Čištění plynného aminu ze sirovodíku: instalační schéma a princip činnosti

Sloučeniny síry v různých poměrech jsou obsaženy v zemním plynu extrahovaném z polí k dodání spotřebiteli potrubím. Pokud se jich nezbavíte, agresivní látky zničí potrubí a způsobí, že armatury budou nepoužitelné. Kromě toho spalování kontaminovaného modrého paliva uvolňuje toxiny.

Aby se předešlo negativním důsledkům, provádí se čištění plynného aminu ze sirovodíku. Toto je nejjednodušší a nejlevnější způsob, jak oddělit škodlivé složky od hořlavého minerálu. Řekneme vám, jak probíhá proces separace sirných inkluzí, jak je uspořádána a funguje čisticí jednotka.

Účel čištění fosilních paliv

Nejoblíbenějším palivem je plyn. Přitahuje za nejdostupnější cenu a způsobuje nejmenší škody na životním prostředí. Mezi nesporné výhody patří jednoduchost řízení spalovacího procesu a schopnost zajistit všechny fáze zpracování paliva v průběhu získávání tepelné energie.

Přirozená plynná fosilie však není těžena v čisté formě, protože současně s extrakcí plynu ze studny jsou čerpány související organické sloučeniny. Nejběžnějším z nich je sirovodík, jehož obsah se v závislosti na oboru pohybuje od desetin do deseti procent nebo více.

Sirovodík je jedovatý, nebezpečný pro životní prostředí a škodlivý pro katalyzátory používané při zpracování plynu. Jak jsme již poznamenali, tato organická sloučenina je extrémně agresivní vůči ocelovým trubkám a kovovým ventilům.

Přirozeně koroduje soukromý systém a hlavní plynovod, sirovodík vede k únikům modrého paliva a souvisí s touto skutečností extrémně negativní, rizikové situace. V zájmu ochrany spotřebitele jsou sloučeniny škodlivé pro zdraví odstraněny ze složení plynného paliva ještě před jeho dodáním do potrubí.

Podle standardů sloučenin sirovodíku v plynu přepravovaném potrubím nesmí překročit 0,02 g / m³. Ve skutečnosti je jich však mnohem více. Aby bylo dosaženo hodnoty regulované GOST 5542-2014, je nutné čištění.

Stávající metody separace sirovodíku

Kromě sirovodíku převládajícího na pozadí jiných nečistot může modré palivo obsahovat další škodlivé sloučeniny. Najdete v něm oxid uhličitý, lehké merkaptany a sirník uhličitý. Ale vždy bude převládat sirovodík.

Je třeba poznamenat, že je povolen určitý nevýznamný obsah sloučenin síry v čištěném plynném palivu. Konkrétní hodnota tolerance závisí na účelu, pro který se plyn vyrábí. Například pro výrobu ethylenoxidu musí být celkový obsah síry nižší než 0,0001 mg / m³.

Metoda čištění je zvolena na základě požadovaného výsledku.

Všechny aktuálně existující metody jsou rozděleny do dvou skupin:

• Sorpce. Spočívají v absorpci sirovodíkových sloučenin pevným (adsorpčním) nebo kapalným (absorpčním) činidlem, po kterém následuje uvolnění síry nebo jejích derivátů. Poté jsou škodlivé nečistoty uvolněné z plynu zlikvidovány nebo recyklovány.
• Katalytický. Spočívají v oxidaci nebo redukci sirovodíku s jeho transformací na elementární síru. Proces se provádí za přítomnosti katalyzátorů - látek, které stimulují průběh chemické reakce.

Adsorpce zahrnuje sběr sirovodíku jeho koncentrací na povrch pevné látky. Při adsorpčním procesu se nejčastěji používají granulované materiály na bázi aktivního uhlí nebo oxidu železa. Velká povrchová plocha charakteristická pro zrna maximalizuje retenci molekul síry.

