Аминовая очистка газа от сероводорода: схема установки и принцип действия

Соединения серы в различных пропорциях содержатся в природном газе, добываемом с месторождений, для доставки потребителю по трубопроводам. Если их не устранить, агрессивные вещества разрушат трубопровод, сделав арматуру непригодной для использования. Кроме того, при сжигании загрязненного голубого топлива выделяются токсины.

Во избежание негативных последствий проводится очистка аминного газа от сероводорода. Это самый простой и дешевый способ отделить вредные компоненты от горючего минерала. Мы расскажем, как проходит процесс отделения серных включений, как работает и работает очистная установка.

Цель очистки от ископаемого топлива

Газ – самое популярное топливо. Он привлекает наиболее доступной ценой и наносит наименьший ущерб экологической обстановке. К неоспоримым достоинствам можно отнести простоту управления процессом горения и возможность обеспечить все стадии обработки топлива в процессе получения тепловой энергии.

Однако ископаемые природные газы не извлекаются в чистом виде, потому что одновременно с добычей газа из скважины закачиваются связанные с ними органические соединения. Самым распространенным из них является сероводород, содержание которого колеблется от десятых до десяти и более процентов, в зависимости от поля.

Галерея изображенийФото из Природный газ – самый популярный и востребованный вид топлива, популярность которого обусловлена ​​не только его доступностью. Большинство бытовых плит и кухонных устройств в пищевой промышленности работают на магистральном газе. Газ – лучший вариант для отопления крупных промышленных предприятий. Он наносит наименьший вред окружающей среде, не выделяет сажи и нерастворимых продуктов горения. При приготовлении горячей воды и отоплении частных домов / квартир чаще всего задействованы малые и средние торговые объекты, мастерские, газовые котлы. Газ используется для получения требуемой температуры рабочей среды в химической и пищевой промышленности. Природный газ необходим для получения технических газов, которые затем используются при сварке, в источниках питания различных нагревателей ценное сырье для получения различных химических соединений, из которых затем производятся все виды полимерных продуктов. Независимо от цели использования природного газа перед подачей его необходимо очищать от сероводорода и других органических соединений. Природный газ является наиболее распространенным топливом. Газ на кухне Газ в промышленном отоплении Горелка атмосферного газового котла Газ в промышленном производстве Добыча газа

Сероводород ядовит, опасен для окружающей среды и вреден для катализаторов, используемых при переработке газа. Как мы уже отмечали, это органическое соединение чрезвычайно агрессивно по отношению к стальным трубам и металлической арматуре.

Естественно, что, разъедая частную систему и магистральный трубопровод, сероводород приводит к утечкам голубого топлива и связанным с этим крайне негативным и рискованным ситуациям. Для защиты потребителя вредные для здоровья соединения удаляются из состава газообразного топлива еще до его подачи в трубопровод.

Согласно нормам содержание сероводородных соединений в газе, проходящем по трубам, не может превышать 0,02 г / м³. Однако на самом деле их гораздо больше. Для достижения значения, регламентированного ГОСТ 5542-2014, требуется очистка.

Существующие методы отделения сероводорода

Помимо сероводорода, преобладающего на фоне других примесей, голубое топливо может содержать и другие вредные соединения. Вы можете найти углекислый газ, легкие меркаптаны и сероуглерод. Но сероводород всегда будет преобладать напрямую.

Галерея изображенийФото из Присутствие органических примесей в природном газе является основной причиной коррозии стальных труб и фитингов. Результаты плачевны: из-за появления ржавчины стенки газопровода становятся тоньше. В результате теряется герметичность. В лучшем случае утечка газа повлечет за собой расходы, в худшем – взрывы и отравления, ржавчина, появившаяся в трубопроводе, быстро перекинется на запорную арматуру. Ржавые краны и вентили нельзя закрыть в случае опасной ситуации или для ремонта, из-за ржавчины внутри труб появится разгрузка и может образоваться даже частичное перекрытие прохода. Результатом вышеперечисленного негатива может стать взрыв, одной из причин которого часто бывает нестабильность давления в газовой системе Коррозия внутри газопровода Утечка газопровода Ржавчина стальной арматуры газопровода Взрыв газа из-за к нестабильному давлению

Следует отметить, что в очищаемом газообразном топливе допускается незначительное содержание соединений серы. Конкретный показатель допуска зависит от целей, для которых добывается газ. Например, для производства окиси этилена общее содержание серы должно быть менее 0,0001 мг / м³.

Метод очистки выбирается исходя из желаемого результата.

