Amingasrening från svavelväte: installationsschema och driftsprincip

Svavelföreningar i olika proportioner finns i naturgas som extraheras från fälten för leverans till konsumenten via rörledningar. Om du inte blir av med dem kommer aggressiva ämnen att förstöra rörledningen, göra rördelarna oanvändbara. Dessutom frigör förbränning av förorenat blått bränsle toxiner.

För att undvika negativa konsekvenser utförs amingasrening från svavelväte. Detta är det enklaste och billigaste sättet att skilja skadliga komponenter från ett brännbart mineral. Vi kommer att berätta hur processen med separering av svavelinneslutningar fortskrider, hur reningsenheten är arrangerad och fungerar.

Syfte med rengöring av fossila bränslen

Gas är det mest populära bränslet. Det lockar med det mest överkomliga priset och orsakar minst skada på miljösituationen. De obestridliga fördelarna inkluderar enkelheten i kontrollen av förbränningsprocessen och möjligheten att säkra alla steg i bränslebearbetningen under erhållande av värmeenergi.

Men naturligt gasformigt fossil bryts inte i sin rena form, eftersom samtidigt med gasuttag från brunnen pumpas associerade organiska föreningar ut. Den vanligaste av dem är vätesulfid, vars innehåll varierar från tiondelar till tio procent eller mer, beroende på fält.

Svavelväte är giftigt, miljöfarligt och skadligt för katalysatorer som används vid gasbearbetning. Som vi redan har noterat är denna organiska förening extremt aggressiv mot stålrör och metallventiler.

Naturligtvis korroderar det privata systemet och huvudgasledning, vätesulfid leder till läckage av blått bränsle och relaterat till detta faktum extremt negativa, riskabla situationer. För att skydda konsumenten avlägsnas hälsoskadliga föreningar från gasformiga bränslekompositioner redan innan det levereras till rörledningen.

Enligt normerna för svavelväteföreningar i gasen som transporteras genom rören kan den inte överstiga 0,02 g / m³. Men i själva verket finns det mycket mer av dem. För att uppnå det värde som regleras av GOST 5542-2014 krävs rengöring.

Befintliga metoder för att separera vätesulfid

Förutom att den vätesulfid som råder mot bakgrund av andra föroreningar kan blått bränsle innehålla andra skadliga föreningar. Du kan hitta i den koldioxid, lätta merkaptaner och kolsulfid. Men direkt kommer svavelväte alltid att råda.

Det bör noteras att något obetydligt innehåll av svavelföreningar i det renade gasformiga bränslet är acceptabelt. Den specifika siffran för toleransen beror på de syften för vilka gasen produceras. Till exempel, för produktion av etenoxid, måste den totala svavelhalten vara mindre än 0,0001 mg / m³.

Rengöringsmetoden väljs utifrån önskat resultat.

Alla nuvarande metoder är indelade i två grupper:

• Sorption. De består i absorptionen av vätesulfidföreningar med ett fast (adsorptions) eller flytande (absorptions) reagens, följt av frisättning av svavel eller dess derivat. Därefter slängs eller återvinns de skadliga föroreningarna som släpps ut från gasen.
• Katalytisk. De består i oxidation eller reduktion av vätesulfid med dess omvandling till elementärt svavel. Processen utförs i närvaro av katalysatorer - ämnen som stimulerar en kemisk reaktion.

Adsorption innefattar insamling av vätesulfid genom att koncentrera den på ytan av ett fast ämne. Oftast används granulära material baserade på aktivt kol eller järnoxid i adsorptionsprocessen. Den stora ytan som kännetecknar kornen maximerar kvarhållandet av svavelmolekyler.

Absorptionstekniken skiljer sig genom att gasformiga vätesulfidföroreningar löses i en aktiv flytande substans. Som ett resultat passerar gasformiga föroreningar in i vätskefasen. Sedan avlägsnas de isolerade skadliga komponenterna genom strippning, annars desorption, på detta sätt avlägsnas de från den reaktiva vätskan.