Absorpční technologie se liší v tom, že plynné nečistoty sirovodíku jsou rozpuštěny v aktivní kapalné látce. V důsledku toho plynné znečišťující látky přecházejí do kapalné fáze. Poté se izolované škodlivé složky odstraní stripováním, jinak desorpcí, tímto způsobem se odstraní z reaktivní kapaliny.

Nehledě na to, že adsorpční technologie odkazuje na „suché procesy“ a umožňuje vyrábět jemné čištění modrého paliva, při odstraňování znečištění ze zemního plynu se častěji používá vstřebávání. Sběr a eliminace sloučenin sirovodíku pomocí kapalných absorbérů je výnosnější a účelnější.

Absorpční metody používané při čištění plynu jsou rozděleny do následujících tří skupin:

• Chemikálie. Vyrábějí se pomocí rozpouštědel, která volně reagují s kyselými sirovodíkovými kontaminanty. Ethanolaminy nebo alkanolaminy mají nejvyšší absorpční kapacitu mezi chemickými sorbenty.
• Fyzický. Provádějí se fyzikálním rozpuštěním plynného sirovodíku v kapalinovém absorbéru. Navíc, čím vyšší je parciální tlak plynné znečišťující látky, tím rychleji postup rozpouštění probíhá. Jako absorbér se zde používá methanol, propylenkarbonát atd.
• Kombinovaný. Ve smíšené verzi extrakce sirovodíku jsou zapojeny obě technologie. Hlavní práce se provádí absorpcí a jemné dodatečné zpracování se provádí pomocí adsorbentů.

Po půl století nejžádanější a nejoblíbenější technologie pro těžbu a odstraňování z fosilních paliv sirovodík a kyselina uhličitá je chemické čištění plynu pomocí aminového sorbentu používaného ve formě vodného roztoku řešení.

Aminová technologie je vhodnější pro manipulaci s velkými objemy plynu, protože:

• Nedostatek deficitu. Činidla lze vždy zakoupit v množství požadovaném pro čištění.
• Přijatelná savost. Aminy jsou vysoce absorpční. Ze všech použitých látek jsou pouze ty schopné odstranit 99,9% sirovodíku z plynu.
• Prioritní charakteristiky. Vodné aminové roztoky se vyznačují maximální přijatelnou viskozitou, hustotou par, tepelnou a chemickou stabilitou a nízkou tepelnou kapacitou. Jejich vlastnosti zajišťují nejlepší možný absorpční proces.
• Žádná toxicita reaktivních látek. Toto je důležitý argument, který nás přesvědčuje, abychom se uchýlili k aminové metodě.
• Selektivita. Požadovaná kvalita pro selektivní absorpci. Umožňuje postupné provádění nezbytných reakcí v pořadí požadovaném pro dosažení optimálních výsledků.

Ethanolaminy používané v chemických metodách čištění plynu ze sirovodíku a oxidu uhličitého zahrnují monoetanolaminy (MEA), dietanolaminy (DEA), triethanolaminy (TEA). Kromě toho jsou z plynu a H odstraněny látky s předponami mono- a di-₂S a CO₂. Třetí možnost ale pomáhá odstranit pouze sirovodík.

Při selektivním čištění modrého paliva se používají methyldiethanolamines (MDEA), diglycolamines (DHA), diisopropanolamines (DIPA). Selektivní absorbenty se používají hlavně v zahraničí.

Přirozeně ideální absorbenty pro splnění všech požadavků na čištění před dodáním do systému plynové topení a nabídka dalšího vybavení zatím neexistuje. Každé rozpouštědlo má určité klady a zápory. Při výběru reaktivní látky z řady navrhovaných jednoduše určí nejvhodnější.

Jak funguje typická instalace

Maximální absorpční kapacita ve vztahu k H₂S je charakterizován roztokem monoethanolaminu. Toto činidlo má však několik významných nevýhod. Vyznačuje se poměrně vysokým tlakem a schopností vytvářet nevratné sloučeniny se sirouhlíkem během provozu jednotky na čištění plynného aminu.

