Zwavelverbindingen in verschillende verhoudingen zitten in aardgas dat uit de velden wordt gewonnen en via pijpleidingen aan de consument wordt geleverd. Als u ze niet verwijdert, zullen agressieve stoffen de pijpleiding vernietigen, waardoor de fittingen onbruikbaar worden. Bovendien komen bij de verbranding van verontreinigde blauwe brandstof gifstoffen vrij.
Om negatieve gevolgen te voorkomen, wordt aminegaszuivering uit waterstofsulfide uitgevoerd. Dit is de gemakkelijkste en goedkoopste manier om schadelijke componenten te scheiden van een brandbaar mineraal. Wij vertellen u hoe het proces van het scheiden van zwavelhoudende insluitsels verloopt, hoe de zuiveringsinstallatie werkt en werkt.
De inhoud van het artikel:
- Doel van het reinigen van fossiele brandstoffen
- Bestaande methoden voor het scheiden van waterstofsulfide
- Hoe een typische installatie werkt
- Vier reinigingsopties met alconolaminen
- Conclusies en nuttige video over het onderwerp
Doel van het reinigen van fossiele brandstoffen
Gas is de meest populaire brandstof. Het trekt aan met de meest betaalbare prijs en veroorzaakt de minste schade aan de milieusituatie. De onbetwistbare voordelen omvatten de eenvoud van controle van het verbrandingsproces en de mogelijkheid om alle stadia van brandstofverwerking te beveiligen tijdens het verkrijgen van thermische energie.
Aardgasfossiel wordt echter niet in zijn pure vorm gewonnen, omdat: gelijktijdig met de gaswinning uit de put worden bijbehorende organische verbindingen weggepompt. De meest voorkomende is waterstofsulfide, waarvan het gehalte varieert van tienden tot tien procent of meer, afhankelijk van het veld.
Afbeeldingengalerij
Foto van
Aardgas is het meest wijdverbreide en meest gevraagde type brandstof, waarvan de populariteit niet alleen gebaseerd is op de betaalbaarheid van de prijs
De meeste huishoudelijke fornuizen en kooktoestellen in de voedingsindustrie werken op hoofdgas
De beste optie voor het verwarmen van grootschalige industriële ondernemingen is gas. Het doet de minste schade aan de natuurlijke omgeving, stoot geen roet en onoplosbare verbrandingsproducten uit
Gasboilers worden meestal gebruikt bij de bereiding van warm water en verwarming van particuliere huizen / appartementen, kleine en middelgrote commerciële voorzieningen, werkplaatsen.
In de chemische en voedingsmiddelenindustrie wordt gas gebruikt om de vereiste temperatuur van de werkomgeving te verkrijgen
Aardgas is nodig om industriële gassen te verkrijgen, die vervolgens worden gebruikt bij het lassen, in de stroomvoorziening van verschillende verwarmingstoestellen
Hoofdgas wordt gebruikt als waardevolle grondstof voor de productie van vele chemische verbindingen, waaruit vervolgens allerlei polymeerproducten worden gemaakt
Ongeacht het doel van het gebruik van aardgas, moet het worden ontdaan van waterstofsulfide en andere organische verbindingen voordat het aan de pijpleiding wordt geleverd.
Aardgas is de meest voorkomende brandstof
Gas gebruiken bij het koken
Het gebruik van gas bij de verwarming van industriële ondernemingen
Atmosferische gasketelbrander
Het gebruik van gas in industriële processen
Productie van industriële gassen
Het gebruik van gas als grondstof in de chemische industrie
Gastransport door de gasleiding
Waterstofsulfide is giftig, gevaarlijk voor het milieu en schadelijk voor katalysatoren die bij de gasverwerking worden gebruikt. Zoals we al hebben opgemerkt, is deze organische verbinding extreem agressief ten opzichte van stalen buizen en metalen kleppen.
Natuurlijk, het aantasten van het privésysteem en hoofdgasleiding:, waterstofsulfide leidt tot lekken van blauwe brandstof en daarmee samenhangend uiterst negatieve, risicovolle situaties. Ter bescherming van de consument worden gezondheidsschadelijke verbindingen uit de samenstelling van de gasvormige brandstof verwijderd nog voordat deze aan de pijpleiding wordt geleverd.
