Amingasrening från svavelväte: princip, effektiva alternativ och anläggningsdiagram

Naturgas som utvinns från fält för leverans till konsumenter via rörledningar innehåller svavelföreningar i olika proportioner.Om du inte blir av med dem kommer aggressiva ämnen att förstöra rörledningen och göra kopplingarna oanvändbara. Dessutom, när förorenat blått bränsle förbränns, frigörs gifter.

För att undvika negativa konsekvenser utförs amingasrening från vätesulfid. Detta är det enklaste och billigaste sättet att separera skadliga komponenter från fossila bränslen. Vi kommer att berätta hur processen för separation av svavelinneslutningar sker, hur reningsanläggningen är utformad och fungerar.

Syftet med sanering av fossila bränslen

Gas är den mest populära typen av bränsle. Det lockar till det mest överkomliga priset och orsakar minst skada på miljösituationen. De obestridliga fördelarna inkluderar lättheten att kontrollera förbränningsprocessen och möjligheten att säkerställa alla stadier av bränslebearbetning under produktionen av termisk energi.

Det naturgasformiga mineralet bryts dock inte i sin rena form, eftersom Samtidigt med gasutvinning pumpas tillhörande organiska föreningar ut från brunnen. Den vanligaste av dem är svavelväte, vars innehåll varierar från tiondelar till tio procent eller mer, beroende på avlagringen.

Svavelväte är giftigt, skadligt för miljön 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 läckor av blått bränsle och extremt negativa, riskfyllda situationer i samband med detta faktum. För att skydda konsumenten avlägsnas hälsoskadliga föreningar från det gasformiga bränslet innan det levereras till rörledningen.

Enligt standarderna får vätesulfidföreningar i gas som transporteras genom rör inte överstiga 0,02 g/m³. Men det finns faktiskt mycket fler av dem. För att uppnå det värde som regleras av GOST 5542-2014 krävs rengöring.

Befintliga metoder för vätesulfidseparation

Förutom svavelväte, som dominerar bland andra föroreningar, kan blått bränsle även innehålla andra skadliga föreningar. Koldioxid, lätta merkaptaner och kolsulfid finns i den. Men vätesulfid i sig kommer alltid att dominera.

Det är värt att notera att en viss mindre halt av svavelföreningar i renat gasformigt bränsle är acceptabelt. Den specifika toleransen beror på för vilka ändamål gasen produceras.Till exempel, för att producera etylenoxid, måste den totala halten av svavelföroreningar vara mindre än 0,0001 mg/m³.

Rengöringsmetoden väljs utifrån önskat resultat.

Alla för närvarande befintliga metoder är indelade i två grupper:

• Sorptiv. De involverar absorption av vätesulfidföreningar av ett fast (adsorptions) eller flytande (absorptions) reagens med efterföljande frisättning av svavel eller dess derivat. Därefter kasseras eller bearbetas de skadliga föroreningarna som separeras från gasen.
• Katalytisk. De består av oxidation eller reduktion av vätesulfid, omvandling av det till elementärt svavel. Processen utförs i närvaro av katalysatorer - ämnen som stimulerar förloppet av en kemisk reaktion.

Adsorption innebär att man samlar upp svavelväte genom att koncentrera det på ytan av ett fast ämne. Oftast används granulära material baserade på aktivt kol eller järnoxid i adsorptionsprocessen. Den stora specifika ytarean som är karakteristisk för korn bidrar till maximal retention av svavelmolekyler.

Alla blå bränslereningsmetoder är indelade i sorption och katalytisk. Rengöringsutrustningen är fokuserad på funktionsprincipen för en viss teknik. Det finns dock installationer som kombinerar flera metoder, vilket resulterar i en omfattande rengöring.