Trots att adsorptionstekniken hänvisar till "torra processer" och låter dig producera finrening av blått bränsle, för att avlägsna föroreningar från naturgas används oftare absorption. Insamling och eliminering av vätesulfidföreningar med flytande absorberare är mer lönsamt och ändamålsenligt.

Absorptionsmetoderna som används vid gasrening är indelade i följande tre grupper:

• Kemisk. De produceras med hjälp av lösningsmedel som fritt reagerar med sura vätesulfidföroreningar. Etanolaminer eller alkanolaminer har den högsta absorptionskapaciteten bland kemiska sorbenter.
• Fysisk. De utförs genom att fysiskt lösa upp gasformigt vätesulfid i en vätskeabsorberare. Ju högre det partiella trycket hos den gasformiga föroreningen är, desto snabbare går upplösningsprocessen. Metanol, propylenkarbonat etc. används som absorberare.
• Kombinerad. I den blandade versionen av vätesulfid -extraktion är båda teknikerna inblandade. Huvudarbetet utförs genom absorption, och fin ytterligare behandling utförs av adsorbenter.

Under ett halvt sekel, den mest efterfrågade och populära tekniken för utvinning och borttagning från fossila bränslen svavelväte och kolsyra är en kemisk gasrening med hjälp av en aminsorbent som används i form av en vattenhaltig lösning.

Aminteknik är mer lämplig för hantering av stora mängder gas eftersom:

• Brist på underskott. Reagenser kan alltid köpas i den mängd som krävs för rening.
• Godtagbar absorptionsförmåga. Aminer är mycket absorberande. Av alla ämnen som används är det bara de som kan ta bort 99,9% vätesulfid från gasen.
• Prioriterade egenskaper. Vattenhaltiga aminlösningar utmärks av den högsta acceptabla viskositeten, ångdensiteten, termisk och kemisk stabilitet och låg värmekapacitet. Deras egenskaper säkerställer bästa möjliga absorptionsprocess.
• Ingen toxicitet av reaktiva ämnen. Detta är ett viktigt argument som övertygar människor att tillgripa aminmetoden.
• Selektivitet. Kvalitet som krävs för selektiv absorption. Det gör att de nödvändiga reaktionerna kan utföras i följd i den ordning som krävs för optimala resultat.

Etanolaminer som används vid kemiska metoder för gasrening från vätesulfid och koldioxid inkluderar monoetanolaminer (MEA), dietanolaminer (DEA), trietanolaminer (TEA). Dessutom avlägsnas ämnen med prefix mono- och di- från gasen och H₂S och CO₂. Men det tredje alternativet hjälper till att ta bort endast vätesulfid.

Vid selektiv rengöring av blått bränsle används metyldietanolaminer (MDEA), diglykolaminer (DHA), diisopropanolaminer (DIPA). Selektiva absorbenter används främst utomlands.

Naturligtvis perfekta absorbenter för att uppfylla alla rengöringskrav innan leverans till systemet gasuppvärmning och utbudet av annan utrustning finns ännu inte. Varje lösningsmedel har några plus plus minus. När man väljer ett reaktivt ämne bestämmer de helt enkelt det mest lämpliga utifrån ett antal föreslagna.

Hur en typisk installation fungerar

Maximal absorptionskapacitet i förhållande till H₂S kännetecknas av en lösning av monoetanolamin. Detta reagens har emellertid ett par betydande nackdelar. Det utmärks av ett ganska högt tryck och förmågan att skapa irreversibla föreningar med kolsulfid under driften av amingasreningsenheten.

Den första nackdelen elimineras genom spolning, varigenom aminångan delvis absorberas. Det andra påträffas sällan vid bearbetning av fältgaser.