Volgens de normen van waterstofsulfideverbindingen in het gas dat door de leidingen wordt getransporteerd, mag deze niet hoger zijn dan 0,02 g / m³. In feite zijn het er echter veel meer. Om de door GOST 5542-2014 gereguleerde waarde te bereiken, is reiniging vereist.
Bestaande methoden voor het scheiden van waterstofsulfide
Naast de waterstofsulfide die tegen de achtergrond van andere onzuiverheden heerst, kan blauwe brandstof andere schadelijke verbindingen bevatten. Je kunt er koolstofdioxide, lichte mercaptanen en koolstofsulfide in vinden. Maar direct zal waterstofsulfide altijd de overhand hebben.
Afbeeldingengalerij
Foto van
De aanwezigheid van organische onzuiverheden in aardgas is de belangrijkste oorzaak van corrosie van stalen pijpleidingen en fittingen. De resultaten zijn betreurenswaardig
Door het verschijnen van roest worden de wanden van de gasleiding dunner. Als gevolg hiervan gaat de strakheid verloren. In het beste geval zullen gaslekken kosten met zich meebrengen, in het slechtste geval - explosies en vergiftiging
De roest die in de pijpleiding verschijnt, verspreidt zich snel naar de afsluiters. Roestige kranen en afsluiters kunnen in een gevaarlijke situatie of voor reparatie niet worden gesloten
Door roest ontstaat er een reliëf in de leidingen, zelfs een gedeeltelijke overlap van de route kan ontstaan. Het resultaat van het bovengenoemde negatief kan een explosie zijn, een van de redenen hiervoor is vaak de instabiliteit van de druk in het gassysteem.
Corrosie in de gasleiding
Verlies van dichtheid van de gasleiding
Roesten van de stalen fittingen van de gasleiding
Gasexplosie door onstabiele druk
Opgemerkt moet worden dat een onbeduidend gehalte aan zwavelverbindingen in de gezuiverde gasvormige brandstof aanvaardbaar is. Het specifieke cijfer van de tolerantie hangt af van de doeleinden waarvoor het gas wordt geproduceerd. Zo moet voor de productie van ethyleenoxide het totale zwavelgehalte lager zijn dan 0,0001 mg/m³.
De reinigingsmethode wordt gekozen op basis van het gewenste resultaat.
Alle momenteel bestaande methoden zijn onderverdeeld in twee groepen:
- sorptie. Ze bestaan uit de absorptie van waterstofsulfideverbindingen door een vast (adsorptie) of vloeibaar (absorptie) reagens, gevolgd door het vrijkomen van zwavel of zijn derivaten. Daarna worden de schadelijke onzuiverheden die vrijkomen uit het gas afgevoerd of gerecycled.
- Katalytisch. Ze bestaan uit de oxidatie of reductie van waterstofsulfide met zijn omzetting in elementaire zwavel. Het proces wordt uitgevoerd in aanwezigheid van katalysatoren - stoffen die het verloop van een chemische reactie stimuleren.
Adsorptie omvat het verzamelen van waterstofsulfide door het te concentreren op het oppervlak van een vaste stof. Meestal worden korrelvormige materialen op basis van actieve kool of ijzeroxide gebruikt in het adsorptieproces. Het grote oppervlak dat kenmerkend is voor de korrels maximaliseert de retentie van zwavelmoleculen.
Alle blauwe brandstofzuiveringsmethoden zijn onderverdeeld in sorptie en katalytisch. Reinigingsapparatuur is gericht op het werkingsprincipe van een bepaalde technologie. Er zijn echter installaties waarin meerdere methoden worden gecombineerd, waardoor complexe reiniging wordt uitgevoerd.
De absorptietechnologie onderscheidt zich doordat gasvormige waterstofsulfideverontreinigingen worden opgelost in een actieve vloeibare stof. Hierdoor komen gasvormige verontreinigingen in de vloeibare fase terecht. Vervolgens worden de geïsoleerde schadelijke componenten verwijderd door strippen, anders desorptie, op deze manier worden ze uit de reactieve vloeistof verwijderd.
Ondanks het feit dat de adsorptietechnologie verwijst naar "droge processen" en u in staat stelt om te produceren fijne zuivering van blauwe brandstof, bij het verwijderen van vervuiling door aardgas wordt vaker gebruikt absorptie. Het verzamelen en verwijderen van waterstofsulfideverbindingen met behulp van vloeibare absorptiemiddelen is winstgevender en doelmatiger.
Het meest populaire type adsorber is actieve kool, gebruikt in de vorm van capsules of korrels. Het oppervlak van elk element "absorbeert" waterstofsulfide en andere organische insluitsels
De absorptiemethoden die bij de gaszuivering worden gebruikt, zijn onderverdeeld in de volgende drie groepen:
- Chemisch. Ze worden geproduceerd met oplosmiddelen die vrij reageren met zure waterstofsulfideverontreinigingen. Ethanolamines of alkanolaminen hebben het hoogste absorptievermogen van chemische sorptiemiddelen.
- Fysiek. Ze worden uitgevoerd door gasvormig waterstofsulfide fysiek op te lossen in een vloeistofabsorbeerder. Bovendien, hoe hoger de partiële druk van de gasvormige verontreiniging, hoe sneller het oplosproces verloopt. Als absorptiemiddel worden methanol, propyleencarbonaat, enz. gebruikt.
- gecombineerd. Bij de gemengde versie van waterstofsulfide-extractie zijn beide technologieën betrokken. Het belangrijkste werk wordt uitgevoerd door absorptie en fijne aanvullende behandeling wordt uitgevoerd door adsorbentia.
Al een halve eeuw de meest gevraagde en populaire technologie voor de winning en verwijdering uit fossiele brandstoffen waterstofsulfide en koolzuur is een chemische gaszuivering met behulp van een amine-sorptiemiddel dat wordt gebruikt in de vorm van een waterige oplossing.
Sorptiemethoden voor natuurlijke brandstofzuivering zijn gebaseerd op het vermogen van vaste en vloeibare stoffen reageren met waterstofsulfide en andere organische onzuiverheden, waardoor ze vrijkomen uit de samenstelling gas-
Amine-technologie is meer geschikt voor het verwerken van grote hoeveelheden gas omdat:
- Gebrek aan tekort. Reagentia kunnen altijd worden gekocht in de hoeveelheid die nodig is voor zuivering.
- Aanvaardbaar absorptievermogen. Aminen zijn zeer absorberend. Van alle gebruikte stoffen zijn alleen zij in staat om 99,9% waterstofsulfide uit het gas te verwijderen.
- Prioritaire kenmerken. Waterige amineoplossingen onderscheiden zich door de maximaal aanvaardbare viscositeit, dampdichtheid, thermische en chemische stabiliteit en lage warmtecapaciteit. Hun eigenschappen zorgen voor het best mogelijke absorptieproces.
- Geen toxiciteit van reactieve stoffen. Dit is een belangrijk argument dat mensen overtuigt om hun toevlucht te nemen tot de aminemethode.
- Selectiviteit. Kwaliteit vereist voor selectieve opname. Het maakt het mogelijk om de nodige reacties achter elkaar uit te voeren in de volgorde die nodig is voor optimale resultaten.
Ethanolamines die worden gebruikt bij chemische methoden voor gaszuivering uit waterstofsulfide en kooldioxide omvatten mono-ethanolaminen (MEA), diethanolaminen (DEA), triethanolaminen (TEA). Bovendien worden stoffen met voorvoegsels mono- en di- uit het gas verwijderd en H2S en CO2. Maar de derde optie helpt om alleen waterstofsulfide te verwijderen.
Bij het selectief reinigen van blauwe brandstof worden methyldiethanolamines (MDEA), diglycolamines (DHA), diisopropanolamines (DIPA) gebruikt. Selectieve absorptiemiddelen worden voornamelijk in het buitenland gebruikt.
Van nature ideale absorptiemiddelen om te voldoen aan alle reinigingsvereisten voorafgaand aan levering aan het systeem gasverwarming en de levering van andere apparatuur is er nog niet. Elk oplosmiddel heeft enkele plussen en minnen. Bij het kiezen van een reactieve stof bepalen ze eenvoudig de meest geschikte uit een aantal voorgestelde.