Absorptionstekniken skiljer sig genom att gasformiga svavelväteföroreningar löses i den aktiva flytande substansen. Som ett resultat passerar gasformiga föroreningar in i vätskefasen. Sedan avlägsnas de isolerade skadliga komponenterna genom strippning, annars desorption, genom denna metod elimineras de från den reaktiva vätskan.

Trots att adsorptionsteknologi hänvisar till "torra processer" och möjliggör finrening av blått bränsle, används absorption oftare för att avlägsna föroreningar från naturgas. Insamling och eliminering av vätesulfidföreningar med flytande absorbenter är mer lönsamt och ändamålsenligt.

Den mest populära typen av adsorberare är aktivt kol, som används i form av kapslar eller korn. Ytan på varje element "absorberar" svavelväte och andra organiska inneslutningar

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

• Kemisk. Tillverkad med lösningsmedel som lätt reagerar med vätesulfid sura föroreningar. Etanolaminer eller alkanolaminer har den högsta absorptionsförmågan bland kemiska sorbenter.
• Fysisk. De utförs genom att fysiskt lösa svavelvätegas i en vätskeabsorbator. Ju högre partialtrycket är för den gasformiga föroreningen, desto snabbare sker upplösningsprocessen. Metanol, propylenkarbonat etc. används här som absorbenter.
• Kombinerad. I den blandade versionen av vätesulfidextraktion är båda teknikerna involverade. Huvudarbetet sker genom absorption, och finreningen utförs av adsorbenter.

Under ett halvt sekel har den mest populära och populära tekniken för att separera och avlägsna svavelväte och kolsyra från naturliga bränslen varit kemisk gasrening med användning av en aminsorbent som används i form av en vattenlösning.

Sorptionsmetoder för att rena naturliga bränslen är baserade på förmågan hos fasta och flytande ämnen att reagera med vätesulfid och andra organiska föroreningar och därigenom frigöra dem från gassammansättningen

Aminteknik är mer lämpad för bearbetning av stora volymer gas eftersom:

• Ingen brist. Reagenser kan alltid köpas i den volym som krävs för rengöring.
• Acceptabel absorption. Aminer kännetecknas av hög absorptionsförmåga. Av alla ämnen som används är det bara de som kan ta bort 99,9 % av svavelväte från gas.
• Prioriterade egenskaper. Vattenhaltiga aminlösningar kännetecknas av den mest acceptabla viskositeten, ångdensiteten, termisk och kemisk stabilitet och låg värmekapacitet. Deras egenskaper säkerställer det bästa förloppet av absorptionsprocessen.
• Ingen toxicitet av reaktiva ämnen. Detta är ett viktigt argument som övertygar en att ta till aminmetoden.
• Selektivitet. Kvalitet som krävs för selektiv absorption. Det ger möjligheten att sekventiellt utföra de nödvändiga reaktionerna i den ordning som krävs för det optimala resultatet.

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

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

Naturligtvis idealiska absorbenter som uppfyller alla rengöringskrav innan leverans till systemet gasuppvärmning och leverans av annan utrustning finns ännu inte. Varje lösningsmedel har vissa fördelar tillsammans med nackdelar. När du väljer ett reaktivt ämne, bestäm helt enkelt det lämpligaste bland ett antal föreslagna.

Funktionsprincip för en typisk installation

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

Den första nackdelen elimineras genom tvättning, vilket resulterar i att aminångorna delvis absorberas. Den andra påträffas sällan under bearbetning av fältgaser.

Koncentrationen av en vattenlösning av monoetanolamin väljs experimentellt och baserat på den forskning som utförs används den för att rena gas från ett specifikt område. Valet av procentandelen av reagenset tar hänsyn till dess förmåga att motstå de aggressiva effekterna av vätesulfid på metallkomponenterna i systemet.

Typiska absorberande halter ligger typiskt inom området 15 till 20 %. Det händer dock ofta att koncentrationen höjs till 30 % eller sänks till 10 %, beroende på hur hög reningsgraden ska vara. De där. för vilket ändamål, vid uppvärmning eller vid framställning av polymerföreningar, kommer gasen att användas.