Все существующие на данный момент методы разделены на две группы:

  • Поглощение. Они заключаются в абсорбции соединений сероводорода твердым (адсорбция) или жидким (адсорбция) реагентом с последующим выделением серы или ее производных. Впоследствии вредные примеси, выделяемые газом, утилизируются или рециркулируются.
  • Каталитический. Они заключаются в окислении или восстановлении сероводорода с превращением его в элементарную серу. Процесс осуществляется в присутствии катализаторов – веществ, стимулирующих протекание химической реакции.

Адсорбция включает сбор сероводорода путем его концентрации на поверхности твердого тела. Чаще всего в процессе адсорбции используются гранулированные материалы на основе активированного угля или оксида железа. Большая поверхность, характерная для зерен, позволяет максимально удерживать молекулы серы.

Все методы очистки голубого топлива делятся на адсорбционные и каталитические. Уборочная техника акцентирует внимание на принципе работы той или иной техники. Однако есть установки, в которых совмещено несколько методов, благодаря которым проводится комплексная очистка

Технология абсорбции отличается тем, что газообразные примеси сероводорода растворяются в активном жидком веществе. В результате газообразные загрязнения переходят в жидкую фазу. Затем изолированные вредные компоненты удаляются отпаркой или десорбцией, таким образом они удаляются из реакционной жидкости.

Несмотря на то, что адсорбционная технология относится к «сухим процессам» и позволяет производить тонкую очистку голубого топлива, адсорбция чаще всего используется для удаления загрязняющих веществ из природного газа. Улавливание и удаление соединений сероводорода жидкими поглотителями более выгодно и удобно.

Самый популярный вид адсорбера – активированный уголь, используемый в форме капсул или зерен. Поверхность каждого элемента «поглощает» сероводород и другие органические включения

Абсорбционные методы, применяемые при очистке газов, делятся на следующие три группы:

  • Химик. Они производятся с использованием растворителей, которые свободно вступают в реакцию с кислотными загрязнителями сероводорода. Этаноламины или алканоламины обладают самой высокой абсорбционной способностью среди химических абсорбентов.
  • Физик. Они выполняются путем физического растворения газообразного сероводорода в жидком поглотителе. Кроме того, чем выше парциальное давление газообразного загрязнителя, тем быстрее процесс растворения. В качестве поглотителя используют метанол, пропиленкарбонат и др.
  • Комбинированный. В смешанном варианте извлечения сероводорода задействованы обе технологии. Основная работа выполняется за счет абсорбции, а тонкая дополнительная обработка осуществляется за счет адсорбентов.

На протяжении полувека самой востребованной и популярной технологией извлечения и удаления сероводорода и углекислоты из природного топлива была химическая очистка газов с использованием аминосорбента, используемого в виде водного раствора.

Абсорбционные методы очистки природного топлива основаны на способности твердых и жидких веществ реагировать с сероводородом и другими органическими примесями, отделяя их от состава газа

Аминовая технология больше подходит для работы с большими объемами газа, потому что:

  • Отсутствие дефицита. Реагенты всегда можно приобрести в количестве, необходимом для очистки.
  • Приемлемая впитывающая способность. Амины обладают высокой абсорбирующей способностью. Из всех используемых веществ только они способны удалить из газа 99,9% сероводорода.
  • Приоритетные особенности. Водные растворы аминов отличаются максимально допустимой вязкостью, плотностью пара, термической и химической стабильностью и низкой теплоемкостью. Их характеристики гарантируют наилучший процесс абсорбции.
  • Нет токсичности реактивных веществ. Это важный аргумент, который убеждает прибегать к аминовому методу.
  • Избирательность. Качество, необходимое для избирательного поглощения. Позволяет выполнять необходимые реакции последовательно в порядке, необходимом для достижения наилучших результатов.

К этаноламинам, используемым в химических методах очистки газов от сероводорода и диоксида углерода, относятся моноэтаноламины (MEA), диэтаноламины (DEA), триэтаноламины (TEA). Кроме того, из газа удаляются вещества с моно- и дипрефиксом как H2S, так и CO2. Но третий вариант помогает удалить только сероводород.

При селективной очистке голубого топлива используются метилдиэтаноламины (МДЭА), дигликоламины (ДГК), диизопропаноламины (ДИПА). Селективные прокладки в основном используются за рубежом.

Конечно, не существует идеальных абсорбентов, удовлетворяющих всем потребностям очистки перед подачей в систему газового отопления и другое оборудование. У каждого растворителя есть свои преимущества и недостатки. Выбирая реактивное вещество, просто определяют наиболее подходящее из ряда предложений.

