Καθαρισμός αερίου αμίνης από υδρόθειο: αρχή, αποτελεσματικές επιλογές και σχήματα εγκαταστάσεων

Ο σκοπός του καθαρισμού των ορυκτών καυσίμων

Το αέριο είναι το πιο δημοφιλές είδος καυσίμου. Ελκύει με την πιο προσιτή τιμή και προκαλώντας τη μικρότερη ζημιά στο περιβάλλον. Τα αναμφισβήτητα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν την ευκολία ελέγχου της διαδικασίας καύσης και την ικανότητα διασφάλισης όλων των σταδίων επεξεργασίας του καυσίμου κατά την απόκτηση θερμικής ενέργειας.

Ωστόσο, το φυσικό αέριο απολίθωμα δεν εξορύσσεται στην καθαρή του μορφή, γιατί. Οι σχετικές οργανικές ενώσεις αντλούνται ταυτόχρονα με την εξαγωγή αερίου από το πηγάδι.Το πιο κοινό από αυτά είναι το υδρόθειο, η περιεκτικότητα του οποίου ποικίλλει από δέκατα έως δέκα ή περισσότερο τοις εκατό, ανάλογα με το κοίτασμα.

Το υδρόθειο είναι δηλητηριώδες, επικίνδυνο για το περιβάλλον, επιβλαβές για τους καταλύτες που χρησιμοποιούνται στην επεξεργασία αερίων. Όπως έχουμε ήδη σημειώσει, αυτή η οργανική ένωση είναι εξαιρετικά επιθετική προς τους χαλύβδινους σωλήνες και τις μεταλλικές βαλβίδες.

Φυσικά, η διάβρωση του ιδιωτικού συστήματος και του κεντρικού αγωγού αερίου με διάβρωση, το υδρόθειο οδηγεί σε διαρροή μπλε καυσίμου και εξαιρετικά αρνητικές, επικίνδυνες καταστάσεις που σχετίζονται με αυτό το γεγονός. Για την προστασία του καταναλωτή, οι επιβλαβείς για την υγεία ενώσεις αφαιρούνται από τη σύνθεση του αερίου καυσίμου ακόμη και πριν αυτό παραδοθεί στον αυτοκινητόδρομο.

Σύμφωνα με τα πρότυπα των ενώσεων υδρόθειου στο αέριο που μεταφέρεται μέσω σωλήνων, δεν μπορεί να είναι περισσότερο από 0,02 g / m³. Ωστόσο, στην πραγματικότητα, είναι πολύ περισσότερα από αυτά. Για να επιτευχθεί η τιμή που ρυθμίζεται από το GOST 5542-2014, απαιτείται καθαρισμός.

Τέσσερις επιλογές για καθαρισμό με αλκονολαμίνες

Οι αλκονολαμίνες ή οι αμινοαλκοόλες είναι ουσίες που περιέχουν όχι μόνο μια ομάδα αμίνης, αλλά και μια ομάδα υδροξυλίου.

Ο σχεδιασμός των εγκαταστάσεων και οι τεχνολογίες για τον καθαρισμό του φυσικού αερίου με αλκανολαμίνες διαφέρουν κυρίως στον τρόπο παροχής του απορροφητικού. Τις περισσότερες φορές, τέσσερις κύριες μέθοδοι χρησιμοποιούνται στον καθαρισμό αερίου με χρήση αυτού του τύπου αμινών.

Πρώτος τρόπος. Προκαθορίζει την παροχή του ενεργού διαλύματος σε ένα ρεύμα από πάνω. Όλος ο όγκος του απορροφητικού αποστέλλεται στην επάνω πλάκα της μονάδας. Η διαδικασία καθαρισμού πραγματοποιείται σε υπόβαθρο θερμοκρασίας όχι υψηλότερη από 40ºС.

Η απλούστερη μέθοδος καθαρισμού περιλαμβάνει την παροχή του ενεργού διαλύματος σε ένα ρεύμα.Αυτή η τεχνική χρησιμοποιείται εάν υπάρχει μικρή ποσότητα ακαθαρσιών στο αέριο

Αυτή η τεχνική χρησιμοποιείται συνήθως για μικρές μολύνσεις με ενώσεις υδρόθειου και διοξείδιο του άνθρακα. Σε αυτή την περίπτωση, το συνολικό θερμικό αποτέλεσμα για την απόκτηση εμπορικού αερίου είναι, κατά κανόνα, χαμηλό.