První nevýhoda je odstraněna spláchnutím, v důsledku čehož jsou páry aminu částečně absorbovány. S druhým se jen zřídka setkáváme při zpracování polních plynů.

Koncentrace vodného roztoku monoethanolaminu se volí empiricky, na základě provedených studií se odebírá k čištění plynu z určitého pole. Výběr procenta činidla zohledňuje jeho schopnost odolávat agresivním účinkům sirovodíku na kovové součásti systému.

Typický obsah absorbentu je obvykle v rozmezí od 15 do 20%. Často se však stává, že koncentrace je zvýšena na 30% nebo snížena na 10%, v závislosti na tom, jak vysoký by měl být stupeň čištění. Tito. za jakým účelem se při vytápění nebo při výrobě polymerních sloučenin použije plyn.

Všimněte si, že zvýšení koncentrace sloučenin aminu snižuje korozivní potenciál sirovodíku. Je však třeba vzít v úvahu, že v tomto případě se spotřeba činidla zvyšuje. V důsledku toho náklady na upravený komerční plyn stoupají.

Hlavní jednotkou čistírny je absorbér disku nebo zabalené verze. Jedná se o vertikálně orientované zařízení, které vypadá jako zkumavka s tryskami nebo destičkami umístěnými uvnitř. V jeho spodní části je vstup pro přívod směsi surových plynů a v horní části je výstup do pračky.

Proud plynu, po průchodu vstupním separátorem, je vstřikován do spodní části absorbéru. Poté prochází podnosy nebo tryskami umístěnými uprostřed těla, na kterých se usazují nečistoty. Trysky, zcela zvlhčené aminovým roztokem, jsou odděleny mřížkami pro rovnoměrnou distribuci činidla.

Poté je modré palivo vyčištěné od kontaminace posláno do pračky. Toto zařízení může být připojeno v recyklačním okruhu za absorbérem nebo umístěno v jeho horní části.

Vyhořelý roztok stéká po stěnách absorbéru a je odeslán do stripovací kolony - odstraňovače s kotlem. Zde se roztok čistí od absorbovaných nečistot pomocí par uvolňovaných během vroucí vody, aby se vrátil zpět do zařízení.

Regenerované, tj. roztok zbavený sloučenin sirovodíku proudí do výměníku tepla. V něm se kapalina ochlazuje v procesu přenosu tepla do další části kontaminovaného roztoku, načež se pumpuje do chladničky pomocí čerpadla pro úplné ochlazení a kondenzaci páry.

Ochlazený absorpční roztok se přivádí zpět do absorbéru. Činidlo cirkuluje instalací. Jeho páry jsou také ochlazovány a čištěny od kyselých nečistot, načež doplňují zásoby činidla.

Pokud je nutné současně odstranit CO z upraveného plynu₂ a H.₂S se provádí dvoustupňové čištění. Spočívá v použití dvou roztoků, lišících se koncentrací. Tato možnost je ekonomičtější než jednostupňové čištění.

Nejprve se plynné palivo vyčistí silným složením s obsahem činidla 25–35%. Poté se na plyn působí slabým vodným roztokem, ve kterém je účinná látka pouze 5-12%. Výsledkem je, že hrubé i jemné čištění se provádí s minimální spotřebou roztoku a rozumným využitím generovaného tepla.

Čtyři možnosti čištění s alkoholem

Alkonolaminy nebo aminoalkoholy jsou látky obsahující nejen aminoskupinu, ale také hydroxyskupinu.

Konstrukce zařízení a technologií pro čištění zemního plynu alkanolaminy se liší především ve způsobu dodávání absorbující látky. K čištění plynu pomocí tohoto druhu aminu se nejčastěji používají čtyři hlavní metody.

První způsob. Předurčuje dodávku aktivního roztoku v jednom proudu shora. Celý objem absorbentu je směrován do horní vaničky instalace. Proces čištění probíhá při teplotě ne vyšší než 40 ° C.

Tato technika se obvykle používá pro lehkou kontaminaci sloučeninami sirovodíku a oxidem uhličitým. V tomto případě je celkový tepelný účinek produkce komerčního plynu zpravidla nízký.

