Amingáz tisztítása kénhidrogénből: elv, hatékony lehetőségek és üzemi diagramok

A mezőkről kitermelt földgáz a fogyasztókhoz csővezetéken történő eljuttatásra különböző arányban tartalmaz kénvegyületeket.Ha nem szabadul meg tőlük, az agresszív anyagok tönkreteszik a csővezetéket, és használhatatlanná teszik a szerelvényeket. Ezenkívül a szennyezett kék üzemanyag elégetésekor méreganyagok szabadulnak fel.

A negatív következmények elkerülése érdekében amingázt hidrogén-szulfidból tisztítanak. Ez a legegyszerűbb és legolcsóbb módja a káros összetevők és a fosszilis tüzelőanyagok elkülönítésének. Elmondjuk, hogyan történik a kénzárványok szétválasztása, hogyan tervezték és működik a tisztítóberendezés.

A fosszilis tüzelőanyagok tisztításának célja

A gáz a legnépszerűbb üzemanyagfajta. A legmegfizethetőbb áron vonzza, és a legkevesebb környezeti kárt okoz. A tagadhatatlan előnyök közé tartozik az égési folyamat egyszerű szabályozása és a hőenergia előállítása során az üzemanyag-feldolgozás minden szakaszának biztosíthatósága.

A földgáz halmazállapotú ásványt azonban nem bányászják tiszta formában, mert A gázkitermeléssel egyidejűleg a kapcsolódó szerves vegyületeket kiszivattyúzzák a kútból. Közülük a legelterjedtebb a hidrogén-szulfid, melynek tartalma lelőhelytől függően tizedtől tíz százalékig vagy még ennél is több.

A hidrogén-szulfid mérgező, veszélyes a környezetre és káros a gázfeldolgozásban használt katalizátorokra. Mint már említettük, ez a szerves vegyület rendkívül agresszív acélcsövekkel és fémszelepekkel szemben.

Természetes, hogy korrodálják a magánrendszert és fő gázvezeték, a hidrogén-szulfid a kék üzemanyag szivárgásához és az ezzel kapcsolatos rendkívül negatív, kockázatos helyzetekhez vezet. A fogyasztó védelme érdekében az egészségre ártalmas vegyületeket eltávolítják a gáznemű tüzelőanyagból, mielőtt a csővezetékbe kerül.

A szabványok szerint a csövön szállított gázban a hidrogén-szulfid vegyületek mennyisége nem haladhatja meg a 0,02 g/m³-t. Valójában azonban sokkal több van belőlük. A GOST 5542-2014 által szabályozott érték elérése érdekében tisztításra van szükség.

A hidrogén-szulfid elválasztásának meglévő módszerei

Az egyéb szennyeződések között túlsúlyban lévő hidrogén-szulfidon kívül a kék üzemanyag más káros vegyületeket is tartalmazhat. Szén-dioxid, könnyű merkaptánok és szén-szulfid találhatók benne. De mindig maga a hidrogén-szulfid lesz túlsúlyban.

Érdemes megjegyezni, hogy a tisztított gáz-halmazállapotú tüzelőanyagban kis mennyiségű kénvegyület elfogadható. A fajlagos tűrésérték a gáz előállításának céljától függ.Például etilén-oxid előállításához a kénszennyeződések teljes mennyiségének 0,0001 mg/m³-nél kisebbnek kell lennie.

A tisztítási módszer kiválasztása a kívánt eredmény alapján történik.

Az összes jelenleg létező módszer két csoportra osztható:

• Szorptív. Ezek magukban foglalják a hidrogén-szulfid vegyületek szilárd (adszorpciós) vagy folyékony (abszorpciós) reagens általi abszorpcióját, majd a kén vagy származékainak felszabadulását. Ezt követően a gázból leválasztott káros szennyeződéseket ártalmatlanítják vagy feldolgozzák.
• Katalitikus. A hidrogén-szulfid oxidációjából vagy redukciójából állnak, elemi kénné alakítva. Az eljárást katalizátorok jelenlétében hajtják végre - olyan anyagok, amelyek stimulálják a kémiai reakció lefolyását.