Koncentrationen av en vattenlösning av monoetanolamin väljs empiriskt, baserat på de genomförda studierna, är det nödvändigt att rena gas från ett visst fält. Valet av andelen reagens tar hänsyn till dess förmåga att motstå aggressiva effekter av vätesulfid på systemets metallkomponenter.

Typiskt absorberande innehåll ligger vanligtvis i intervallet från 15 till 20%. Det händer dock ofta att koncentrationen ökas till 30% eller minskas till 10%, beroende på hur hög reningsgraden ska vara. De där. för vilket ändamål, vid uppvärmning eller vid framställning av polymerföreningar, kommer gas att användas.

Observera att en ökning av koncentrationen av aminföreningar minskar vätsulfids korrosiva potential. Men det måste beaktas att i detta fall ökar reagensförbrukningen. Följaktligen stiger kostnaden för den behandlade kommersiella gasen.

Reningsanläggningens huvudenhet är absorbatorn av den skivformade eller packade typen. Det är en vertikalt orienterad apparat som ser ut som ett provrör med munstycken eller plattor inuti. I den nedre delen av det finns ett inlopp för tillförsel av rågasblandningen, i den övre delen finns ett utlopp till skrubbern.

Gasströmmen, efter att ha passerat genom inloppsavskiljaren, injiceras i den nedre delen av absorbatorn. Den passerar sedan genom brickor eller munstycken i mitten av huset, på vilka föroreningar sätter sig. Munstyckena, helt fuktade med aminlösning, separeras med galler för jämn fördelning av reagenset.

Sedan skickas det blåa bränslet som rengörs från kontaminering till skrubbern. Denna enhet kan anslutas i återvinningskretsen efter absorbatorn eller placeras i den övre delen av den.

Den förbrukade lösningen rinner nerför väggarna i absorbatorn och skickas till avdrivningskolonnen - en strippare med en panna. Där renas lösningen från de absorberade föroreningarna genom ångorna som släpps ut under kokande vatten för att återgå till installationen.

Regenererat, dvs. befriad från vätesulfidföreningar rinner lösningen in i värmeväxlaren. I den kyls vätskan i processen att överföra värme till nästa del av den förorenade lösningen, varefter den pumpas in i kylskåpet med en pump för fullständig kylning och kondensering av ånga.

Den kylda absorberande lösningen matas tillbaka till absorbatorn. Så cirkulerar reagensen genom installationen. Dess ångor kyls och renas också från sura föroreningar, varefter de fyller på reagensförsörjningen.

Om det är nödvändigt att samtidigt avlägsna CO från den behandlade gasen₂ och H.₂S, tvåstegsrengöring utförs. Den består i användning av två lösningar som skiljer sig åt i koncentration. Det här alternativet är mer ekonomiskt än rengöring i ett steg.

Först rengörs gasformigt bränsle med en stark komposition med ett reagensinnehåll på 25-35%. Därefter behandlas gasen med en svag vattenlösning, i vilken den aktiva substansen endast är 5-12%. Som ett resultat utförs både grov och fin rengöring med en minimal förbrukning av lösning och en rimlig användning av den alstrade värmen.

Fyra rengöringsalternativ med alkonolaminer

Alkonolaminer eller aminoalkoholer är ämnen som inte bara innehåller en amingrupp utan också en hydroxigrupp.

Utformningen av installationer och teknik för rening av naturgas med alkanolaminer skiljer sig huvudsakligen i metoden för tillförsel av det absorberande ämnet. Det finns fyra huvudmetoder som oftast används vid gasrengöring med denna typ av amin.

Det första sättet. Det förutbestämmer tillförseln av den aktiva lösningen i en ström från toppen. Hela volymen av absorberande medel riktas till det övre facket i installationen. Rengöringsprocessen sker vid en temperaturbakgrund som inte är högre än 40 ° C.

Denna teknik används vanligtvis för lätt kontaminering med svavelväteföreningar och koldioxid. I detta fall är den totala termiska effekten för produktion av kommersiell gas som regel låg.