Hoe een typische installatie werkt
Maximaal absorptievermogen tov H2S wordt gekenmerkt door een oplossing van mono-ethanolamine. Dit reagens heeft echter een aantal belangrijke nadelen. Het onderscheidt zich door een vrij hoge druk en het vermogen om tijdens de werking van de aminegaszuiveringseenheid onomkeerbare verbindingen met koolstofsulfide te creëren.
Het eerste nadeel wordt opgeheven door te spoelen, waardoor de aminedamp gedeeltelijk wordt geabsorbeerd. De tweede wordt zelden aangetroffen tijdens de verwerking van veldgassen.
Afbeeldingengalerij
Foto van
Extractie van waterstofsulfide en bijbehorende organische componenten uit natuurlijke fossiele brandstoffen wordt uitgevoerd in absorptie-installaties
Installaties kunnen worden gebouwd nabij het veld, op de route of voor de ingang van de gasverwerkingsinstallatie. In ieder geval vindt reiniging plaats voordat gasvormige brandstof aan de consument wordt geleverd.
Gaszuiveringsmaatregelen en gebruikte apparatuur worden voortdurend verbeterd. Als eerder de zwavel die was afgescheiden van de samenstelling van het aardgasmengsel gewoon werd gebruikt, is het nu worden opgeslagen en verzonden naar de productie van zwavelzuur, papier, kooldioxide, droogijs, rubber en meer een ander
Absorber reinigen is niet goedkoop. Het verhoogt de kosten van de verwerkte brandstof aanzienlijk. Het meervoudig gebruik van de amine-oplossing in de installatie stelt u echter in staat om de kosten te verlagen.
Absorptie-installatie voor de extractie van waterstofsulfide uit gas
Een complex van zuiveringsinstallaties op de snelweg
Geavanceerde gasbehandelingscomplexen
Pijpleiding voor aardgasbehandelingsinstallaties
De concentratie van een waterige oplossing van mono-ethanolamine wordt empirisch gekozen, op basis van de uitgevoerde onderzoeken, wordt genomen om gas uit een bepaald veld te zuiveren. Bij de keuze van het percentage van het reagens wordt rekening gehouden met het vermogen om de agressieve effecten van waterstofsulfide op de metalen componenten van het systeem te weerstaan.
Typische absorberende inhoud is gewoonlijk in het bereik van 15 tot 20%. Het komt echter vaak voor dat de concentratie wordt verhoogd tot 30% of verlaagd tot 10%, afhankelijk van hoe hoog de zuiveringsgraad moet zijn. Die. voor welk doel, bij verwarming of bij de productie van polymeerverbindingen, gas zal worden gebruikt.
Merk op dat een verhoging van de concentratie van amineverbindingen het corrosieve potentieel van waterstofsulfide vermindert. Maar er moet rekening mee worden gehouden dat in dit geval het verbruik van het reagens toeneemt. Dientengevolge stijgen de kosten van het behandelde commerciële gas.
De hoofdeenheid van de zuiveringsinstallatie is de absorber van het schijfvormige of opgepakte type. Het is een verticaal georiënteerd apparaat dat eruitziet als een reageerbuis met daarin sproeiers of platen. In het onderste deel is er een inlaat voor de toevoer van het ruwe gasmengsel en in het bovenste deel is er een uitlaat naar de gaswasser.
Indien het in de installatie te reinigen gas onder voldoende druk staat om het reagens naar de warmtewisselaar en vervolgens naar de stripkolom te laten gaan, vindt het proces plaats zonder tussenkomst van een pomp. Als de druk niet genoeg is voor de stroom van het proces, wordt de uitstroom gestimuleerd door pomptechnologie.
De gasstroom wordt, na door de inlaatscheider te zijn gepasseerd, in het onderste deel van de absorber geïnjecteerd. Het gaat dan door trays of sproeiers in het midden van het lichaam, waarop verontreinigingen neerslaan. De mondstukken, volledig bevochtigd met amine-oplossing, zijn gescheiden door roosters voor een gelijkmatige verdeling van het reagens.
Vervolgens wordt de blauwe brandstof die is gereinigd van vervuiling naar de scrubber gestuurd. Dit apparaat kan worden aangesloten in het recyclingcircuit na de absorber of in het bovenste gedeelte ervan.
De verbruikte oplossing stroomt langs de wanden van de absorber en wordt naar de stripkolom gestuurd - een stripper met een boiler. Daar wordt de oplossing gezuiverd van de geabsorbeerde verontreinigingen door de dampen die vrijkomen bij kokend water om terug te keren naar de installatie.
Geregenereerd, d.w.z. bevrijd van waterstofsulfideverbindingen stroomt de oplossing in de warmtewisselaar. Daarin wordt de vloeistof gekoeld tijdens het overbrengen van warmte naar het volgende deel van de verontreinigde oplossing, waarna deze door een pomp in de koelkast wordt gepompt voor volledige koeling en condensatie van stoom.
De afgekoelde absorberende oplossing wordt teruggevoerd naar de absorber. Zo circuleert het reagens door de installatie. De dampen worden ook gekoeld en gezuiverd van zure onzuiverheden, waarna ze de reagensvoorraad aanvullen.
Meestal worden gaszuiveringsschema's gebruikt met monoethanolamine en diethanolamine. Deze reagentia maken het mogelijk om niet alleen waterstofsulfide, maar ook kooldioxide uit de blauwe brandstof te extraheren.
Als het nodig is om gelijktijdig CO uit het behandelde gas te verwijderen2 en H2S, wordt tweetrapsreiniging uitgevoerd. Het bestaat uit het gebruik van twee oplossingen, die in concentratie verschillen. Deze optie is zuiniger dan eenstapsreiniging.
Eerst wordt gasvormige brandstof gereinigd met een sterke samenstelling met een reagensgehalte van 25-35%. Vervolgens wordt het gas behandeld met een zwakke waterige oplossing, waarin de werkzame stof slechts 5-12% is. Hierdoor wordt zowel grof als fijn gereinigd met een minimaal verbruik van oplossing en een redelijk gebruik van de opgewekte warmte.
Vier reinigingsopties met alconolaminen
Alkonolaminen of aminoalcoholen zijn stoffen die niet alleen een aminegroep, maar ook een hydroxygroep bevatten.
Het ontwerp van installaties en technieken voor de zuivering van aardgas met alkanolaminen verschilt vooral in de wijze van toevoer van de absorberende stof. Er zijn vier hoofdmethoden die het meest worden gebruikt bij gasreiniging met dit type amine.
de eerste manier. Het bepaalt vooraf de toevoer van de actieve oplossing in één stroom van bovenaf. Het volledige volume absorptiemiddel wordt naar de bovenste bak van de installatie geleid. Het reinigingsproces vindt plaats bij een achtergrondtemperatuur die niet hoger is dan 40 ° C.
De eenvoudigste reinigingsmethode houdt in dat de actieve oplossing in één stroom wordt gevoerd. Deze techniek wordt gebruikt als er een kleine hoeveelheid onzuiverheden in het gas zit.
Deze techniek wordt meestal gebruikt voor lichte verontreinigingen met waterstofsulfideverbindingen en kooldioxide. In dit geval is het totale thermische effect voor de productie van commercieel gas in de regel laag.
tweede manier. Deze behandelingsoptie wordt gebruikt wanneer er een hoog gehalte aan waterstofsulfideverbindingen in gasvormige brandstoffen is.
In dit geval wordt de reactieve oplossing in twee stromen geleid. De eerste, met een volume van ongeveer 65-75% van de totale massa, wordt naar het midden van de installatie gestuurd, de tweede wordt van bovenaf aangevoerd.
De amine-oplossing stroomt door de schotels naar beneden en ontmoet de opstijgende gasstromen die in de onderste schotel van de absorptie-eenheid worden gepompt. Voor het opdienen wordt de oplossing verwarmd tot niet meer dan 40 ° C, maar tijdens de interactie van het gas met amine stijgt de temperatuur aanzienlijk.