Az adszorpció magában foglalja a hidrogén-szulfid összegyűjtését a szilárd anyag felületére történő koncentrálással. Az adszorpciós folyamatban leggyakrabban aktív szén vagy vas-oxid alapú szemcsés anyagokat használnak. A szemcsékre jellemző nagy fajlagos felület hozzájárul a kénmolekulák maximális visszatartásához.

Az összes kék üzemanyag tisztítási módszer szorpcióra és katalitikusra van felosztva. A tisztítóberendezés egy bizonyos technológia működési elvére összpontosít. Vannak azonban olyan telepítések, amelyek több módszert kombinálnak, ami átfogó tisztítást eredményez.

Az abszorpciós technológia abban különbözik, hogy a gáz halmazállapotú hidrogén-szulfid szennyeződéseket feloldják a folyékony hatóanyagban. Ennek eredményeként a gáznemű szennyező anyagok a folyékony fázisba kerülnek. Ezután az izolált káros komponenseket sztrippeléssel, egyébként deszorpcióval távolítják el, ezzel a módszerrel eltávolítják a reaktív folyadékból.

Annak ellenére, hogy az adszorpciós technológia „száraz eljárásokra” utal, és lehetővé teszi a kék üzemanyag finom tisztítását, az abszorpciót gyakrabban használják a szennyeződések eltávolítására a földgázból. A hidrogén-szulfid vegyületek folyékony abszorbensekkel történő összegyűjtése és eltávolítása jövedelmezőbb és célszerűbb.

Az adszorberek legnépszerűbb típusa az aktív szén, amelyet kapszulák vagy szemek formájában használnak. Az egyes elemek felülete „elnyeli” a hidrogén-szulfidot és más szerves zárványokat

A gáztisztításban használt abszorpciós módszereket a következő három csoportba soroljuk:

• Kémiai. Olyan oldószerek felhasználásával készült, amelyek könnyen reagálnak hidrogén-szulfidos savas szennyező anyagokkal. A kémiai szorbensek közül az etanol-aminok vagy alkanol-aminok rendelkeznek a legnagyobb abszorpciós kapacitással.
• Fizikai. Ezeket a hidrogén-szulfid gáz folyadékabszorberben való fizikai feloldásával hajtják végre. Ráadásul minél nagyobb a gáznemű szennyező anyag parciális nyomása, annál gyorsabban megy végbe az oldódási folyamat. Itt abszorberként metanolt, propilén-karbonátot stb.
• Kombinált. A hidrogén-szulfidos extrakció vegyes változatában mindkét technológia részt vesz. A fő munkát abszorpció, a finom tisztítást adszorbensek végzik.

Fél évszázada a legnépszerűbb és legnépszerűbb technológia a hidrogén-szulfid és a szénsav természetes tüzelőanyagból történő leválasztására és eltávolítására a kémiai gáztisztítás, vizes oldat formájában használt aminszorbenssel.

A természetes tüzelőanyagok tisztítására szolgáló szorpciós módszerek a szilárd és folyékony anyagok azon képességén alapulnak, hogy reakcióba lépnek hidrogén-szulfiddal és más szerves szennyeződésekkel, ezáltal kiszabadítják őket a gázösszetételből.

Az amin technológia alkalmasabb nagy mennyiségű gáz feldolgozására, mivel:

• Nincs hiány. A reagensek mindig a tisztításhoz szükséges mennyiségben vásárolhatók meg.
• Elfogadható felszívódás. Az aminokat nagy abszorpciós kapacitás jellemzi. Az összes felhasznált anyag közül csak ezek képesek a hidrogén-szulfid 99,9%-át eltávolítani a gázból.
• Elsőbbségi jellemzők. A vizes amin oldatokat a leginkább elfogadható viszkozitás, gőzsűrűség, termikus és kémiai stabilitás, valamint alacsony hőkapacitás jellemzi. Jellemzőik biztosítják az abszorpciós folyamat legjobb lefolyását.
• A reaktív anyagoknak nincs toxicitása. Ez egy fontos érv, amely meggyőzi az embert, hogy folyamodjon az amin módszerhez.
• Szelektivitás. A szelektív felszívódáshoz szükséges minőség. Lehetővé teszi a szükséges reakciók egymás utáni végrehajtását az optimális eredmény eléréséhez szükséges sorrendben.