Druhý způsob. Tato možnost úpravy se používá, pokud je v plynných palivech vysoký obsah sloučenin sirovodíku.

V tomto případě je reaktivní roztok přiváděn do dvou proudů. První, s objemem asi 65-75% z celkové hmotnosti, je poslán do středu instalace, druhý je dodáván shora.

Roztok aminu stéká po patrech a setkává se se stoupajícími proudy plynu, které jsou čerpány do spodního patra absorpční jednotky. Před podáváním se roztok zahřeje na maximálně 40 ° C, ale během interakce plynu s aminem teplota výrazně stoupá.

Aby se zabránilo poklesu účinnosti čištění v důsledku zvýšení teploty, přebytečné teplo se odstraní spolu s odpadním roztokem nasyceným sirovodíkem. A v horní části jednotky se tok ochlazuje, aby se extrahovaly zbytky kyselých složek spolu s kondenzátem.

Je to ekonomický způsob, jak snížit spotřebu energie i aktivního řešení. Dodatečné zahřívání se neprovádí v žádné fázi. Technologicky se jedná o dvouúrovňové čištění, které umožňuje připravit komerční plyn pro dodávku do hlavního potrubí s co nejmenšími ztrátami.

Třetí cesta. Jedná se o dodávku absorbéru do čisticí jednotky ve dvou proudech různých teplot. Tato technika se používá, pokud je v sírovém plynu kromě sirovodíku a oxidu uhličitého také CS₂a COS.

Převážná část absorbéru, přibližně 70-75%, se zahřeje na 60-70 ° C a zbývající část pouze na 40 ° C. Proudy jsou do absorbéru přiváděny stejným způsobem jako ve výše popsaném případě: shora a do středu.

Vytvoření zóny s vysokou teplotou umožňuje rychle a efektivně odstranit organické nečistoty z plynné hmoty na dně čisticí kolony. A nahoře se oxid uhličitý a sirovodík vysráží aminem standardní teploty.

Čtvrtá cesta. Tato technologie předurčuje dodávku vodného roztoku aminu ve dvou proudech s různým stupněm regenerace. To znamená, že jeden je dodáván nerafinovaný, obsahující inkluze sirovodíku, druhý bez nich.

První stream nelze nazvat zcela znečištěným. Pouze částečně obsahuje kyselé složky, protože některé z nich jsou odstraněny během chlazení na + 50 ° / + 60 ° C ve výměníku tepla. Tento proud roztoku je odebírán ze spodní části striptérky, ochlazen a směrován do středu kolony.

Pouze ta část roztoku, která je čerpána do horního sektoru instalace, je hluboce vyčištěna. Teplota tohoto proudu obvykle nepřesahuje 50 ° C. Zde se provádí jemné čištění plynných paliv. Toto schéma vám umožňuje snížit náklady alespoň o 10% snížením spotřeby páry.

Je zřejmé, že metoda čištění je zvolena na základě přítomnosti organických kontaminantů a ekonomické proveditelnosti. V každém případě vám rozmanitost technologií umožňuje vybrat nejlepší možnost. Ve stejné úpravně plynného aminu se stupeň čištění může měnit, čímž se získá modré palivo s nezbytným plynové kotle, charakteristika kamen, ohřívačů.

Závěry a užitečné video k tématu

Následující video vás seznámí se specifiky těžby sirovodíku z přidruženého plynu produkovaného společně s ropou ropným vrtem:

Video bude představeno zařízení na čištění modrého paliva ze sirovodíku s produkcí elementární síry pro další zpracování:

Autor tohoto videa vám řekne, jak se doma zbavit sirovodíku z bioplynu:

Volba metody čištění plynu je primárně zaměřena na řešení konkrétního problému. Umělec má dva způsoby: řídit se osvědčeným schématem nebo upřednostnit něco nového. Hlavním vodítkem by však stále měla být ekonomická proveditelnost při zachování kvality a získání požadovaného stupně zpracování.