Observera att med ökande koncentration av aminföreningar minskar den frätande potentialen för svavelväte. Men vi måste ta hänsyn till att i detta fall ökar förbrukningen av reagenset. Följaktligen ökar kostnaden för renad kommersiell gas.

Reningsanläggningens huvudenhet är en absorbator av plattan eller monterad sort. Detta är en vertikalt orienterad apparat, som liknar ett provrör till utseendet, med munstycken eller plattor placerade inuti. På dess nedre del finns ett inlopp för tillförsel av en orenad gasblandning, på toppen finns ett utlopp till skrubbern.

Om gasen som renas i installationen är under tillräckligt tryck för att reagenset ska passera in i värmeväxlaren och sedan in i strippningskolonnen, sker processen utan medverkan av en pump.Om trycket är för lågt för att processen ska fortsätta, stimulerar pumptekniken utflödet

Gasflödet, efter att ha passerat genom inloppsseparatorn, tvingas in i den nedre delen av absorbatorn. Den passerar sedan genom plattor eller munstycken placerade i mitten av kroppen, på vilka föroreningar avsätts. Munstyckena, helt fuktade med aminlösningen, separeras från varandra med galler för jämn fördelning av reagenset.

Därefter skickas det blå bränslet, rensat från föroreningar, till skrubbern. Denna enhet kan anslutas i bearbetningskretsen efter absorbatorn eller placeras i dess övre del.

Den förbrukade lösningen rinner ner genom absorbatorns väggar och skickas till en strippningskolonn - en stripper med en panna. Där rengörs lösningen från absorberade föroreningar genom ångor som frigörs när vatten kokas för att kunna återföras till installationen.

Regenererad, d.v.s. befriad från vätesulfidföreningar flyter 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 för fullständig kylning och kondensering av ångan.

Den kylda absorberande lösningen matas tillbaka in i absorbatorn. Så här cirkulerar reagenset genom hela installationen. Dess ångor kyls också och rensas från sura föroreningar, varefter de fyller på reagensförrådet.

Oftast används system med monoetanolamin och dietanolamin vid gasrening. Dessa reagenser gör det möjligt att extrahera inte bara vätesulfid, utan även koldioxid från blått bränsle.

Om det är nödvändigt att samtidigt avlägsna CO från gasen som bearbetas₂ och H₂S, tvåstegsrengöring utförs.Det består av att använda två lösningar som skiljer sig i koncentration. Detta alternativ är mer ekonomiskt än enstegsrengöring.

Först rengörs gasformigt bränsle med en stark sammansättning innehållande ett reagens 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 finrengöring med minimal lösningsförbrukning och rimlig användning av den alstrade värmen.

Fyra alternativ för rengöring av alkonolamin

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

Utformningen av installationer och tekniker för att rena naturgas med alkanolaminer skiljer sig huvudsakligen i metoden för att tillföra det absorberande ämnet. Oftast används fyra huvudmetoder vid gasrening med denna typ av aminer.

Första sättet. Förbestämmer tillförseln av den aktiva lösningen i en ström ovanifrån. Hela volymen av absorbent riktas till installationens övre platta. Rengöringsprocessen sker vid en temperaturbakgrund som inte är högre än 40ºС.

Den enklaste rengöringsmetoden innebär att den aktiva lösningen tillförs i en ström. Denna teknik används om mängden föroreningar i gasen är obetydlig

Denna teknik används vanligtvis för mindre kontaminering med vätesulfidföreningar och koldioxid. Den totala termiska effekten för att producera kommersiell gas är som regel låg.

Andra sättet. Detta rengöringsalternativ används när det finns en hög halt av vätesulfidföreningar i gasformigt bränsle.

