Composti di zolfo in diverse proporzioni sono contenuti nel gas naturale estratto dai giacimenti per essere consegnato al consumatore tramite condotte. Se non li elimini, le sostanze aggressive distruggeranno la tubazione, rendendo inutilizzabili i raccordi. Inoltre, la combustione di carburante blu contaminato rilascia tossine.
Al fine di evitare conseguenze negative, viene eseguita la purificazione del gas amminico dall'idrogeno solforato. Questo è il modo più semplice ed economico per separare i componenti dannosi da un minerale combustibile. Ti diremo come procede il processo di separazione delle inclusioni solforose, come funziona e funziona l'unità di purificazione.
Il contenuto dell'articolo:
- Scopo della pulizia dei combustibili fossili
- Metodi esistenti per la separazione dell'idrogeno solforato
- Come funziona un'installazione tipica
- Quattro opzioni di pulizia con alconolamine
- Conclusioni e video utili sull'argomento
Scopo della pulizia dei combustibili fossili
Il gas è il carburante più popolare. Attrae con il prezzo più accessibile e causando il minor danno alla situazione ambientale. I vantaggi indiscutibili includono la facilità di controllo del processo di combustione e la capacità di garantire tutte le fasi del trattamento del combustibile nel corso dell'ottenimento di energia termica.
Tuttavia, il fossile gassoso naturale non viene estratto nella sua forma pura, perché contemporaneamente all'estrazione del gas dal pozzo, vengono pompati i composti organici associati. Il più comune è l'idrogeno solforato, il cui contenuto varia da decimi a dieci percento o più, a seconda del campo.
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Il gas naturale è il tipo di carburante più diffuso e richiesto, la cui popolarità si basa non solo sull'accessibilità del prezzo
La maggior parte delle stufe domestiche e delle unità di cottura nell'industria alimentare funzionano a gas principale
L'opzione migliore per il riscaldamento di grandi imprese industriali è il gas. Fa il minimo danno all'ambiente naturale, non emette fuliggine e prodotti di combustione insolubili
Le caldaie a gas sono più spesso utilizzate nella preparazione dell'acqua calda e nel riscaldamento di case / appartamenti privati, strutture commerciali di piccole e medie dimensioni, officine.
Il gas viene utilizzato per ottenere la temperatura richiesta dell'ambiente di lavoro nelle industrie chimiche e alimentari
Il gas naturale è necessario per ottenere gas industriali, che vengono poi utilizzati nella saldatura, nell'alimentazione di vari riscaldatori
Il gas principale viene utilizzato come preziosa materia prima per la produzione di molti composti chimici, da cui vengono poi realizzati tutti i tipi di prodotti polimerici
Indipendentemente dallo scopo dell'utilizzo del gas naturale, deve essere pulito dall'idrogeno solforato e da altri composti organici prima di essere consegnato al gasdotto.
Il gas naturale è il combustibile più comune
Usare il gas in cucina
L'uso del gas nel riscaldamento delle imprese industriali
Bruciatore caldaia a gas atmosferico
L'uso del gas nei processi industriali
Produzione di gas industriali
L'uso del gas come materia prima nell'industria chimica
Trasporto di gas attraverso il gasdotto
L'idrogeno solforato è velenoso, pericoloso per l'ambiente e dannoso per i catalizzatori utilizzati nella lavorazione del gas. Come abbiamo già notato, questo composto organico è estremamente aggressivo nei confronti dei tubi in acciaio e delle valvole metalliche.
Naturalmente, corrodendo il sistema privato e gasdotto principale, l'idrogeno solforato porta a perdite di carburante blu e in relazione a questo fatto situazioni estremamente negative e rischiose. Per tutelare il consumatore, i composti dannosi per la salute vengono rimossi dalla composizione del combustibile gassoso ancor prima che venga consegnato alla condotta.
Secondo gli standard dei composti di idrogeno solforato nel gas trasportato attraverso i tubi, non può superare 0,02 g / m³. Tuttavia, in realtà, ce ne sono molti di più. Per raggiungere il valore regolato da GOST 5542-2014, è necessaria la pulizia.
Metodi esistenti per la separazione dell'idrogeno solforato
Oltre all'idrogeno solforato che prevale sullo sfondo di altre impurità, il carburante blu può contenere altri composti nocivi. Puoi trovare in esso anidride carbonica, mercaptani leggeri e solfuro di carbonio. Ma prevarrà sempre direttamente l'idrogeno solforato.