Как работает обычная установка

Раствор моноэтаноламина характеризуется самой высокой абсорбционной способностью по сравнению с H2S. Однако у этого реагента есть пара существенных недостатков. Он отличается довольно высоким давлением и способностью образовывать необратимые соединения с сероуглеродом при работе установки аминогазоочистки.

Первый недостаток устраняется промывкой, в результате которой пары амино частично абсорбируются. Второе редко встречается при переработке промыслового газа.

Галерея изображенийФото из Извлечение сероводорода и связанных органических компонентов из природного ископаемого топлива осуществляется на абсорбционных установках, которые могут быть построены рядом с месторождением, установлены вдоль дорожки или перед входом в установку подготовки газа. В любом случае очистка производится перед подачей газообразного топлива потребителю, а меры по очистке газа и применяемое оборудование постоянно совершенствуются. Если раньше серу, выделенную из состава смеси природного газа, просто использовали, то теперь ее хранят и отправляют на производство серной кислоты, бумаги, углекислого газа, сухого льда, резины и многого другого можно назвать дешевым. Значительно увеличивает стоимость переработанного топлива. Однако многократное использование раствора амина в установке позволяет снизить себестоимость. Абсорбционная установка для извлечения сероводорода из газа. Комплекс очистных сооружений на трубопроводе

Концентрация водного раствора моноэтаноламина подбирается опытным путем, на основании проведенных исследований принимается для очистки газа с определенного месторождения. При выборе процентного содержания реагента учитывается его способность противостоять агрессивному воздействию сероводорода на металлические компоненты системы.

Типичное содержание абсорбента обычно находится в диапазоне от 15 до 20%. Однако часто бывает, что концентрация повышается до 30% или снижается до 10%, в зависимости от того, насколько высокой должна быть степень очистки. Те, с какой целью, при обогреве или при производстве полимерных компаундов, будет использоваться газ.

Обратите внимание, что увеличение концентрации аминосоединений снижает коррозионный потенциал сероводорода. Но нужно учитывать, что в этом случае увеличивается расход реагента. В результате увеличивается стоимость переработанного товарного газа.

Основным узлом очистной установки является поглотитель дискового или сборного исполнения. Это вертикально ориентированный аппарат, напоминающий пробирку с расположенными внутри насадками или пластинами. В его нижней части расположен вход для подачи сырой газовой смеси, а в верхней части – выход в скруббер.

Если очищаемый газ в системе находится под давлением, достаточным для прохождения реагента к теплообменнику и, следовательно, к отпарной колонне, процесс протекает без вмешательства насоса. Если давления недостаточно для технологического потока, отток стимулируется насосной технологией

Газовый поток, пройдя входной сепаратор, нагнетается в нижнюю часть абсорбера. Затем он проходит через расположенные в центре корпуса лотки или насадки, на которых оседают загрязнения. Форсунки, полностью смоченные раствором амина, разделены сетками для равномерного распределения реагента.

Затем чистое голубое топливо от загрязнений отправляется в скруббер. Это устройство может быть подключено к рециркуляционному контуру после поглотителя или размещено в его верхней части.

Отработанный раствор течет по стенкам абсорбера и направляется в отпарную колонну – десорбер с котлом. Там раствор очищается от загрязнений, поглощаемых парами, выделяющимися при кипячении воды, и возвращается на завод.

Регенерированный, т.е освобожденный от соединений сероводорода, раствор поступает в теплообменник. В нем жидкость охлаждается в процессе передачи тепла следующей порции загрязненного раствора, после чего насосом перекачивается в холодильник для полного охлаждения и конденсации пара.

Охлажденный абсорбирующий раствор возвращается в абсорбер. Так реагент циркулирует по установке. Его пары также охлаждают и очищают от кислых примесей, после чего восстанавливают подачу реагентов.

Чаще всего используют схемы очистки газов с моноэтаноламином и диэтаноламином. Эти реагенты позволяют извлекать из голубого топлива не только сероводород, но и углекислый газ

Если необходимо одновременно удалить CO2 и H2S из очищенного газа, выполняется двухступенчатая очистка. Он заключается в применении двух разных по концентрации растворов. Этот вариант дешевле одноэтапной уборки.

Сначала газообразное топливо очищается прочным составом с содержанием реагентов 25-35%. Затем газ обрабатывают слабым водным раствором, в котором действующее вещество всего 5-12%. В результате и грубая, и тонкая очистка выполняется с минимальным расходом раствора и разумным использованием выделяемого тепла.

Четыре варианта очистки алконоламином

Алконоламины или аминоспирты – это вещества, содержащие не только аминогруппу, но и гидроксильную группу.