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

Aminlösningen rinner ner i brickorna och möter de stigande gasflödena, som tvingas upp på den nedre brickan på den absorberande enheten. Innan tillförseln värms lösningen upp till högst 40ºC, men under gasens växelverkan med aminen stiger temperaturen avsevärt.

För att förhindra en minskning av rengöringseffektiviteten på grund av en ökning av temperaturen, avlägsnas överskottsvärme tillsammans med avfallslösningen mättad med vätesulfid. Och på toppen av installationen kyls flödet för att extrahera de kvarvarande sura komponenterna tillsammans med kondensat.

Den andra och tredje av de beskrivna metoderna förutbestämmer tillförseln av den absorberande lösningen i två strömmar. I det första fallet tillförs reagenset vid samma temperatur, i det andra - vid en annan temperatur.

Detta är en ekonomisk metod som minskar förbrukningen av både energi och aktiv lösning. Ytterligare uppvärmning utförs inte i något skede. I sin tekniska essens är det en tvånivårening, som ger möjlighet att förbereda kommersiell gas för leverans till rörledningen med minimala förluster.

Tredje vägen. Det handlar om att tillföra absorbatorn till rengöringsanläggningen i två strömmar med olika temperaturer. Metoden används om rågasen förutom svavelväte och koldioxid även innehåller CS₂och COS.

Den dominerande delen av absorbatorn, cirka 70-75%, värms upp till 60-70ºС, och den återstående delen endast till 40ºС. Flöden matas in i absorbatorn på samma sätt som i det ovan beskrivna fallet: uppifrån och in i mitten.

Bildandet av en högtemperaturzon gör det möjligt att snabbt och effektivt avlägsna organiska föroreningar från gasmassan i botten av reningskolonnen. Och på toppen fälls koldioxid och vätesulfid ut av en amin vid standardtemperatur.

Fjärde metoden. Denna teknologi förutbestämmer tillförseln av en vattenhaltig aminlösning i två strömmar med olika grader av regenerering. Det vill säga, en levereras i en oraffinerad form, innehållande vätesulfidinneslutningar, den andra - utan dem.

Den första bäcken kan inte kallas helt förorenad. Den innehåller endast delvis sura komponenter, eftersom en del av dem tas bort under kylning till +50º/+60ºC i värmeväxlaren. Detta lösningsflöde tas från det nedre strippermunstycket, kyls och riktas till den mellersta delen av kolonnen.

Om det finns ett betydande innehåll av svavelväte och koldioxidkomponenter i gasformigt bränsle, utförs rengöring med två strömmar av lösning med olika grad av regenerering

Endast den del av lösningen som pumpas in i den övre delen av installationen genomgår en djuprengöring. Temperaturen på denna ström överstiger vanligtvis inte 50ºС. Här utförs finrening av gasformigt bränsle. Detta schema låter dig minska kostnaderna med minst 10 % genom att minska ångförbrukningen.

Det är tydligt att rengöringsmetoden väljs utifrån förekomsten av organiska föroreningar och ekonomisk genomförbarhet. I vilket fall som helst tillåter mångfalden av tekniker dig att välja det bästa alternativet. På samma amingasreningsverk är det möjligt att variera graden av rening, erhålla blått bränsle med det som krävs för arbete gaspannor, kaminer, värmare egenskaper.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Följande video kommer att introducera dig till detaljerna för att utvinna svavelväte från tillhörande gas som produceras tillsammans med olja av en oljekälla:

Videon kommer att presentera installationen för att rena blått bränsle från svavelväte för att producera elementärt svavel för vidare bearbetning:

Författaren till den här videon kommer att berätta hur man blir av med svavelväte från biogas hemma:

Valet av gasreningsmetod är först och främst inriktat på att lösa ett specifikt problem. Utövaren har två alternativ: följ ett beprövat schema eller föredrar något nytt. Huvudriktlinjen bör dock fortfarande vara ekonomisk genomförbarhet samtidigt som kvaliteten bibehålls och den erforderliga bearbetningsgraden erhålls.