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La presenza di impurità organiche nel gas naturale è la principale causa di corrosione delle tubazioni e dei raccordi in acciaio. I suoi risultati sono deplorevoli
A causa della comparsa di ruggine, le pareti del tubo del gas si assottigliano. Di conseguenza, si perde la tenuta. Nella migliore delle ipotesi, le perdite di gas comporteranno dei costi, nella peggiore delle ipotesi: esplosioni e avvelenamenti
La ruggine che appare nella tubazione si diffonderà rapidamente alle valvole di intercettazione. Rubinetti e valvole arrugginiti non possono essere chiusi in una situazione pericolosa o per la riparazione
A causa della ruggine, all'interno dei tubi apparirà un rilievo, potrebbe formarsi anche una parziale sovrapposizione del percorso. Il risultato del suddetto negativo può essere un'esplosione, uno dei motivi per cui spesso è l'instabilità della pressione nel sistema del gas.
Corrosione all'interno del tubo del gas
Perdita di tenuta del gasdotto
Arrugginimento dei raccordi in acciaio del gasdotto
Esplosione di gas dovuta a pressione instabile
Va notato che è consentito un contenuto insignificante di composti di zolfo nel combustibile gassoso purificato. La cifra specifica della tolleranza dipende dagli scopi per i quali il gas viene prodotto. Ad esempio, per la produzione di ossido di etilene, il contenuto totale di zolfo deve essere inferiore a 0,0001 mg/m.
Il metodo di pulizia viene scelto in base al risultato richiesto.
Tutti i metodi attualmente esistenti sono divisi in due gruppi:
- Assorbimento. Consistono nell'assorbimento di composti di idrogeno solforato da parte di un reagente solido (adsorbimento) o liquido (assorbimento), seguito dal rilascio di zolfo o suoi derivati. Successivamente, le impurità nocive rilasciate dal gas vengono smaltite o riciclate.
- catalitico. Consistono nell'ossidazione o riduzione dell'idrogeno solforato con la sua trasformazione in zolfo elementare. Il processo viene eseguito in presenza di catalizzatori - sostanze che stimolano il corso di una reazione chimica.
L'adsorbimento comporta la raccolta di idrogeno solforato concentrandolo sulla superficie di un solido. Molto spesso, nel processo di adsorbimento vengono utilizzati materiali granulari a base di carbone attivo o ossido di ferro. L'ampia superficie caratteristica dei grani massimizza la ritenzione delle molecole di zolfo.
Tutti i metodi di purificazione del carburante blu sono suddivisi in adsorbimento e catalitico. Le attrezzature per la pulizia si concentrano sul principio di funzionamento di una particolare tecnologia. Tuttavia, ci sono installazioni in cui sono combinati diversi metodi, grazie ai quali viene eseguita una pulizia complessa.
La tecnologia di assorbimento differisce dal fatto che le impurità gassose dell'idrogeno solforato vengono disciolte in una sostanza liquida attiva. Di conseguenza, i contaminanti gassosi passano nella fase liquida. Quindi i componenti nocivi isolati vengono rimossi per strippaggio, altrimenti per desorbimento, in questo modo vengono rimossi dal liquido reattivo.
Nonostante il fatto che la tecnologia ad adsorbimento si riferisca a "processi a secco" e permetta di produrre la purificazione fine del carburante blu, nella rimozione dell'inquinamento dal gas naturale è più spesso utilizzata assorbimento. La raccolta e l'eliminazione dei composti di idrogeno solforato mediante assorbitori di liquidi è più redditizia e conveniente.
Il tipo più popolare di adsorbitore è il carbone attivo, utilizzato sotto forma di capsule o grani. La superficie di ogni elemento "assorbe" idrogeno solforato e altre inclusioni organiche
I metodi di assorbimento utilizzati nella purificazione del gas sono suddivisi nei seguenti tre gruppi:
- Chimico. Sono prodotti utilizzando solventi che reagiscono liberamente con contaminanti acidi di idrogeno solforato. Le etanolammine o alcanolammine hanno la più alta capacità di assorbimento tra gli assorbenti chimici.
- Fisico. Vengono eseguiti dissolvendo fisicamente l'idrogeno solforato gassoso in un assorbitore di liquido. Inoltre, maggiore è la pressione parziale dell'inquinante gassoso, più veloce è il processo di dissoluzione. Come assorbitore vengono utilizzati metanolo, carbonato di propilene, ecc.
- Combinato. Nella versione mista dell'estrazione dell'idrogeno solforato, sono coinvolte entrambe le tecnologie. Il lavoro principale viene eseguito dall'assorbimento e il trattamento aggiuntivo fine viene eseguito dagli adsorbenti.
Da mezzo secolo, la tecnologia più richiesta e popolare per l'estrazione e la rimozione dai combustibili fossili l'acido solfidrico e l'acido carbonico è una purificazione chimica del gas che utilizza un assorbente amminico utilizzato sotto forma di soluzione acquosa soluzione.
I metodi di assorbimento della purificazione del carburante naturale si basano sulla capacità di sostanze solide e liquide reagiscono con l'acido solfidrico e altre impurità organiche, liberandole così dalla composizione gas
La tecnologia delle ammine è più adatta per gestire grandi volumi di gas perché:
- Mancanza di deficit. I reagenti possono sempre essere acquistati nella quantità necessaria per la purificazione.
- Assorbenza accettabile. Le ammine sono altamente assorbenti. Di tutte le sostanze utilizzate, solo loro sono in grado di rimuovere il 99,9% di idrogeno solforato dal gas.
- Caratteristiche prioritarie. Le soluzioni acquose di ammine si distinguono per la viscosità massima accettabile, la densità di vapore, la stabilità termica e chimica e la bassa capacità termica. Le loro caratteristiche garantiscono il miglior processo di assorbimento possibile.
- Nessuna tossicità delle sostanze reattive. Questo è un argomento importante che convince le persone a ricorrere al metodo delle ammine.
- Selettività. Qualità richiesta per l'assorbimento selettivo. Consente di eseguire le reazioni necessarie in sequenza nell'ordine richiesto per risultati ottimali.
Le etanolammine utilizzate nei metodi chimici di purificazione del gas da idrogeno solforato e anidride carbonica includono monoetanolammine (MEA), dietanolammine (DEA), trietanolammine (TEA). Inoltre, le sostanze con prefissi mono- e di- vengono rimosse dal gas e H2S e CO2. Ma la terza opzione aiuta a rimuovere solo l'idrogeno solforato.
Quando si esegue la pulizia selettiva del carburante blu, vengono utilizzate metildietanolammine (MDEA), diglicolamine (DHA), diisopropanolamine (DIPA). Gli assorbenti selettivi sono utilizzati principalmente all'estero.
Assorbenti naturalmente ideali per soddisfare tutte le esigenze di pulizia prima della consegna al sistema riscaldamento a gas e la fornitura di altre apparecchiature non esiste ancora. Ogni solvente ha alcuni vantaggi e svantaggi. Quando si sceglie una sostanza reattiva, determinano semplicemente la più adatta da una serie di proposte.
Come funziona un'installazione tipica
Massima capacità di assorbimento in relazione ad H2S è caratterizzato da una soluzione di monoetanolammina. Tuttavia, questo reagente presenta un paio di svantaggi significativi. Si distingue per una pressione piuttosto elevata e la capacità, durante il funzionamento dell'unità di purificazione del gas amminico, di creare composti irreversibili con solfuro di carbonio.
Il primo svantaggio viene eliminato dal lavaggio, a seguito del quale il vapore amminico viene parzialmente assorbito. Il secondo si incontra raramente durante la lavorazione dei gas di campo.
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L'estrazione dell'idrogeno solforato e dei componenti organici associati dai combustibili fossili naturali viene effettuata negli impianti di assorbimento
Gli impianti possono essere realizzati vicino al campo, installati lungo il percorso o davanti all'ingresso dell'impianto di trattamento del gas. In ogni caso, la pulizia viene effettuata prima di fornire combustibile gassoso al consumatore.
Le misure di purificazione del gas e le attrezzature utilizzate vengono costantemente migliorate. Se prima veniva semplicemente utilizzato lo zolfo separato dalla composizione della miscela gassosa naturale, ora vengono stoccati e avviati alla produzione di acido solforico, carta, anidride carbonica, ghiaccio secco, gomma e altro un altro
La pulizia dell'assorbitore non è economica. Aumenta significativamente il costo del combustibile lavorato. Tuttavia, l'uso multiplo della soluzione amminica nell'installazione consente di ridurre i costi.
Impianto di assorbimento per l'estrazione di idrogeno solforato da gas
Un complesso di depuratori in autostrada
Complessi avanzati per il trattamento dei gas
Gasdotto dell'impianto di trattamento del gas naturale
La concentrazione di una soluzione acquosa di monoetanolammina viene selezionata empiricamente, in base agli studi effettuati, viene presa per purificare il gas da un determinato campo. La scelta della percentuale del reagente tiene conto della sua capacità di resistere agli effetti aggressivi dell'idrogeno solforato sui componenti metallici del sistema.
Il contenuto assorbente tipico è solitamente nell'intervallo dal 15 al 20%. Tuttavia, spesso accade che la concentrazione venga aumentata al 30% o diminuita al 10%, a seconda di quanto dovrebbe essere alto il grado di purificazione. Quelli. per quale scopo, nel riscaldamento o nella produzione di composti polimerici, verrà utilizzato il gas.
Si noti che un aumento della concentrazione di composti amminici diminuisce il potenziale corrosivo dell'idrogeno solforato. Ma bisogna tener conto che in questo caso aumenta il consumo del reagente. Di conseguenza, il costo del gas commerciale trattato aumenta.
L'unità principale dell'impianto di depurazione è l'assorbitore della versione a disco o confezionata. È un apparato orientato verticalmente che assomiglia a una provetta con ugelli o piastre posizionate all'interno. Nella sua parte inferiore è presente un ingresso per l'alimentazione della miscela di gas grezzo, e nella parte superiore è presente un'uscita allo scrubber.
Se il gas da pulire nell'impianto è in pressione sufficiente per il passaggio del reagente allo scambiatore di calore e quindi alla colonna di strippaggio, il processo avviene senza l'intervento di una pompa. Se la pressione non è sufficiente per il flusso del processo, il deflusso viene stimolato dalla tecnologia di pompaggio.
Il flusso di gas, dopo essere passato attraverso il separatore di ingresso, viene iniettato nella parte inferiore dell'assorbitore. Quindi passa attraverso vassoi o ugelli situati al centro del corpo, sui quali si depositano i contaminanti. Gli ugelli, completamente inumiditi con soluzione amminica, sono separati da griglie per una distribuzione uniforme del reagente.
Quindi il carburante blu pulito dalla contaminazione viene inviato allo scrubber. Questo dispositivo può essere collegato nel circuito di riciclo dopo l'assorbitore o posizionato nella parte superiore di esso.
La soluzione esaurita scorre lungo le pareti dell'assorbitore e viene inviata alla colonna di strippaggio, uno stripper con una caldaia. Lì la soluzione viene purificata dai contaminanti assorbiti dai vapori rilasciati durante l'ebollizione dell'acqua per tornare all'impianto.
Rigenerato, cioè liberata dai composti di idrogeno solforato, la soluzione fluisce nello scambiatore di calore. In esso, il liquido viene raffreddato nel processo di trasferimento del calore alla porzione successiva della soluzione contaminata, dopo di che viene pompato nel frigorifero da una pompa per il completo raffreddamento e condensazione del vapore.
La soluzione assorbente raffreddata viene reimmessa nell'assorbitore. Questo è il modo in cui il reagente circola attraverso l'installazione. I suoi vapori vengono anche raffreddati e purificati dalle impurità acide, dopodiché ripristinano la fornitura di reagenti.
Molto spesso, gli schemi di purificazione del gas vengono utilizzati con monoetanolammina e dietanolammina. Questi reagenti consentono di estrarre non solo idrogeno solforato, ma anche anidride carbonica dal combustibile blu.
Se è necessario rimuovere contemporaneamente CO dal gas trattato2 e H2S, viene eseguita la pulizia in due fasi. Consiste nell'uso di due soluzioni, diverse per concentrazione. Questa opzione è più economica della pulizia in un solo passaggio.
Innanzitutto, il carburante gassoso viene pulito con una composizione forte con un contenuto di reagente del 25-35%. Quindi il gas viene trattato con una soluzione acquosa debole, in cui la sostanza attiva è solo del 5-12%. Di conseguenza, viene eseguita una pulizia sia grossolana che fine con un consumo minimo di soluzione e un uso ragionevole del calore generato.
Quattro opzioni di pulizia con alconolamine
Le alkonolamine o amminoalcoli sono sostanze contenenti non solo un gruppo amminico, ma anche un gruppo ossidrile.
La progettazione di impianti e tecnologie per la purificazione del gas naturale con alcanolammine si differenzia principalmente per la modalità di erogazione della sostanza assorbente. Esistono quattro metodi principali più spesso utilizzati nella pulizia del gas utilizzando questo tipo di ammina.
Il primo modo. Predetermina la fornitura della soluzione attiva in un flusso dall'alto. L'intero volume di assorbente è diretto al vassoio superiore dell'installazione. Il processo di pulizia avviene a una temperatura di fondo non superiore a 40 ° C.
Il metodo di pulizia più semplice prevede l'alimentazione della soluzione attiva in un unico flusso. Questa tecnica viene utilizzata se c'è una piccola quantità di impurità nel gas.
Questa tecnica viene solitamente utilizzata per la contaminazione leggera con composti di idrogeno solforato e anidride carbonica. In questo caso, l'effetto termico totale per la produzione di gas commerciale è, di regola, basso.
Secondo modo. Questa opzione di trattamento viene utilizzata quando c'è un alto contenuto di composti di idrogeno solforato nei combustibili gassosi.
In questo caso, la soluzione reattiva viene alimentata in due flussi. Il primo, con un volume di circa il 65-75% della massa totale, viene inviato al centro dell'impianto, il secondo viene alimentato dall'alto.
La soluzione amminica scorre lungo i vassoi e incontra i flussi di gas ascendenti che vengono pompati nel vassoio inferiore dell'unità di assorbimento. Prima di servire, la soluzione viene riscaldata a non più di 40 ° C, ma durante l'interazione del gas con l'ammina, la temperatura aumenta in modo significativo.
Per evitare che l'efficienza di pulizia diminuisca a causa di un aumento della temperatura, il calore in eccesso viene rimosso insieme alla soluzione di scarto satura di idrogeno solforato. E nella parte superiore dell'unità, il flusso viene raffreddato per estrarre i residui di componenti acidi insieme alla condensa.
Il secondo e il terzo dei metodi descritti predeterminano l'alimentazione della soluzione di assorbimento in due flussi. Nel primo caso, il reagente viene fornito alla stessa temperatura, nel secondo - a diversa
È un modo economico per ridurre il consumo di energia e soluzione attiva. Il riscaldamento aggiuntivo non viene eseguito in nessuna fase. Tecnologicamente, è una depurazione a due livelli, che consente di preparare il gas commerciale per l'alimentazione della linea principale con il minor numero di perdite.
Terza via. Prevede la consegna dell'assorbitore all'unità di pulizia in due flussi di temperature diverse. La tecnica viene utilizzata se, oltre all'idrogeno solforato e all'anidride carbonica, è presente anche CS nel gas grezzo2e COS.
La parte predominante dell'assorbitore, circa il 70-75%, si riscalda fino a 60-70 ° C e la parte restante solo fino a 40 ° C. I flussi vengono forniti all'assorbitore nello stesso modo del caso sopra descritto: dall'alto e al centro.
La formazione di una zona ad alta temperatura consente di rimuovere in modo rapido ed efficiente i contaminanti organici dalla massa di gas alla base della colonna di pulizia. E nella parte superiore, l'anidride carbonica e l'idrogeno solforato sono precipitati da un'ammina di temperatura standard.
Quarto modo. Questa tecnologia predetermina la fornitura di una soluzione acquosa di ammina in due flussi con diversi gradi di rigenerazione. Cioè, uno viene fornito non raffinato, contenente inclusioni di idrogeno solforato, il secondo senza di esse.
Il primo flusso non può essere definito completamente inquinato. Contiene solo parzialmente componenti acidi, perché alcuni di essi vengono rimossi durante il raffreddamento a + 50 ° / + 60 ° C nello scambiatore di calore. Questo flusso di soluzione viene prelevato dal fondo dell'estrattore, raffreddato e diretto al centro della colonna.
Con un contenuto significativo di componenti di idrogeno solforato e anidride carbonica nel combustibile gassoso, la pulizia viene effettuata con due flussi di soluzione con diversi gradi di rigenerazione
Solo quella parte della soluzione, che viene pompata nel settore superiore dell'impianto, subisce una pulizia profonda. La temperatura di questo flusso di solito non supera i 50 ° C. Qui viene eseguita la pulizia fine dei combustibili gassosi. Questo schema consente di ridurre i costi di almeno il 10% riducendo il consumo di vapore.
È chiaro che il metodo di pulizia viene scelto in base alla presenza di contaminanti organici e alla fattibilità economica. In ogni caso, la varietà di tecnologie ti consente di scegliere l'opzione migliore. Sulla stessa unità di trattamento dei gas amminici si può variare il grado di purificazione, ottenendo un combustibile blu con il necessario caldaie a gas, stufe, termosifoni caratteristiche.
Conclusioni e video utili sull'argomento
Il seguente video ti farà conoscere le specifiche dell'estrazione di idrogeno solforato dal gas associato prodotto insieme al petrolio da un pozzo petrolifero:
L'installazione per la purificazione del carburante blu dall'idrogeno solforato con la produzione di zolfo elementare per ulteriori elaborazioni sarà presentata dal video:
L'autore di questo video ti dirà come sbarazzarti dell'idrogeno solforato dal biogas a casa:
La scelta di un metodo di purificazione del gas è principalmente focalizzata sulla risoluzione di un problema specifico. L'artista ha due strade: seguire uno schema collaudato o preferire qualcosa di nuovo. Tuttavia, la linea guida principale dovrebbe essere ancora la fattibilità economica mantenendo la qualità e ottenendo il grado di lavorazione desiderato.