Конструкция установок и технологий очистки природного газа алканоламинами различается в основном способом дозирования абсорбирующего вещества. Существует четыре основных метода очистки газа с использованием этого типа амина.

Первый способ. Заранее определяет подачу активного раствора в верхнем потоке. Весь объем абсорбента направлен на верхний лоток установки. Процесс очистки происходит при температуре на дне не выше 40 ° C.

Самый простой метод очистки заключается в подаче активного раствора в ручей. Этот прием используется, если в газе присутствует небольшое количество примесей

Этот метод обычно используется при легком загрязнении соединениями сероводорода и углекислого газа. В этом случае суммарный тепловой эффект при промышленной добыче газа, как правило, невелик.

Второй способ. Этот вариант очистки применяется при высоком содержании соединений сероводорода в газообразном топливе.

В этом случае реактивный раствор подается двумя потоками. Первый, объемом около 65-75% от общей массы, направляется в центр системы, второй подается сверху.

Раствор амина стекает по тарелкам и встречает восходящие потоки газа, которые закачиваются в нижнюю тарелку абсорбционной установки. Перед подачей раствор нагревают не более чем до 40 ° С, но при взаимодействии газа с амином температура значительно повышается.

Чтобы предотвратить снижение эффективности очистки из-за повышения температуры, избыточное тепло удаляется вместе с отработанным раствором, насыщенным сероводородом. А в верхней части установки поток охлаждается для извлечения остатков кислотных компонентов вместе с конденсатом.

Второй и третий из описанных способов предполагают подачу абсорбирующего раствора двумя потоками. В первом случае реагент подается при одинаковой температуре, во втором – при разной температуре

это экономичный способ снизить потребление энергии и активное решение. Дополнительный подогрев ни на одном этапе не производится. Технологически это двухступенчатая очистка, позволяющая подготовить товарный газ для подачи в магистраль с наименьшим количеством утечек.

Третий способ. Подразумевает подачу абсорбера в блок очистки двумя потоками разной температуры. Этот метод используется, если, помимо сероводорода и диоксида углерода, неочищенный газ также содержит CS2 и COS.

Преобладающая часть абсорбера, около 70-75%, нагревается до 60-70 ° C, а оставшаяся часть только до 40 ° C.Потоки в абсорбер подаются так же, как описано выше: с высокой и в центре.

Формирование высокотемпературной зоны позволяет быстро и эффективно удалять органические загрязнения из газовой массы в основании колонны очистки. А в верхней части углекислый газ и сероводород осаждаются амином стандартной температуры.

Четвертый способ. Данная технология предусматривает подачу водного раствора амина двумя потоками с разной степенью регенерации. То есть один поставляется неочищенным, с включениями сероводорода, второй – без них.

Первый поток нельзя назвать полностью загрязненным. Он содержит лишь частично кислотные компоненты, так как некоторые из них удаляются при охлаждении до + 50 ° / + 60 ° C в теплообменнике. Этот поток раствора отбирается из нижней части экстрактора, охлаждается и направляется в центр колонны.

При значительном содержании в газообразном топливе компонентов сероводорода и углекислого газа очистку проводят двумя потоками раствора с разной степенью регенерации

Тщательной очистке подвергается только та часть раствора, которая закачивается в верхний сектор системы. Температура этого потока обычно не превышает 50 ° С. Здесь проводится тонкая очистка газообразного топлива. Такая схема позволяет снизить затраты минимум на 10% за счет снижения расхода пара.

понятно, что метод очистки выбирается исходя из наличия органических загрязнителей и экономической целесообразности. В любом случае разнообразие технологий позволяет выбрать лучший вариант. В одной и той же установке аминогазовой очистки можно варьировать степень очистки, получая голубое топливо с характеристиками, необходимыми для работы котлов, печей и газовых плит.

Выводы и полезные видео по теме

Следующее видео познакомит вас со спецификой извлечения сероводорода из попутного нефтяного газа, добываемого вместе с нефтью из нефтяной скважины:

Установка очистки голубого топлива от сероводорода с получением элементарной серы для дальнейшей переработки будет представлена ​​видео:

Автор этого видео расскажет, как избавиться от сероводорода из биогаза в домашних условиях:

Выбор метода очистки газа в основном ориентирован на решение конкретной задачи. У художника два пути: следовать проверенному образцу или предпочесть что-то новое. Однако главным ориентиром по-прежнему должна быть экономическая осуществимость при сохранении качества и достижении желаемой степени мастерства.

Источник – https://sovet-ingenera.com/gaz/safety/aminovaya-ochistka-gaza-ot-serovodoroda.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: