Amīna gāzes attīrīšana no sērūdeņraža: uzstādīšanas shēma un darbības princips

Sēra savienojumi dažādās proporcijās ir iekļauti dabasgāzē, ko iegūst no laukiem piegādei patērētājam pa cauruļvadiem. Ja jūs no tiem neatbrīvosities, agresīvas vielas iznīcinās cauruļvadu, padarot veidgabalus nelietojamus. Turklāt, sadedzinot piesārņoto zilo degvielu, izdalās toksīni.

Lai izvairītos no negatīvām sekām, tiek veikta amīna gāzes attīrīšana no sērūdeņraža. Tas ir vienkāršākais un lētākais veids, kā atdalīt kaitīgās sastāvdaļas no degoša minerāla. Mēs jums pastāstīsim, kā notiek sēra ieslēgumu atdalīšanas process, kā darbojas un darbojas attīrīšanas iekārta.

Fosilā kurināmā tīrīšanas mērķis

Gāze ir vispopulārākā degviela. Tas piesaista ar vispieejamāko cenu un rada vismazāko kaitējumu vides situācijai. Neapstrīdamas priekšrocības ietver sadegšanas procesa vadības vienkāršību un iespēju nodrošināt visus degvielas apstrādes posmus siltumenerģijas iegūšanas gaitā.

Tomēr dabiskās gāzveida fosilijas netiek iegūtas tīrā veidā, jo vienlaikus ar gāzes ekstrakciju no akas tiek izsūknēti saistītie organiskie savienojumi. Visizplatītākais no tiem ir sērūdeņradis, kura saturs atkarībā no lauka svārstās no desmitdaļām līdz desmit procentiem vai vairāk.

Sērūdeņradis ir indīgs, bīstams videi un kaitīgs katalizatoriem, ko izmanto gāzes pārstrādē. Kā jau minēts, šis organiskais savienojums ir ārkārtīgi agresīvs pret tērauda caurulēm un metāla vārstiem.

Dabiski, korodējot privāto sistēmu un galvenais gāzes vads, sērūdeņradis noved pie zilās degvielas noplūdes un ir saistīts ar šo faktu ārkārtīgi negatīvās, riskantās situācijās. Lai aizsargātu patērētāju, veselībai kaitīgi savienojumi tiek izņemti no gāzveida degvielas sastāva pat pirms tās piegādes cauruļvadam.

Saskaņā ar sērūdeņraža savienojumu standartiem gāzē, kas tiek transportēta caur caurulēm, tas nedrīkst pārsniegt 0,02 g / m³. Tomēr patiesībā to ir daudz vairāk. Lai sasniegtu GOST 5542-2014 regulēto vērtību, ir nepieciešama tīrīšana.

Esošās sērūdeņraža atdalīšanas metodes

Papildus sērūdeņradim, kas dominē uz citu piemaisījumu fona, zilā degviela var saturēt citus kaitīgus savienojumus. Tajā var atrast oglekļa dioksīdu, vieglus merkaptānus un oglekļa sulfīdu. Bet tieši sērūdeņradis vienmēr uzvarēs.

Jāatzīmē, ka ir pieļaujams neliels sēra savienojumu saturs attīrītajā gāzveida degvielā. Konkrētais pielaides skaitlis ir atkarīgs no mērķiem, kādiem gāze tiek ražota. Piemēram, etilēna oksīda ražošanai kopējam sēra saturam jābūt mazākam par 0,0001 mg / m³.

Tīrīšanas metode tiek izvēlēta, pamatojoties uz nepieciešamo rezultātu.

Visas pašreizējās metodes ir sadalītas divās grupās:

• Sorbcija. Tie sastāv no sērūdeņraža savienojumu absorbcijas ar cietu (adsorbcijas) vai šķidru (absorbcijas) reaģentu, kam seko sēra vai tā atvasinājumu izdalīšanās. Pēc tam no gāzes izdalītie kaitīgie piemaisījumi tiek iznīcināti vai pārstrādāti.
• Katalītisks. Tie sastāv no sērūdeņraža oksidēšanas vai reducēšanas, pārvēršoties elementārā sērā. Process tiek veikts katalizatoru klātbūtnē - vielas, kas stimulē ķīmiskās reakcijas gaitu.

