, тј. ослобођен једињења водоник сулфида, раствор тече у измењивач топлоте. У њему се течност хлади у процесу преношења топлоте на следећи део контаминираног раствора, након чега се пумпа у фрижидер ради потпуног хлађења и кондензације паре.

Охлађени упијајући раствор се враћа назад у апсорбер. Овако реагенс циркулише кроз инсталацију. Његове паре се такође хладе и чисте од киселих нечистоћа, након чега допуњују залихе реагенса.

Најчешће се у пречишћавању гаса користе шеме са моноетаноламином и диетаноламином. Ови реагенси омогућавају екстракцију не само водоник сулфида, већ и угљен-диоксида из плавог горива.

Ако је потребно истовремено уклонити ЦО из гаса који се обрађује₂ и Х₂С, врши се двостепено чишћење.Састоји се од употребе два раствора који се разликују у концентрацији. Ова опција је економичнија од чишћења у једном кораку.

Прво, гасовито гориво се чисти јаким саставом који садржи реагенс од 25-35%. Затим се гас третира слабим воденим раствором, у којем је активна супстанца само 5-12%. Као резултат, и грубо и фино чишћење се изводе уз минималну потрошњу раствора и разумно коришћење произведене топлоте.

Четири опције за чишћење алконоламина

Алконоламини или амино алкохоли су супстанце које садрже не само аминску групу, већ и хидрокси групу.

Дизајн инсталација и технологије за пречишћавање природног гаса алканоламинима разликују се углавном по начину снабдевања апсорбујућим материјама. Најчешће се у чишћењу гаса користе четири главне методе помоћу ове врсте амина.

Први начин. Унапред одређује снабдевање активног раствора у једном току одозго. Целокупна запремина упијача је усмерена на горњу плочу инсталације. Процес чишћења се одвија на температури не вишој од 40ºС.

Најједноставнији метод чишћења укључује снабдевање активног раствора у једном току. Ова техника се користи ако је количина нечистоћа у гасу безначајна

Ова техника се обично користи за мању контаминацију једињењима водоник-сулфида и угљен-диоксида. Укупни топлотни ефекат за производњу комерцијалног гаса је, по правилу, низак.

Други начин. Ова опција чишћења се користи када постоји висок садржај једињења водоник сулфида у гасовитом гориву.

У овом случају, раствор реагенса се испоручује у два тока. Први, са запремином од приближно 65-75% укупне масе, шаље се у средину инсталације, други се напаја одозго.

Раствор амина тече низ тацне и сусреће се са растућим токовима гаса, који се потискују на доњу тацну упијајуће јединице. Пре снабдевања, раствор се загрева на не више од 40ºЦ, али током интеракције гаса са амином, температура се значајно повећава.

Да би се спречило смањење ефикасности чишћења услед повећања температуре, вишак топлоте се уклања заједно са отпадним раствором засићеним водоник-сулфидом. А на врху инсталације, ток се хлади како би се извукле преостале киселе компоненте заједно са кондензатом.

Друга и трећа од описаних метода унапред одређују снабдевање упијајућег раствора у два тока. У првом случају, реагенс се испоручује на истој температури, у другом - на другој температури.

Ово је економичан метод који смањује потрошњу енергије и активног раствора. Додатно загревање се не врши ни у једној фази. У својој технолошкој суштини, то је двостепено пречишћавање, које пружа могућност припреме комерцијалног гаса за довод у цевовод са минималним губицима.

Трећи начин. Подразумева довод апсорбера у инсталацију за чишћење у два тока различитих температура. Метода се користи ако, поред водоник сулфида и угљен-диоксида, сирови гас садржи и ЦС₂, и ЦОС.

Претежни део апсорбера, отприлике 70-75%, загрева се до 60-70ºС, а преостали део само до 40ºС. Токови се уносе у апсорбер на исти начин као у горе описаном случају: одозго и у средину.

Формирање високотемпературне зоне омогућава брзо и ефикасно уклањање органских загађивача из гасне масе на дну колоне за чишћење. А на врху, угљен-диоксид и водоник сулфид се таложе амином на стандардној температури.

Четврти метод. Ова технологија унапред одређује снабдевање воденог раствора амина у два тока са различитим степеном регенерације. То јест, један се испоручује у нерафинисаном облику, који садржи инклузије водоник сулфида, други - без њих.

Први ток се не може назвати потпуно загађеним. Само делимично садржи киселе компоненте, јер се неке од њих уклањају током хлађења до +50º/+60ºЦ у измењивачу топлоте. Овај ток раствора се узима из доње млазнице скидача, хлади и усмерава у средњи део колоне.

Ако у гасовитом гориву постоји значајан садржај водоник-сулфида и угљен-диоксида, чишћење се врши са два тока раствора са различитим степеном регенерације.

Само онај део раствора који се упумпава у горњи сектор инсталације пролази кроз дубинско чишћење. Температура овог тока обично не прелази 50ºС. Овде се врши фино чишћење гасовитог горива. Ова шема вам омогућава да смањите трошкове за најмање 10% смањењем потрошње паре.

Јасно је да се метода чишћења бира на основу присуства органских загађивача и економске изводљивости. У сваком случају, разноврсност технологија вам омогућава да изаберете најбољу опцију. На истом постројењу за пречишћавање амин гаса могуће је мењати степен пречишћавања, добијајући плаво гориво са потребним за рад гасни котлови, пећи, карактеристике грејача.

Закључци и користан видео на тему

Следећи видео ће вас упознати са специфичностима вађења водоник-сулфида из пратећег гаса произведеног заједно са нафтом у нафтној бушотини:

Видео ће представити инсталацију за пречишћавање плавог горива од водоник-сулфида за производњу елементарног сумпора за даљу прераду:

Аутор овог видеа ће вам рећи како да се решите водоник сулфида из биогаса код куће:

Избор методе пречишћавања гаса је, пре свега, усмерен на решавање конкретног проблема. Извођач има две опције: следи проверену шему или више воли нешто ново. Међутим, главна смерница би и даље требало да буде економска изводљивост уз одржавање квалитета и добијање потребног степена обраде.