Om te voorkomen dat de reinigingsefficiëntie door een temperatuurstijging daalt, wordt overtollige warmte verwijderd samen met de afvaloplossing die verzadigd is met waterstofsulfide. En aan de bovenkant van de unit wordt de stroom gekoeld om de resten van zure componenten samen met condensaat te extraheren.
De tweede en derde van de beschreven methoden bepalen vooraf de toevoer van de absorptieoplossing in twee stromen. In het eerste geval wordt het reagens bij dezelfde temperatuur geleverd, in het tweede - bij verschillende
Het is een economische manier om het verbruik van zowel energie als actieve oplossing te verminderen. Extra verwarming wordt in geen enkel stadium uitgevoerd. Technologisch is het een zuivering op twee niveaus, die het mogelijk maakt om met zo min mogelijk verliezen commercieel gas voor te bereiden voor levering aan de hoofdleiding.
derde weg. Het omvat de levering van de absorber aan de reinigingseenheid in twee stromen met verschillende temperaturen. De techniek wordt toegepast als er naast waterstofsulfide en kooldioxide ook CS in het ruwe gas zit2, en KOS.
Het overheersende deel van de absorber, ongeveer 70-75%, verwarmt tot 60-70 ° C en het resterende deel slechts tot 40 ° C. De stromen worden op dezelfde manier als in het hierboven beschreven geval aan de absorber toegevoerd: van boven naar het midden.
De vorming van een zone met een hoge temperatuur maakt het mogelijk om snel en efficiënt organische verontreinigingen uit de gasmassa onderin de reinigingskolom te verwijderen. En bovenaan worden koolstofdioxide en waterstofsulfide neergeslagen door een amine van standaardtemperatuur.
vierde manier. Deze technologie bepaalt vooraf de toevoer van een waterige amine-oplossing in twee stromen met verschillende regeneratiegraden. Dat wil zeggen, de ene wordt ongeraffineerd geleverd en bevat waterstofsulfide-insluitingen, de tweede zonder.
De eerste stroom is niet volledig vervuild te noemen. Het bevat slechts gedeeltelijk zure componenten, omdat een deel ervan tijdens het afkoelen tot + 50° / + 60° C in de warmtewisselaar wordt verwijderd. Deze oplossingsstroom wordt van de bodem van de stripper genomen, afgekoeld en naar het midden van de kolom geleid.
Met een aanzienlijk gehalte aan waterstofsulfide- en kooldioxidecomponenten in gasvormige brandstof, wordt de reiniging uitgevoerd met twee stromen oplossing met verschillende regeneratiegraden
Alleen dat deel van de oplossing, dat in het bovenste deel van de installatie wordt gepompt, ondergaat een diepe reiniging. De temperatuur van deze stroom is meestal niet hoger dan 50 ° C. Hier vindt de fijnreiniging van gasvormige brandstoffen plaats. Met dit schema kunt u de kosten met minimaal 10% verlagen door het stoomverbruik te verminderen.
Het is duidelijk dat de reinigingsmethode wordt gekozen op basis van de aanwezigheid van organische verontreinigingen en economische haalbaarheid. In elk geval stelt de verscheidenheid aan technologieën u in staat om de beste optie te kiezen. Op dezelfde aminegasbehandelingseenheid kan de mate van zuivering worden gevarieerd, waardoor een blauwe brandstof wordt verkregen met de nodige gasboilers, kachels, kachels kenmerken.
Conclusies en nuttige video over het onderwerp
De volgende video maakt u vertrouwd met de bijzonderheden van het extraheren van waterstofsulfide uit geassocieerd gas dat samen met olie door een oliebron wordt geproduceerd:
De installatie voor de zuivering van blauwe brandstof uit waterstofsulfide met de productie van elementaire zwavel voor verdere verwerking zal door de video worden gepresenteerd:
De auteur van deze video zal je vertellen hoe je thuis waterstofsulfide uit biogas kunt verwijderen:
De keuze voor een gaszuiveringsmethode is primair gericht op het oplossen van een specifiek probleem. De kunstenaar heeft twee manieren: een beproefd schema volgen, of de voorkeur geven aan iets nieuws. De belangrijkste richtlijn moet echter nog steeds de economische haalbaarheid zijn met behoud van kwaliteit en het verkrijgen van de gewenste mate van verwerking.