Adsorbcija ietver sērūdeņraža savākšanu, koncentrējot to uz cietas vielas virsmas. Visbiežāk adsorbcijas procesā tiek izmantoti granulēti materiāli, kuru pamatā ir aktivētā ogle vai dzelzs oksīds. Graudiem raksturīgā lielā virsma maksimāli palielina sēra molekulu aizturi.

Absorbcijas tehnoloģija atšķiras ar to, ka gāzveida sērūdeņraža piemaisījumi tiek izšķīdināti aktīvā šķidrā vielā. Tā rezultātā gāzveida piesārņotāji nonāk šķidrā fāzē. Pēc tam izolētās kaitīgās sastāvdaļas tiek noņemtas, noņemot, pretējā gadījumā desorbciju, tādā veidā tās tiek noņemtas no reaktīvā šķidruma.

Neskatoties uz to, ka adsorbcijas tehnoloģija attiecas uz "sausiem procesiem" un ļauj ražot biežāk tiek izmantota smalka zilās degvielas attīrīšana, piesārņojuma noņemšanā no dabasgāzes absorbcija. Sērūdeņraža savienojumu savākšana un likvidēšana, izmantojot šķidruma absorbētājus, ir izdevīgāka un lietderīgāka.

Gāzes attīrīšanā izmantotās absorbcijas metodes iedala šādās trīs grupās:

• Ķīmiskā viela. Tos ražo, izmantojot šķīdinātājus, kas brīvi reaģē ar skābiem sērūdeņraža piesārņotājiem. Etanolamīniem vai alkanolamīniem ir vislielākā absorbcijas spēja starp ķīmiskajiem sorbentiem.
• Fiziski. Tos veic, fiziski izšķīdinot gāzveida sērūdeņradi šķidruma absorbētājā. Turklāt, jo lielāks ir gāzveida piesārņotāja daļējais spiediens, jo ātrāk notiek izšķīšanas process. Kā absorbētājs tiek izmantots metanols, propilēnkarbonāts utt.
• Kombinēts. Jauktā sērūdeņraža ekstrakcijas versijā ir iesaistītas abas tehnoloģijas. Galveno darbu veic absorbcija, un smalku papildu apstrādi veic adsorbenti.

Pusgadsimtu vispieprasītākā un populārākā tehnoloģija fosilā kurināmā ieguvei un noņemšanai sērūdeņradis un ogļskābe ir ķīmiska gāzes attīrīšana, izmantojot amīna sorbentu, ko izmanto ūdens veidā risinājums.

Amīna tehnoloģija ir vairāk piemērota lielu gāzes daudzumu apstrādei, jo:

• Deficīta trūkums. Reaģentus vienmēr var iegādāties tādā daudzumā, kāds nepieciešams attīrīšanai.
• Pieņemama absorbcija. Amīni ir ļoti absorbējoši. No visām izmantotajām vielām tikai tās spēj no gāzes noņemt 99,9% sērūdeņraža.
• Prioritātes īpašības. Amīna ūdens šķīdumi izceļas ar maksimāli pieļaujamo viskozitāti, tvaika blīvumu, termisko un ķīmisko stabilitāti un zemu siltuma jaudu. To īpašības nodrošina vislabāko iespējamo absorbcijas procesu.
• Nav reaģējošu vielu toksicitātes. Tas ir svarīgs arguments, kas pārliecina cilvēkus ķerties pie amīna metodes.
• Selektivitāte. Kvalitāte, kas nepieciešama selektīvai absorbcijai. Tas ļauj veikt nepieciešamās reakcijas secīgi tādā secībā, kas nepieciešama optimāliem rezultātiem.

Etanolamīni, ko izmanto ķīmiskajās gāzu attīrīšanas metodēs no sērūdeņraža un oglekļa dioksīda, ietver monoetanolamīnus (MEA), dietanolamīnus (DEA), trietanolamīnus (TEA). Turklāt vielas ar prefiksiem mono- un di- tiek noņemtas no gāzes un H₂S un CO₂. Bet trešā iespēja palīdz noņemt tikai sērūdeņradi.

Veicot zilās degvielas selektīvu tīrīšanu, tiek izmantoti metildietanolamīni (MDEA), diglikolamini (DHA), diizopropanolamini (DIPA). Selektīvos absorbentus galvenokārt izmanto ārzemēs.

Dabiski ideāli absorbētāji, kas atbilst visām tīrīšanas prasībām pirms piegādes sistēmai gāzes apkure un cita aprīkojuma piegāde vēl nepastāv. Katram šķīdinātājam ir daži plusi kopā ar mīnusiem. Izvēloties reaģējošu vielu, viņi vienkārši nosaka vispiemērotāko no vairākiem ierosinātajiem.

Kā darbojas tipiska instalācija

Maksimālā absorbcijas spēja attiecībā pret H₂S raksturo monoetanolamīna šķīdums. Tomēr šim reaģentam ir pāris būtiski trūkumi. Tas izceļas ar diezgan augstu spiedienu un spēju amīna gāzes attīrīšanas iekārtas darbības laikā radīt neatgriezeniskus savienojumus ar oglekļa sulfīdu.

Pirmo trūkumu novērš skalošana, kā rezultātā amīna tvaiki tiek daļēji absorbēti. Otrais ir reti sastopams lauka gāzu apstrādes laikā.

Monoetanolamīna ūdens šķīduma koncentrāciju izvēlas empīriski, pamatojoties uz veiktajiem pētījumiem, tā tiek ņemta, lai attīrītu gāzi no noteikta lauka. Izvēloties reaģenta procentuālo daudzumu, tiek ņemta vērā tā spēja izturēt sērūdeņraža agresīvo ietekmi uz sistēmas metāla sastāvdaļām.

Tipisks absorbējošais saturs parasti ir robežās no 15 līdz 20%. Tomēr bieži gadās, ka koncentrācija tiek palielināta līdz 30% vai samazināta līdz 10%, atkarībā no tā, cik lielai jābūt attīrīšanas pakāpei. Tie. kādam nolūkam apkurei vai polimēru savienojumu ražošanai tiks izmantota gāze.

Ņemiet vērā, ka amīnu savienojumu koncentrācijas palielināšanās samazina sērūdeņraža korozīvo potenciālu. Bet jāņem vērā, ka šajā gadījumā reaģenta patēriņš palielinās. Līdz ar to palielinās apstrādātās komerciālās gāzes izmaksas.

Attīrīšanas iekārtas galvenā vienība ir diska formas vai iepakota tipa absorbētājs. Tas ir vertikāli orientēts aparāts, kas izskatās kā mēģene ar sprauslām vai plāksnēm, kas atrodas iekšpusē. Tās apakšējā daļā ir ieplūde neapstrādātas gāzes maisījuma padevei, un augšējā daļā ir izeja skruberim.

Gāzes plūsma pēc ieplūdes atdalītāja tiek ievadīta absorbētāja apakšējā daļā. Pēc tam tas iziet cauri paplātēm vai sprauslām, kas atrodas ķermeņa vidū, uz kurām nosēžas piesārņotāji. Sprauslas, kas pilnībā samitrinātas ar amīna šķīdumu, ir atdalītas ar režģiem, lai reaģents vienmērīgi sadalītos.

Tad no piesārņojuma iztīrītā zilā degviela tiek nosūtīta uz skruberi. Šo ierīci var pievienot pārstrādes ķēdē pēc absorbētāja vai novietot tās augšējā daļā.