Andra vägen. Detta behandlingsalternativ används när det är högt innehåll av vätesulfidföreningar i gasformiga bränslen.

I detta fall matas den reaktiva lösningen in i två strömmar. Den första, med en volym på cirka 65-75% av den totala massan, skickas till mitten av installationen, den andra levereras ovanifrån.

Aminlösningen strömmar ner i brickorna och möter de stigande gasströmmarna som pumpas in i absorptionsenhetens nedre bricka. Innan servering upphettas lösningen till högst 40 ° C, men under växelverkan mellan gasen och aminen stiger temperaturen avsevärt.

För att förhindra att rengöringseffektiviteten sjunker på grund av en temperaturökning, avlägsnas överskottsvärme tillsammans med avfallslösningen mättad med vätesulfid. Och på toppen av enheten kyls flödet för att extrahera resterna av sura komponenter tillsammans med kondensat.

Det är ett ekonomiskt sätt att minska förbrukningen av både energi och aktiv lösning. Ytterligare uppvärmning utförs inte i något skede. Tekniskt sett är det en rening i två nivåer, vilket gör det möjligt att förbereda kommersiell gas för tillförsel till huvudledningen med minst förluster.

Tredje sättet. Det innebär leverans av absorbatorn till rengöringsenheten i två strömmar med olika temperaturer. Tekniken används om det förutom vätesulfid och koldioxid också finns CS i rågasen₂och COS.

Den dominerande delen av absorbatorn, cirka 70-75%, värms upp till 60-70 ° C, och den återstående delen bara upp till 40 ° C. Strömmarna tillförs absorberaren på samma sätt som i det ovan beskrivna fallet: uppifrån och in i mitten.

Bildandet av en zon med hög temperatur gör det möjligt att snabbt och effektivt avlägsna organiska föroreningar från gasmassan i botten av rengöringskolonnen. Och på toppen utfälls koldioxid och vätesulfid av en amin med standardtemperatur.

Fjärde vägen. Denna teknik förutbestämmer tillförseln av en vattenlösning av amin i två strömmar med olika grader av regenerering. Det vill säga, den ena levereras oraffinerad, med innehållet av vätesulfidinneslutningar, den andra utan dem.

Den första strömmen kan inte kallas helt förorenad. Den innehåller endast delvis sura komponenter, eftersom några av dem tas bort under kylning till + 50 ° / + 60 ° C i värmeväxlaren. Denna lösningsström tas från botten av stripparen, kyls och riktas till mitten av kolonnen.

Endast den del av lösningen som pumpas in i den övre delen av installationen rengörs djupt. Temperaturen för denna ström överstiger vanligtvis inte 50 ° C. Det är här den fina rengöringen av gasformiga bränslen utförs. Med detta system kan du minska kostnaderna med minst 10% genom att minska ångförbrukningen.

Det är klart att rengöringsmetoden väljs utifrån närvaron av organiska föroreningar och ekonomisk genomförbarhet. Under alla omständigheter kan olika tekniker välja det bästa alternativet. På samma amingasbehandlingsenhet kan reningsgraden varieras och man får ett blått bränsle med det nödvändiga gaspannor, spisar, värmare egenskaper.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Följande video kommer att bekanta dig med egenskaperna för att extrahera vätesulfid från tillhörande gas som produceras tillsammans med olja från en oljebrunn:

Installationen för rening av blått bränsle från svavelväte med produktion av elementärt svavel för vidare bearbetning kommer att presenteras av videon:

Författaren till den här videon kommer att berätta hur du kan bli av med svavelväte från biogas hemma:

Valet av en gasreningsmetod styrs först och främst av lösningen på ett specifikt problem. Konstnären har två sätt: att följa ett beprövat schema eller att föredra något nytt. Huvudriktlinjen bör dock fortfarande vara ekonomisk genomförbarhet samtidigt som kvaliteten bibehålls och önskad bearbetningsgrad uppnås.