A gáz hidrogén-szulfidból és szén-dioxidból történő tisztítására szolgáló kémiai módszerekben használt etanol-aminok közé tartoznak a monoetanol-aminok (MEA), a dietanol-aminok (DEA) és a trietanol-aminok (TEA). Ezenkívül a mono- és di- előtagú anyagokat eltávolítják a gázból és a H-ból₂S és CO₂. De a harmadik lehetőség csak a hidrogén-szulfid eltávolítását segíti elő.

A kék üzemanyag szelektív tisztítása során metil-dietanol-aminokat (MDEA), diglikolaminokat (DGA) és diizopropanolamint (DIPA) használnak. A szelektív abszorbenseket főleg külföldön használják.

Természetesen ideális abszorbensek, amelyek minden tisztítási követelményt kielégítenek a rendszerbe szállítás előtt gázfűtés és egyéb berendezések szállítása még nem létezik. Mindegyik oldószernek vannak előnyei és hátrányai. A reaktív anyag kiválasztásakor egyszerűen válassza ki a legmegfelelőbbet a számos javasolt anyag közül.

Egy tipikus telepítés működési elve

Maximális abszorpciós kapacitás H-hoz viszonyítva₂S-t monoetanol-amin oldat jellemzi. Ennek a reagensnek azonban van néhány jelentős hátránya. Meglehetősen magas nyomás jellemzi, és az amingáz-tisztító egység működése során szén-szulfiddal visszafordíthatatlan vegyületeket képes létrehozni.

Az első hátrányt kiküszöböli a mosás, melynek eredményeként az amingőzök részben felszívódnak. A másodikkal ritkán találkozunk a terepi gázok feldolgozása során.

A monoetanol-amin vizes oldatának koncentrációját kísérleti úton választják meg, és az elvégzett kutatások alapján egy meghatározott mezőből származó gáz tisztítására használják. A reagens százalékos arányának megválasztásakor figyelembe veszik a reagens azon képességét, hogy ellenálljon a hidrogén-szulfid agresszív hatásának a rendszer fémkomponenseire.

A jellemző abszorbens tartalom jellemzően 15-20%. Gyakran előfordul azonban, hogy a koncentrációt 30%-ra növelik vagy 10%-ra csökkentik attól függően, hogy milyen magas legyen a tisztítási fok. Azok. milyen célra, fűtésnél vagy polimer vegyületek előállításánál használják fel a gázt.

Vegye figyelembe, hogy az aminvegyületek növekvő koncentrációjával a hidrogén-szulfid korrozív potenciálja csökken. De figyelembe kell venni, hogy ebben az esetben a reagens fogyasztása nő. Következésképpen a tisztított kereskedelmi gáz költsége nő.

A tisztítóberendezés fő egysége a lemezes vagy szerelt fajta abszorbere. Ez egy függőlegesen elhelyezett, kémcsőre hasonlító berendezés, benne fúvókákkal vagy lemezekkel. Alsó részén van egy bemenet a tisztítatlan gázkeverék betáplálására, a tetején pedig a gázmosó kimenete.

Ha a berendezésben a tisztított gáz nyomása elegendő ahhoz, hogy a reagens bejusson a hőcserélőbe, majd a sztrippelő oszlopba, akkor a folyamat szivattyú közreműködése nélkül megy végbe.Ha a nyomás túl alacsony a folyamat folytatásához, a szivattyúzási technológia serkenti a kiáramlást

A gázáram, miután áthaladt a bemeneti szeparátoron, az abszorber alsó szakaszába kényszerül. Ezután a test közepén elhelyezett lemezeken vagy fúvókákon halad át, amelyeken szennyeződések rakódnak le. Az aminoldattal teljesen átnedvesített fúvókákat rácsok választják el egymástól a reagens egyenletes eloszlása ​​érdekében.

Ezután a szennyeződésektől megtisztított kék üzemanyagot a gázmosóba küldik. Ez az eszköz csatlakoztatható a feldolgozó áramkörbe az abszorber után, vagy elhelyezhető annak felső részében.

Az elhasznált oldat lefolyik az abszorber falain, és egy sztrippelő oszlopba kerül - egy kazánnal ellátott sztripperbe. Ott az oldatot a víz forralásakor felszabaduló gőzök megtisztítják a felszívódott szennyeződésektől, hogy visszakerüljenek a berendezésbe.

Regenerált, azaz. hidrogén-szulfid vegyületektől megszabadítva az oldat a hőcserélőbe áramlik. Ebben a folyadékot lehűtik a szennyezett oldat következő részébe történő hőátvitel során, majd a hűtőbe szivattyúzzák a gőz teljes lehűléséhez és kondenzációjához.

A lehűtött abszorbens oldatot visszavezetjük az abszorberbe. Így kering a reagens a telepítés során. Gőzeit is lehűtik és megtisztítják a savas szennyeződésektől, majd feltöltik a reagenskészletet.

A gáztisztítás során leggyakrabban monoetanol-aminnal és dietanol-aminnal készült sémákat használnak. Ezek a reagensek nemcsak hidrogén-szulfidot, hanem szén-dioxidot is lehetővé teszik a kék üzemanyagból.

Ha egyidejűleg el kell távolítani a CO-t a feldolgozott gázból₂ és H₂S, kétlépcsős tisztítást végeznek.Ez két különböző koncentrációjú oldat felhasználásából áll. Ez a lehetőség gazdaságosabb, mint az egylépéses tisztítás.

Először a gáznemű tüzelőanyagot erős összetétellel tisztítják, amely 25-35% reagenst tartalmaz. Ezután a gázt gyenge vizes oldattal kezeljük, amelyben a hatóanyag csak 5-12%. Ennek eredményeként a durva és finom tisztítás is minimális oldatfelhasználással és a keletkező hő ésszerű felhasználásával történik.

Négy alkoholos tisztítási lehetőség

Az alkohol-aminok vagy amino-alkoholok olyan anyagok, amelyek nemcsak amincsoportot, hanem hidroxicsoportot is tartalmaznak.

A földgáz alkanol-aminokkal történő tisztítására szolgáló berendezések és technológiák kialakítása főként az abszorbens anyag adagolásának módjában tér el. Leggyakrabban négy fő módszert alkalmaznak az ilyen típusú aminok felhasználásával végzett gáztisztításban.

Első út. Előre meghatározza az aktív oldat adagolását egy áramban felülről. Az abszorbens teljes mennyisége a berendezés felső lapjára van irányítva. A tisztítási folyamat 40ºС-nál nem magasabb hőmérsékleti háttérnél történik.

A legegyszerűbb tisztítási módszer az aktív oldat egy áramlásban történő adagolása. Ezt a technikát akkor alkalmazzák, ha a gázban a szennyeződések mennyisége jelentéktelen

Ezt a technikát általában hidrogén-szulfid vegyületekkel és szén-dioxiddal történő kisebb szennyeződéseknél alkalmazzák. A kereskedelmi gáz előállításának teljes hőhatása általában alacsony.

Második út. Ez a tisztítási lehetőség akkor használatos, ha a gáz-halmazállapotú tüzelőanyagban magas a hidrogén-szulfid vegyület.

Ebben az esetben a reagens oldatot két áramban adagoljuk. Az elsőt, amelynek térfogata a teljes tömeg körülbelül 65-75% -a, a telepítés közepére küldik, a másodikat felülről táplálják.

Az aminoldat lefolyik a tálcákon, és találkozik a felszálló gázáramokkal, amelyek az abszorbens egység alsó tálcájára kényszerülnek. Bevezetés előtt az oldatot legfeljebb 40 °C-ra melegítjük, de a gáz és az amin kölcsönhatása során a hőmérséklet jelentősen megemelkedik.

Annak érdekében, hogy a tisztítási hatékonyság ne csökkenjen a hőmérséklet emelkedése miatt, a felesleges hőt a hidrogén-szulfiddal telített hulladékoldattal együtt eltávolítják. A berendezés tetején pedig az áramlást lehűtik, hogy a maradék savas komponenseket a kondenzátummal együtt kivonják.

A leírt módszerek közül a második és a harmadik előre meghatározza az abszorbens oldat két áramban történő adagolását. Az első esetben a reagenst ugyanazon a hőmérsékleten, a másodikban - eltérő hőmérsékleten szállítják.

Ez egy gazdaságos módszer, amely csökkenti mind az energia, mind az aktív megoldás fogyasztását. További fűtés egyik szakaszban sem történik. Technológiai lényegét tekintve kétszintű tisztításról van szó, amely lehetőséget ad a kereskedelmi gáz előkészítésére a vezetékes szállításra minimális veszteséggel.

Harmadik út. Ez magában foglalja az abszorbernek a tisztítóberendezésbe történő bejuttatását két különböző hőmérsékletű áramban. A módszert akkor alkalmazzuk, ha a nyersgáz a hidrogén-szulfidon és a szén-dioxidon kívül CS-t is tartalmaz₂és COS.

Az abszorber túlnyomó része, körülbelül 70-75%, 60-70 ° C-ra melegszik fel, a fennmaradó része pedig csak 40 ° C-ra. Az áramlásokat ugyanúgy vezetik be az abszorberbe, mint a fent leírt esetben: felülről és középre.

A magas hőmérsékletű zóna kialakítása lehetővé teszi a szerves szennyeződések gyors és hatékony eltávolítását a tisztítóoszlop alján lévő gázmasszából. A tetején pedig a szén-dioxidot és a hidrogén-szulfidot egy amin választja ki standard hőmérsékleten.

Negyedik módszer. Ez a technológia előre meghatározza a vizes aminoldat adagolását két, különböző regenerációs fokú áramban. Vagyis az egyiket finomítatlan formában szállítják, amely hidrogén-szulfid zárványokat tartalmaz, a második - ezek nélkül.

Az első patak nem nevezhető teljesen szennyezettnek. Savas komponenseket csak részben tartalmaz, mert ezek egy része a hőcserélőben +50º/+60ºC-ra történő hűtés során távozik. Ezt az oldatáramot az alsó sztrippelő fúvókából veszik, lehűtik és az oszlop középső részébe irányítják.

Ha a gáz-halmazállapotú tüzelőanyagban jelentős mennyiségű hidrogén-szulfid és szén-dioxid komponens van, a tisztítást két különböző regenerációs fokú oldatárammal végezzük.

Csak az oldat azon része esik át mélytisztításon, amelyet a berendezés felső szektorába pumpálnak. Ennek a pataknak a hőmérséklete általában nem haladja meg az 50ºС-ot. Itt a gáznemű tüzelőanyag finom tisztítását végzik el. Ez a rendszer lehetővé teszi a költségek legalább 10%-os csökkentését a gőzfogyasztás csökkentésével.

Nyilvánvaló, hogy a tisztítási módszert a szerves szennyeződések jelenléte és a gazdasági megvalósíthatóság alapján választják ki. Mindenesetre a technológiák sokfélesége lehetővé teszi a legjobb megoldás kiválasztását. Ugyanazon amingáz-kezelő telepen lehetőség van a tisztítás mértékének változtatására, a munkához szükséges kék tüzelőanyaghoz. gázkazánok, kályhák, fűtőtestek jellemzői.

Következtetések és hasznos videó a témában

A következő videó bemutatja a hidrogén-szulfid kinyerésének sajátosságait az olajjal együtt egy olajkútban előállított kapcsolódó gázból:

A videó bemutatja a kék tüzelőanyag hidrogén-szulfidból történő tisztítását, hogy elemi ként állítsanak elő a további feldolgozáshoz:

A videó szerzője elmondja, hogyan lehet otthon megszabadulni a hidrogén-szulfidtól a biogázból:

A gáztisztítási módszer kiválasztása mindenekelőtt egy konkrét probléma megoldására irányul. Az előadónak két lehetősége van: egy bevált sémát követ, vagy valami újat részesít előnyben. A fő irányvonal azonban továbbra is a gazdasági megvalósíthatóság legyen a minőség megőrzése és a szükséges feldolgozási fok elérése mellett.