Izlietotais šķīdums plūst pa absorbētāja sienām un tiek nosūtīts uz noņemšanas kolonnu - noņēmēju ar katlu. Tur šķīdumu attīra no absorbētajiem piesārņotājiem ar tvaikiem, kas izdalās verdoša ūdens laikā, lai atgrieztos iekārtā.

Reģenerēts, t.i. Atbrīvojoties no sērūdeņraža savienojumiem, šķīdums ieplūst siltummainī. Tajā šķidrums tiek atdzesēts, pārnesot siltumu uz nākamo piesārņotā šķīduma daļu, pēc tam to ar sūkni iesūknē ledusskapī pilnīgai tvaika dzesēšanai un kondensācijai.

Atdzesēts absorbējošais šķīdums tiek ievadīts atpakaļ absorbētājā. Tādā veidā reaģents cirkulē caur instalāciju. Tās tvaiki tiek arī atdzesēti un attīrīti no skābiem piemaisījumiem, pēc tam tie papildina reaģenta krājumus.

Ja ir nepieciešams vienlaikus noņemt CO no apstrādātās gāzes₂ un H₂S, tiek veikta divpakāpju tīrīšana. Tas sastāv no divu šķīdumu izmantošanas, kas atšķiras pēc koncentrācijas. Šī opcija ir ekonomiskāka nekā vienpakāpes tīrīšana.

Pirmkārt, gāzveida degvielu notīra ar spēcīgu sastāvu ar reaģenta saturu 25-35%. Tad gāzi apstrādā ar vāju ūdens šķīdumu, kurā aktīvā viela ir tikai 5-12%. Tā rezultātā tiek veikta gan rupja, gan smalka tīrīšana, minimāli patērējot šķīdumu un saprātīgi izmantojot radīto siltumu.

Četras tīrīšanas iespējas ar alkonolaminiem

Alkonolamīni vai aminospirti ir vielas, kas satur ne tikai amīnu grupu, bet arī hidroksi grupu.

Iekārtas un tehnoloģijas, kas paredzētas dabasgāzes attīrīšanai ar alkanolamīniem, galvenokārt atšķiras absorbējošās vielas piegādes veidā. Gāzes tīrīšanā, izmantojot šāda veida amīnu, visbiežāk tiek izmantotas četras galvenās metodes.

Pirmais veids. Tas iepriekš nosaka aktīvā šķīduma piegādi vienā plūsmā no augšas. Viss absorbējošā tilpums tiek novirzīts uz iekārtas augšējo paplāti. Tīrīšanas process notiek temperatūrā, kas nav augstāka par 40 ° C.

Šo paņēmienu parasti izmanto gaismas piesārņošanai ar sērūdeņraža savienojumiem un oglekļa dioksīdu. Šajā gadījumā kopējais termiskais efekts komerciālās gāzes ražošanai parasti ir zems.

Otrs veids. Šo apstrādes iespēju izmanto, ja gāzveida degvielā ir augsts sērūdeņraža savienojumu saturs.

Šajā gadījumā reaktīvais šķīdums tiek ievadīts divās plūsmās. Pirmais, kura tilpums ir aptuveni 65-75% no kopējās masas, tiek nosūtīts uz iekārtas vidu, otrais tiek piegādāts no augšas.

Amīna šķīdums plūst pa paplātēm un saskaras ar augšupejošajām gāzes plūsmām, kas tiek iesūknētas absorbcijas vienības apakšējā paplātē. Pirms pasniegšanas šķīdumu uzkarsē ne vairāk kā līdz 40 ° C, bet gāzes mijiedarbības laikā ar amīnu temperatūra ievērojami paaugstinās.

Lai novērstu tīrīšanas efektivitātes pazemināšanos temperatūras paaugstināšanās dēļ, liekais siltums tiek noņemts kopā ar atkritumu šķīdumu, kas piesātināts ar sērūdeņradi. Ierīces augšpusē plūsma tiek atdzesēta, lai kopā ar kondensātu izvilktu skābju komponentu atlikumus.

Tas ir ekonomisks veids, kā samazināt gan enerģijas, gan aktīvā šķīduma patēriņu. Papildu apkure netiek veikta nevienā posmā. Tehnoloģiski tā ir divu līmeņu attīrīšana, kas ļauj sagatavot komerciālu gāzi piegādei maģistrālajai līnijai ar vismazākajiem zaudējumiem.

Trešais veids. Tas ietver absorbētāja piegādi tīrīšanas vienībai divās dažādu temperatūru plūsmās. Šo paņēmienu izmanto, ja papildus sērūdeņradim un oglekļa dioksīdam neapstrādātā gāzē ir arī CS₂un COS.

Pārsvarā absorbētāja daļa, aptuveni 70-75%, sakarst līdz 60-70 ° C, bet pārējā daļa tikai līdz 40 ° C. Plūsmas tiek piegādātas absorbētājam tāpat kā iepriekš aprakstītajā gadījumā: no augšas uz vidu.

Zonas ar augstu temperatūru veidošanās ļauj ātri un efektīvi noņemt organiskos piesārņotājus no gāzes masas tīrīšanas kolonnas apakšā. Un augšpusē oglekļa dioksīdu un sērūdeņradi nogulsnē standarta temperatūras amīns.

Ceturtais ceļš. Šī tehnoloģija iepriekš nosaka amīna ūdens šķīduma piegādi divās plūsmās ar atšķirīgu reģenerācijas pakāpi. Tas ir, viens tiek piegādāts nerafinēts, satur sērūdeņraža ieslēgumus, otrs bez tiem.

Pirmo plūsmu nevar saukt par pilnīgi piesārņotu. Tas satur tikai daļēji skābus komponentus, jo daži no tiem siltummaiņā atdzesējot līdz + 50 ° / + 60 ° C tiek noņemti. Šo šķīduma plūsmu ņem no noņēmēja apakšas, atdzesē un novirza uz kolonnas vidu.

Tikai tā šķīduma daļa, kas tiek iesūknēta iekārtas augšējā sektorā, tiek rūpīgi iztīrīta. Šīs plūsmas temperatūra parasti nepārsniedz 50 ° C. Tieši šeit tiek veikta gāzveida degvielas smalkā tīrīšana. Šī shēma ļauj samazināt izmaksas vismaz par 10%, samazinot tvaika patēriņu.

Ir skaidrs, ka tīrīšanas metode tiek izvēlēta, pamatojoties uz organisko piesārņotāju klātbūtni un ekonomisko iespējamību. Jebkurā gadījumā tehnoloģiju daudzveidība ļauj izvēlēties labāko variantu. Tajā pašā amīna gāzes attīrīšanas iekārtā attīrīšanas pakāpi var mainīt, iegūstot zilu degvielu ar nepieciešamo gāzes katli, krāsnis, sildītāji.

Secinājumi un noderīgs video par šo tēmu

Šis videoklips iepazīstinās jūs ar sērūdeņraža ieguves specifiku no saistītās gāzes, ko kopā ar eļļu ražo eļļas urbums:

Videoklipā tiks parādīta iekārta zilās degvielas attīrīšanai no sērūdeņraža, ražojot elementāru sēru turpmākai pārstrādei:

Šī videoklipa autors jums pastāstīs, kā mājās atbrīvoties no sērūdeņraža no biogāzes:

Gāzes attīrīšanas metodes izvēle galvenokārt ir vērsta uz konkrētas problēmas risināšanu. Māksliniekam ir divi veidi: ievērot pārbaudītu shēmu vai dot priekšroku kaut kam jaunam. Tomēr galvenajam pamatnostādnei joprojām jābūt ekonomiskai iespējamībai, vienlaikus saglabājot kvalitāti un iegūstot vēlamo apstrādes pakāpi.