Amingassrensing fra hydrogensulfid: prinsipp, effektive alternativer og anleggsdiagrammer

Naturgass utvunnet fra felt for levering til forbrukere via rørledninger inneholder svovelforbindelser i ulike proporsjoner.Hvis du ikke blir kvitt dem, vil aggressive stoffer ødelegge rørledningen og gjøre beslagene ubrukelige. I tillegg, når forurenset blått drivstoff brennes, frigjøres giftstoffer.

For å unngå negative konsekvenser utføres amingassrensing fra hydrogensulfid. Dette er den enkleste og rimeligste måten å skille skadelige komponenter fra fossilt brensel på. Vi vil fortelle deg hvordan prosessen med separasjon av svovelinneslutninger skjer, hvordan renseanlegget er designet og fungerer.

Formål med opprydding av fossilt brensel

Gass er den mest populære drivstofftypen. Det tiltrekker seg med den rimeligste prisen og forårsaker minst mulig skade på miljøsituasjonen. De ubestridelige fordelene inkluderer den enkle kontrollen av forbrenningsprosessen og muligheten til å sikre alle stadier av drivstoffbehandlingen under produksjonen av termisk energi.

Det naturgassformige mineralet blir imidlertid ikke utvunnet i sin rene form, fordi Samtidig med gassutvinning pumpes tilhørende organiske forbindelser ut fra brønnen. Den vanligste av dem er hydrogensulfid, hvis innhold varierer fra tideler til ti prosent eller mer, avhengig av forekomsten.

Hydrogensulfid er giftig, skadelig for miljøet og skadelig for katalysatorer som brukes i gassbehandling. Som vi allerede har bemerket, er denne organiske forbindelsen ekstremt aggressiv mot stålrør og metallventiler.

Naturligvis korroderer det private systemet og hovedgassrørledningen, fører hydrogensulfid til lekkasjer av blått drivstoff og ekstremt negative, risikable situasjoner forbundet med dette faktum. For å beskytte forbrukeren fjernes helseskadelige forbindelser fra det gassformige drivstoffet før det leveres til rørledningen.

I henhold til standardene kan hydrogensulfidforbindelser i gass som transporteres gjennom rør ikke overstige 0,02 g/m³. Imidlertid er det faktisk mye flere av dem. For å oppnå verdien regulert av GOST 5542-2014, er rengjøring nødvendig.

Eksisterende metoder for hydrogensulfidseparasjon

I tillegg til hydrogensulfid, som dominerer blant andre urenheter, kan blått drivstoff også inneholde andre skadelige forbindelser. Karbondioksid, lette merkaptaner og karbonsulfid kan finnes i den. Men hydrogensulfid i seg selv vil alltid dominere.

Det er verdt å merke seg at noe mindre innhold av svovelforbindelser i renset gassformig drivstoff er akseptabelt. Det spesifikke toleransetallet avhenger av formålene gassen produseres for.For eksempel, for å produsere etylenoksid, må det totale innholdet av svovelurenheter være mindre enn 0,0001 mg/m³.

Rengjøringsmetoden velges ut fra ønsket resultat.

Alle eksisterende metoder er delt inn i to grupper:

• Sorptiv. De involverer absorpsjon av hydrogensulfidforbindelser av en fast (adsorpsjon) eller flytende (absorpsjon) reagens med påfølgende frigjøring av svovel eller dets derivater. Deretter blir de skadelige urenhetene skilt fra gassen deponert eller behandlet.
• Katalytisk. De består av oksidasjon eller reduksjon av hydrogensulfid, omdanner det til elementært svovel. Prosessen utføres i nærvær av katalysatorer - stoffer som stimulerer løpet av en kjemisk reaksjon.

Adsorpsjon innebærer å samle hydrogensulfid ved å konsentrere det på overflaten av et fast stoff. Oftest brukes granulære materialer basert på aktivert karbon eller jernoksid i adsorpsjonsprosessen. Det store spesifikke overflatearealet som er karakteristisk for korn bidrar til maksimal retensjon av svovelmolekyler.

Alle blå drivstoffrensingsmetoder er delt inn i sorpsjon og katalytisk. Rengjøringsutstyret er fokusert på driftsprinsippet til en viss teknologi. Det finnes imidlertid installasjoner som kombinerer flere metoder, noe som resulterer i omfattende rengjøring.

Absorpsjonsteknologi skiller seg ved at gassformige hydrogensulfid-urenheter er oppløst i det aktive flytende stoffet. Som et resultat går gassformige forurensninger inn i væskefasen. Deretter fjernes de isolerte skadelige komponentene ved stripping, ellers desorpsjon, ved denne metoden fjernes de fra den reaktive væsken.

Til tross for at adsorpsjonsteknologi refererer til "tørre prosesser" og tillater finrensing av blått drivstoff, brukes absorpsjon oftere for å fjerne forurensninger fra naturgass. Innsamling og eliminering av hydrogensulfidforbindelser ved bruk av flytende absorbenter er mer lønnsomt og hensiktsmessig.

Den mest populære typen adsorber er aktivert karbon, brukt i form av kapsler eller korn. Overflaten til hvert element "absorberer" hydrogensulfid og andre organiske inneslutninger

Absorpsjonsmetoder som brukes i gassrensing er delt inn i følgende tre grupper:

• Kjemisk. Produsert ved bruk av løsemidler som lett reagerer med hydrogensulfid, sure forurensninger. Etanolaminer eller alkanolaminer har den høyeste absorpsjonskapasiteten blant kjemiske sorbenter.
• Fysisk. De utføres ved å fysisk oppløse hydrogensulfidgass i en væskeabsorber. Dessuten, jo høyere partialtrykket til den gassformige forurensningen er, desto raskere skjer oppløsningsprosessen. Metanol, propylenkarbonat etc. brukes her som absorbere.
• Kombinert. I den blandede versjonen av hydrogensulfidekstraksjon er begge teknologiene involvert. Hovedarbeidet gjøres ved absorpsjon, og finrensing utføres av adsorbenter.

I et halvt århundre har den mest populære og populære teknologien for å separere og fjerne hydrogensulfid og karbonsyre fra naturlig brensel vært kjemisk gassrensing ved bruk av en aminsorbent brukt i form av en vandig løsning.

Sorpsjonsmetoder for rensing av naturlig brensel er basert på evnen til faste og flytende stoffer til å reagere med hydrogensulfid og andre organiske urenheter, og dermed frigjøre dem fra gasssammensetningen

Aminteknologi er mer egnet for behandling av store mengder gass fordi:

• Ingen mangel. Reagenser kan alltid kjøpes i det volum som kreves for rengjøring.
• Akseptabel absorpsjon. Aminer er preget av høy absorpsjonsevne. Av alle stoffene som brukes, er det bare de som er i stand til å fjerne 99,9 % av hydrogensulfid fra gass.
• Prioriterte egenskaper. Vandige aminløsninger er preget av den mest akseptable viskositeten, damptettheten, termisk og kjemisk stabilitet og lav varmekapasitet. Deres egenskaper sikrer det beste forløpet av absorpsjonsprosessen.
• Ingen toksisitet av reaktive stoffer. Dette er et viktig argument som overbeviser en til å ty til aminmetoden.
• Selektivitet. Kvalitet som kreves for selektiv absorpsjon. Det gir muligheten til å sekvensielt utføre de nødvendige reaksjonene i den rekkefølgen som kreves for det optimale resultatet.

Etanolaminer som brukes i kjemiske metoder for å rense gass fra hydrogensulfid og karbondioksid inkluderer monoetanolaminer (MEA), dietanolaminer (DEA) og trietanolaminer (TEA). Dessuten fjernes stoffer med prefiksene mono- og di- fra gassen og H₂S og CO₂. Men det tredje alternativet bidrar til å fjerne bare hydrogensulfid.

Når du utfører selektiv rengjøring av blått drivstoff, brukes metyldietanolaminer (MDEA), diglykolaminer (DGA) og diisopropanolaminer (DIPA). Selektive absorbenter brukes hovedsakelig i utlandet.

Naturligvis ideelle absorbenter som tilfredsstiller alle rengjøringskrav før levering til systemet gass ​​oppvarming og forsyning av annet utstyr eksisterer ennå ikke. Hvert løsemiddel har noen fordeler sammen med ulemper. Når du velger et reaktivt stoff, må du ganske enkelt bestemme den mest egnede blant en rekke foreslåtte.

Driftsprinsipp for en typisk installasjon

Maksimal absorpsjonskapasitet i forhold til H₂S er karakterisert ved en løsning av monoetanolamin. Imidlertid har denne reagensen et par betydelige ulemper. Det er preget av ganske høyt trykk og evnen til å lage irreversible forbindelser med karbonsulfid under drift av amingassrenseenheten.

Den første ulempen elimineres ved vask, som et resultat av at amindampene blir delvis absorbert. Den andre treffes sjelden under prosessering av feltgasser.

Konsentrasjonen av en vandig løsning av monoetanolamin velges eksperimentelt, og basert på forskningen som er utført, brukes den til å rense gass fra et spesifikt felt. Valget av prosentandelen av reagenset tar hensyn til dens evne til å motstå de aggressive effektene av hydrogensulfid på metallkomponentene i systemet.

Typisk absorberende innhold er typisk i området 15 til 20 %. Imidlertid hender det ofte at konsentrasjonen økes til 30 % eller reduseres til 10 %, avhengig av hvor høy rensegraden skal være. De. til hvilket formål, i oppvarming eller i produksjon av polymerforbindelser, vil gassen bli brukt.

Legg merke til at med økende konsentrasjon av aminforbindelser, reduseres det korrosive potensialet til hydrogensulfid. Men vi må ta hensyn til at i dette tilfellet øker forbruket av reagenset. Følgelig øker kostnadene for renset kommersiell gass.

Hovedenheten til renseanlegget er en absorber av platen eller montert variant. Dette er et vertikalt orientert apparat, som ligner et reagensrør i utseende, med dyser eller plater plassert inni. På den nedre delen er det et innløp for tilførsel av en urenset gassblanding, på toppen er det et utløp til skrubberen.

Hvis gassen som renses i installasjonen er under tilstrekkelig trykk til at reagenset passerer inn i varmeveksleren og deretter inn i strippekolonnen, skjer prosessen uten deltagelse av en pumpe.Hvis trykket er for lavt til at prosessen kan fortsette, stimulerer pumpeteknologi utstrømning

Gassstrømmen, etter å ha passert gjennom innløpsseparatoren, tvinges inn i den nedre delen av absorberen. Den passerer deretter gjennom plater eller dyser plassert i midten av kroppen, hvor forurensninger er avsatt. Dysene, fullstendig fuktet med aminløsningen, er separert fra hverandre med gitter for jevn fordeling av reagenset.

Deretter sendes det blå drivstoffet, renset for forurensninger, til skrubberen. Denne enheten kan kobles til prosesseringskretsen etter absorberen eller plasseres i dens øvre del.

Den brukte løsningen renner nedover veggene til absorberen og sendes til en strippekolonne - en stripper med en kjele. Der renses løsningen for absorberte forurensninger av damper som frigjøres når vann kokes for å returneres tilbake til installasjonen.

Regenerert, dvs. frigjort fra hydrogensulfidforbindelser, strømmer løsningen inn i varmeveksleren. I den avkjøles væsken i prosessen med å overføre varme til neste del av den forurensede løsningen, hvoretter den pumpes inn i kjøleskapet for fullstendig avkjøling og kondensering av dampen.

Den avkjølte absorberende løsningen føres tilbake til absorberen. Slik sirkulerer reagenset gjennom installasjonen. Dens damp blir også avkjølt og renset for sure urenheter, hvoretter de fyller på reagensforsyningen.

Oftest brukes ordninger med monoetanolamin og dietanolamin i gassrensing. Disse reagensene gjør det mulig å utvinne ikke bare hydrogensulfid, men også karbondioksid fra blått drivstoff.

Hvis det er nødvendig å fjerne CO fra gassen som behandles samtidig₂ og H₂S, to-trinns rengjøring utføres.Den består av å bruke to løsninger som er forskjellige i konsentrasjon. Dette alternativet er mer økonomisk enn ett-trinns rengjøring.

Først rengjøres gassformig drivstoff med en sterk sammensetning som inneholder et reagens på 25-35%. Deretter behandles gassen med en svak vandig løsning, der det aktive stoffet bare er 5-12%. Som et resultat utføres både grov- og finrengjøring med minimalt løsningsforbruk og rimelig bruk av den genererte varmen.

Fire alternativer for rengjøring av alconolamin

Alkonolaminer eller aminoalkoholer er stoffer som inneholder ikke bare en amingruppe, men også en hydroksygruppe.

Utformingen av installasjoner og teknologier for rensing av naturgass med alkanolaminer skiller seg hovedsakelig i metoden for tilførsel av det absorberende stoffet. Oftest brukes fire hovedmetoder i gassrensing ved bruk av denne typen aminer.

Første vei. Forhåndsbestemmer tilførselen av den aktive løsningen i én strøm ovenfra. Hele volumet av absorbent er rettet til den øvre platen av installasjonen. Rengjøringsprosessen skjer ved en temperaturbakgrunn på ikke høyere enn 40ºС.

Den enkleste rengjøringsmetoden innebærer å tilføre den aktive løsningen i én strøm. Denne teknikken brukes hvis mengden av urenheter i gassen er ubetydelig

Denne teknikken brukes vanligvis for mindre forurensning med hydrogensulfidforbindelser og karbondioksid. Den totale termiske effekten for produksjon av kommersiell gass er som regel lav.

Andre vei. Dette rensealternativet brukes når det er et høyt innhold av hydrogensulfidforbindelser i gassformig drivstoff.

I dette tilfellet tilføres reagensløsningen i to strømmer. Den første, med et volum på omtrent 65-75% av den totale massen, sendes til midten av installasjonen, den andre leveres ovenfra.

Aminløsningen strømmer nedover brettene og møter de stigende gassstrømmene, som presses inn på den nedre skålen til den absorberende enheten. Før tilførsel oppvarmes løsningen til ikke mer enn 40ºC, men under interaksjonen av gassen med aminet stiger temperaturen betydelig.

For å forhindre en reduksjon i renseeffektivitet på grunn av en økning i temperatur, fjernes overskuddsvarme sammen med avfallsløsningen mettet med hydrogensulfid. Og på toppen av installasjonen avkjøles strømmen for å trekke ut de resterende sure komponentene sammen med kondensat.

Den andre og tredje av de beskrevne metodene forhåndsbestemmer tilførselen av den absorberende løsningen i to strømmer. I det første tilfellet tilføres reagenset ved samme temperatur, i det andre - ved en annen temperatur.

Dette er en økonomisk metode som reduserer forbruket av både energi og aktiv løsning. Tilleggsoppvarming utføres ikke på noe stadium. I sin teknologiske essens er det en to-nivå rensing, som gir mulighet til å klargjøre kommersiell gass for tilførsel til rørledningen med minimale tap.

Tredje vei. Det innebærer å levere absorberen til renseanlegget i to strømmer med forskjellige temperaturer. Metoden brukes dersom rågassen i tillegg til hydrogensulfid og karbondioksid også inneholder CS₂og COS.

Den dominerende delen av absorberen, omtrent 70-75%, varmes opp til 60-70ºС, og den resterende delen bare til 40ºС. Strømmer mates inn i absorberen på samme måte som i tilfellet beskrevet ovenfor: ovenfra og inn i midten.

Dannelsen av en høytemperatursone gjør det mulig å raskt og effektivt fjerne organiske forurensninger fra gassmassen i bunnen av rensekolonnen. Og på toppen blir karbondioksid og hydrogensulfid utfelt av et amin ved standardtemperatur.

Fjerde metode. Denne teknologien forhåndsbestemmer tilførselen av en vandig aminløsning i to strømmer med ulik grad av regenerering. Det vil si at den ene leveres i en uraffinert form, som inneholder hydrogensulfidinneslutninger, den andre - uten dem.

Den første bekken kan ikke kalles fullstendig forurenset. Den inneholder kun delvis sure komponenter, fordi noen av dem fjernes under avkjøling til +50º/+60ºC i varmeveksleren. Denne løsningsstrømmen tas fra den nederste stripperdysen, avkjøles og ledes til den midtre delen av kolonnen.

Hvis det er et betydelig innhold av hydrogensulfid og karbondioksidkomponenter i gassformig brensel, utføres rensingen med to strømmer av løsning med forskjellig grad av regenerering

Bare den delen av løsningen som pumpes inn i den øvre delen av installasjonen gjennomgår en dyp rengjøring. Temperaturen på denne strømmen overstiger vanligvis ikke 50ºС. Her utføres finrensing av gassformig drivstoff. Denne ordningen lar deg redusere kostnadene med minst 10 % ved å redusere dampforbruket.

Det er klart at rengjøringsmetoden er valgt basert på tilstedeværelsen av organiske forurensninger og økonomisk gjennomførbarhet. I alle fall lar mangfoldet av teknologier deg velge det beste alternativet. På samme amingassbehandlingsanlegg er det mulig å variere rensegraden, få blått drivstoff med nødvendig for arbeid gasskjeler, ovner, varmeovner egenskaper.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Følgende video vil introdusere deg til detaljene ved utvinning av hydrogensulfid fra assosiert gass produsert sammen med olje av en oljebrønn:

Videoen vil presentere installasjonen for rensing av blått drivstoff fra hydrogensulfid for å produsere elementært svovel for videre prosessering:

Forfatteren av denne videoen vil fortelle deg hvordan du kan bli kvitt hydrogensulfid fra biogass hjemme:

Valget av gassrensemetode er først og fremst fokusert på å løse et spesifikt problem. Utøveren har to alternativer: følg et velprøvd opplegg eller foretrekk noe nytt. Hovedretningslinjen bør imidlertid fortsatt være økonomisk gjennomførbarhet samtidig som kvaliteten opprettholdes og den nødvendige bearbeidingsgraden oppnås.