Amingasrensning fra hydrogensulfid: installationsdiagram og funktionsprincip

Svovlforbindelser i forskellige mængder er indeholdt i naturgas ekstraheret fra markerne til levering til forbrugeren via rørledninger. Hvis du ikke slipper af med dem, vil aggressive stoffer ødelægge rørledningen, hvilket gør beslagene ubrugelige. Derudover frigiver forbrænding af forurenet blåt brændstof toksiner.

For at undgå negative konsekvenser udføres amingasrensning fra hydrogensulfid. Dette er den nemmeste og billigste måde at adskille skadelige komponenter fra et brændbart mineral. Vi vil fortælle dig, hvordan processen med adskillelse af svovlholdige inklusioner forløber, hvordan rensningsenheden fungerer og fungerer.

Formål med rengøring af fossile brændstoffer

Gas er det mest populære brændstof. Det tiltrækker med den mest overkommelige pris og forårsager mindst mulig skade på miljøsituationen. De ubestridelige fordele omfatter enkelheden ved kontrol af forbrændingsprocessen og muligheden for at sikre alle trin i brændstofbehandlingen i løbet af opnåelse af termisk energi.

Naturligt gasformigt fossil udvindes imidlertid ikke i sin rene form, fordi samtidig med gasudvinding fra brønden pumpes associerede organiske forbindelser ud. Den mest almindelige af dem er hydrogensulfid, hvis indhold varierer fra tiendedele til ti procent eller mere, afhængigt af feltet.

Hydrogensulfid er giftigt, miljøfarligt og skadeligt for katalysatorer, der anvendes ved gasbehandling. Som vi allerede har bemærket, er denne organiske forbindelse ekstremt aggressiv over for stålrør og metalventiler.

Naturligvis tærer det private system og hovedgasledning, hydrogensulfid fører til lækager af blåt brændstof og relateret til dette faktum ekstremt negative, risikable situationer. For at beskytte forbrugeren fjernes sundhedsskadelige forbindelser fra sammensætningen af ​​det gasformige brændstof, selv før det leveres til rørledningen.

I henhold til standarderne for hydrogensulfidforbindelser i gassen, der transporteres gennem rørene, kan den ikke overstige 0,02 g / m³. Men faktisk er der meget flere af dem. For at opnå den værdi, der reguleres af GOST 5542-2014, er rengøring påkrævet.

Eksisterende metoder til adskillelse af hydrogensulfid

Ud over det svovlbrinte, der hersker på baggrund af andre urenheder, kan blåt brændstof indeholde andre skadelige forbindelser. Du kan finde kuldioxid, lette mercaptaner og kulsyre i det. Men direkte vil hydrogensulfid altid sejre.

Det skal bemærkes, at et ubetydeligt indhold af svovlforbindelser i det rensede gasformige brændstof er acceptabelt. Det specifikke tal for tolerancen afhænger af de formål, hvortil gassen produceres. For eksempel ved fremstilling af ethylenoxid skal det samlede svovlindhold være mindre end 0,0001 mg / m³.

Rengøringsmetoden vælges ud fra det krævede resultat.

Alle eksisterende metoder er opdelt i to grupper:

• Sorption. De består i absorptionen af ​​hydrogensulfidforbindelser med et fast (adsorptions) eller flydende (absorptions) reagens efterfulgt af frigivelse af svovl eller dets derivater. Derefter bortskaffes eller genanvendes de skadelige urenheder, der frigives fra gassen.
• Katalytisk. De består i oxidation eller reduktion af hydrogensulfid med dets omdannelse til elementært svovl. Processen udføres i nærvær af katalysatorer - stoffer, der stimulerer forløbet af en kemisk reaktion.

Adsorption involverer opsamling af hydrogensulfid ved at koncentrere det på overfladen af ​​et fast stof. Oftest anvendes granulære materialer baseret på aktivt kul eller jernoxid i adsorptionsprocessen. Kornets store overfladeareal maksimerer tilbageholdelsen af ​​svovlmolekyler.

Absorptionsteknologien adskiller sig ved, at urenheder af gasformige hydrogensulfider opløses i et aktivt flydende stof. Som et resultat passerer gasformige forurenende stoffer ind i væskefasen. Derefter fjernes de isolerede skadelige komponenter ved stripping, ellers desorption, på denne måde fjernes de fra den reaktive væske.

På trods af at adsorptionsteknologien refererer til "tørre processer" og giver dig mulighed for at producere fin rensning af blåt brændstof, ved fjernelse af forurening fra naturgas bruges oftere absorption. Indsamling og eliminering af hydrogensulfidforbindelser ved hjælp af flydende absorbere er mere rentabel og hensigtsmæssig.

Absorptionsmetoderne, der anvendes til gasrensning, er opdelt i følgende tre grupper:

• Kemisk. De produceres ved hjælp af opløsningsmidler, der frit reagerer med sure hydrogensulfidforurenende stoffer. Ethanolaminer eller alkanolaminer har den højeste absorptionskapacitet blandt kemiske sorbenter.
• Fysisk. De udføres ved fysisk opløsning af gasformigt hydrogensulfid i en flydende absorber. Desuden, jo højere det partielle tryk i det gasformige forurenende stof er, desto hurtigere forløber opløsningen. Methanol, propylencarbonat osv. Bruges som absorber.
• Kombineret. I den blandede version af hydrogensulfidekstraktion er begge teknologier involveret. Hovedarbejdet udføres ved absorption, og fin yderligere behandling udføres af adsorbenter.

I et halvt århundrede var den mest efterspurgte og populære teknologi til udvinding og fjernelse fra fossile brændstoffer hydrogensulfid og kulsyre er en kemisk gasrensning ved hjælp af et aminsorbent, der anvendes i form af et vandigt løsning.

Aminteknologi er mere velegnet til håndtering af store mængder gas, fordi:

• Manglende underskud. Reagenser kan altid købes i den mængde, der kræves til rensning.
• Acceptabel sugeevne. Aminer er stærkt absorberende. Af alle de anvendte stoffer er det kun de, der er i stand til at fjerne 99,9% af hydrogensulfid fra gassen.
• Prioriterede egenskaber. Vandige aminopløsninger kendetegnes ved den maksimalt acceptable viskositet, damptæthed, termisk og kemisk stabilitet og lav varmekapacitet. Deres egenskaber sikrer den bedst mulige absorptionsproces.
• Ingen toksicitet af reaktive stoffer. Dette er et vigtigt argument, der overbeviser folk om at ty til aminmetoden.
• Selektivitet. Kvalitet krævet for selektiv absorption. Det tillader, at de nødvendige reaktioner udføres sekventielt i den rækkefølge, der kræves for optimale resultater.

Ethanolaminer anvendt i kemiske metoder til gasrensning fra hydrogensulfid og kuldioxid omfatter monoethanolaminer (MEA), diethanolaminer (DEA), triethanolaminer (TEA). Desuden fjernes stoffer med præfikser mono- og di- fra gassen og H₂S og CO₂. Men den tredje mulighed hjælper kun med at fjerne hydrogensulfid.

Ved selektiv rengøring af blåt brændstof anvendes methyldiethanolaminer (MDEA), diglycolaminer (DHA), diisopropanolaminer (DIPA). Selektive absorbenter bruges hovedsageligt i udlandet.

Naturligvis ideelle absorbenter til at opfylde alle rengøringskrav før levering til systemet gasvarme og levering af andet udstyr eksisterer endnu ikke. Hvert opløsningsmiddel har nogle plusser sammen med minusser. Når de vælger et reaktivt stof, bestemmer de simpelthen det mest egnede ud fra en række foreslåede.

Sådan fungerer en typisk installation

Maksimal absorptionskapacitet i forhold til H₂S er kendetegnet ved en opløsning af monoethanolamin. Dette reagens har imidlertid et par betydelige ulemper. Det kendetegnes ved et temmelig højt tryk og evnen til at skabe irreversible forbindelser med carbonsulfid under driften af ​​amingasrensningsenheden.

Den første ulempe elimineres ved skylning, hvorved amindampen delvis absorberes. Den anden stødes sjældent under behandlingen af ​​feltgasser.

Koncentrationen af ​​en vandig opløsning af monoethanolamin vælges empirisk, baseret på de udførte undersøgelser tages det for at rense gas fra et bestemt felt. Valget af procentdelen af ​​reagenset tager højde for dets evne til at modstå de aggressive virkninger af hydrogensulfid på systemets metalkomponenter.

Typisk absorberende indhold er normalt i området fra 15 til 20%. Imidlertid sker det ofte, at koncentrationen øges til 30% eller reduceres til 10%, afhængigt af hvor høj rensningsgraden skal være. De der. til hvilket formål, til opvarmning eller til produktion af polymerforbindelser, vil der blive brugt gas.

Bemærk, at en stigning i koncentrationen af ​​aminforbindelser formindsker hydrogensulfids ætsende potentiale. Men det skal tages i betragtning, at forbruget af reagensen i dette tilfælde stiger. Derfor stiger omkostningerne ved den behandlede kommercielle gas.

Rengøringsanlæggets hovedenhed er disken eller den emballerede version. Det er et vertikalt orienteret apparat, der ligner et reagensglas med dyser eller plader placeret indeni. I dens nedre del er der et indløb til tilførsel af rågasblandingen, og i den øvre del er der et udløb til skrubberen.

Gasstrømmen, efter at den er passeret gennem indløbsadskilleren, injiceres i den nederste sektion af absorberen. Det passerer derefter gennem bakker eller dyser placeret i midten af ​​kroppen, hvor forurenende stoffer sætter sig. Dyserne, der er fuldstændigt fugtet med aminopløsning, adskilles af gitre for jævn fordeling af reagenset.

Derefter sendes det blå brændstof, der er renset for forurening, til skrubberen. Denne enhed kan tilsluttes i genbrugskredsløbet efter absorberen eller placeret i den øverste del af den.

Den brugte opløsning flyder ned ad absorberens vægge og sendes til strippekolonnen - en stripper med en kedel. Der renses opløsningen fra de absorberede forurenende stoffer ved dampe, der frigives under kogende vand for at vende tilbage til installationen.

Regenereret, dvs. frigjort fra hydrogensulfidforbindelser, strømmer opløsningen ind i varmeveksleren. I den afkøles væsken i processen med at overføre varme til den næste del af den forurenede opløsning, hvorefter den pumpes ind i køleskabet af en pumpe til fuldstændig afkøling og kondensering af damp.

Den afkølede absorberende opløsning føres tilbage til absorberen. Sådan cirkulerer reagenset gennem installationen. Dampene afkøles og renses også fra sure urenheder, hvorefter de genopfylder reagensforsyningen.

Hvis det er nødvendigt samtidig at fjerne CO fra den behandlede gas₂ og H.₂S, to-trins rengøring udføres. Det består i brugen af ​​to opløsninger, der er forskellige i koncentration. Denne mulighed er mere økonomisk end et-trins rengøring.

Først renses gasformigt brændstof med en stærk sammensætning med et reagensindhold på 25-35%. Derefter behandles gassen med en svag vandig opløsning, hvor det aktive stof kun er 5-12%. Som følge heraf udføres både grov og fin rengøring med et minimalt forbrug af opløsning og en rimelig anvendelse af den genererede varme.

Fire rengøringsmuligheder med alconolaminer

Alkonolaminer eller aminoalkoholer er stoffer, der ikke kun indeholder en amingruppe, men også en hydroxygruppe.

Designet af installationer og teknologier til rensning af naturgas med alkanolaminer adskiller sig hovedsageligt i metoden til levering af det absorberende stof. Der er fire hovedmetoder, der oftest bruges til gasrensning ved hjælp af denne type amin.

Den første måde. Det forudbestemmer forsyningen af ​​den aktive opløsning i en strøm ovenfra. Hele mængden af ​​absorberende materiale rettes til installationens øvre bakke. Rengøringsprocessen finder sted ved en temperaturbaggrund, der ikke er højere end 40 ° C.

Denne teknik bruges normalt til let kontaminering med hydrogensulfidforbindelser og kuldioxid. I dette tilfælde er den samlede termiske effekt til produktion af kommerciel gas som regel lav.

Anden måde. Denne behandlingsmulighed bruges, når der er et højt indhold af hydrogensulfidforbindelser i gasformige brændstoffer.

I dette tilfælde tilføres den reaktive opløsning i to strømme. Den første, med et volumen på ca. 65-75% af den samlede masse, sendes til midten af ​​installationen, den anden leveres ovenfra.

Aminopløsningen strømmer ned ad bakkerne og møder de stigende gasstrømme, der pumpes ind i den nederste bakke i absorptionsenheden. Inden servering opvarmes opløsningen til højst 40 ° C, men under interaktionen mellem gassen og aminen stiger temperaturen betydeligt.

For at forhindre rengøringseffektiviteten i at falde på grund af en temperaturstigning, fjernes overskydende varme sammen med affaldsopløsningen mættet med hydrogensulfid. Og i toppen af ​​enheden afkøles strømmen for at ekstrahere resterne af sure komponenter sammen med kondensat.

Det er en økonomisk måde at reducere forbruget af både energi og aktiv løsning. Yderligere opvarmning udføres ikke på noget tidspunkt. Teknologisk er det en rensning i to niveauer, som gør det muligt at forberede kommerciel gas til forsyning til hovedledningen med det mindste tab.

Tredje måde. Det indebærer levering af absorberen til rengøringsenheden i to strømme med forskellige temperaturer. Teknikken bruges, hvis der udover hydrogensulfid og kuldioxid også er CS i rågassen₂og COS.

Den dominerende del af absorberen, cirka 70-75%, varmer op til 60-70 ° C, og den resterende del kun op til 40 ° C. Strømmene tilføres absorberen på samme måde som i det ovenfor beskrevne tilfælde: fra toppen og ind på midten.

Dannelsen af ​​en zone med en høj temperatur gør det muligt hurtigt og effektivt at fjerne organiske forurenende stoffer fra gasmassen i bunden af ​​rengøringskolonnen. Og øverst udfældes kuldioxid og hydrogensulfid med en amin med standardtemperatur.

Fjerde måde. Denne teknologi forudbestemmer tilførslen af ​​en vandig aminopløsning i to strømme med forskellige grader af regenerering. Det vil sige, at den ene leveres uraffineret, med indholdet af hydrogensulfidindeslutninger, den anden - uden dem.

Den første strøm kan ikke kaldes fuldstændigt forurenet. Den indeholder kun delvist sure komponenter, fordi nogle af dem fjernes under afkøling til + 50 ° / + 60 ° C i varmeveksleren. Denne opløsningsstrøm tages fra bunden af ​​stripperen, afkøles og ledes til midten af ​​søjlen.

Kun den del af løsningen, der pumpes ind i den øvre sektor af installationen, rengøres dybt. Temperaturen i denne strøm overstiger normalt ikke 50 ° C. Det er her, den fine rengøring af gasformige brændstoffer udføres. Denne ordning giver dig mulighed for at reducere omkostningerne med mindst 10% ved at reducere dampforbruget.

Det er klart, at rengøringsmetoden vælges baseret på tilstedeværelsen af ​​organiske forurenende stoffer og økonomisk gennemførlighed. Under alle omstændigheder giver forskellige teknologier dig mulighed for at vælge den bedste mulighed. På den samme amingasbehandlingsenhed kan rensningsgraden varieres, hvilket giver et blåt brændstof med det nødvendige gaskedler, ovne, varmelegemer egenskaber.

Konklusioner og nyttig video om emnet

I den følgende video vil du blive bekendt med detaljerne ved ekstraktion af hydrogensulfid fra tilhørende gas produceret sammen med olie fra en oliebrønd:

Installationen til rensning af blåt brændstof fra hydrogensulfid med produktion af elementært svovl til videre behandling vil blive præsenteret af videoen:

Forfatteren af ​​denne video fortæller dig, hvordan du slipper af med svovlbrinte fra biogas derhjemme:

Valget af en gasrensningsmetode er primært fokuseret på at løse et specifikt problem. Kunstneren har to måder: at følge et gennemprøvet skema eller at foretrække noget nyt. Imidlertid bør hovedretningslinjen stadig være økonomisk gennemførlighed, samtidig med at kvaliteten opretholdes og den ønskede grad af behandling opnås.