Ο δεύτερος τρόπος. Αυτή η επιλογή καθαρισμού χρησιμοποιείται όταν η περιεκτικότητα σε ενώσεις υδρόθειου στα αέρια καύσιμα είναι υψηλή.

Το αντιδραστικό διάλυμα σε αυτή την περίπτωση τροφοδοτείται σε δύο ρεύματα. Το πρώτο, με όγκο περίπου 65-75% της συνολικής μάζας, αποστέλλεται στη μέση της εγκατάστασης, το δεύτερο παραδίδεται από πάνω.

Το διάλυμα αμίνης ρέει κάτω από τους δίσκους και συναντά τα ανερχόμενα ρεύματα αερίων, τα οποία ωθούνται στον κάτω δίσκο του απορροφητή. Πριν το σερβίρισμα, το διάλυμα θερμαίνεται σε όχι περισσότερο από 40ºС, αλλά κατά την αλληλεπίδραση του αερίου με την αμίνη, η θερμοκρασία αυξάνεται σημαντικά.

Για να μην μειωθεί η απόδοση καθαρισμού λόγω της αύξησης της θερμοκρασίας, η περίσσεια θερμότητας απομακρύνεται μαζί με το απόβλητο διάλυμα κορεσμένο με υδρόθειο. Και στο πάνω μέρος της εγκατάστασης, η ροή ψύχεται για να εξαχθούν τα υπόλοιπα όξινα συστατικά μαζί με το συμπύκνωμα.

Η δεύτερη και η τρίτη από τις μεθόδους που περιγράφονται προκαθορίζουν την παροχή του απορροφητικού διαλύματος σε δύο ρεύματα. Στην πρώτη περίπτωση, το αντιδραστήριο σερβίρεται στην ίδια θερμοκρασία, στη δεύτερη - σε διαφορετικές θερμοκρασίες.

Αυτός είναι ένας οικονομικός τρόπος μείωσης της κατανάλωσης ενέργειας και ενεργού διαλύματος. Η πρόσθετη θέρμανση δεν πραγματοποιείται σε κανένα στάδιο. Τεχνολογικά, πρόκειται για καθαρισμό δύο επιπέδων, που δίνει την ευκαιρία να προετοιμαστεί εμπορεύσιμο αέριο για παροχή στον αγωγό με τις λιγότερες απώλειες.

Ο τρίτος τρόπος. Περιλαμβάνει την παροχή του απορροφητή στη μονάδα καθαρισμού σε δύο ρεύματα διαφορετικών θερμοκρασιών.Η τεχνική εφαρμόζεται εάν, εκτός από το υδρόθειο και το διοξείδιο του άνθρακα, υπάρχει και CS στο ακατέργαστο αέριο₂, και COS.

Το κυρίαρχο τμήμα του απορροφητή, περίπου 70-75%, θερμαίνεται στους 60-70ºС και το υπόλοιπο μερίδιο είναι μόνο μέχρι τους 40ºС. Τα ρεύματα τροφοδοτούνται στον απορροφητή με τον ίδιο τρόπο όπως στην περίπτωση που περιγράφηκε παραπάνω: από πάνω και στη μέση.

Ο σχηματισμός μιας ζώνης με υψηλή θερμοκρασία καθιστά δυνατή την γρήγορη και αποτελεσματική εξαγωγή οργανικών ρύπων από την αέρια μάζα στο κάτω μέρος της στήλης καθαρισμού. Και στην κορυφή, το διοξείδιο του άνθρακα και το υδρόθειο κατακρημνίζονται από μια αμίνη τυπικής θερμοκρασίας.

Τέταρτος τρόπος. Αυτή η τεχνολογία προκαθορίζει την παροχή ενός υδατικού διαλύματος αμίνης σε δύο ρεύματα με διαφορετικούς βαθμούς αναγέννησης. Δηλαδή, το ένα παρέχεται σε μη καθαρή μορφή, με περιεκτικότητα σε εγκλείσματα υδρόθειου, το δεύτερο - χωρίς αυτά.

Το πρώτο ρεύμα δεν μπορεί να χαρακτηριστεί εντελώς μολυσμένο. Περιέχει μόνο εν μέρει όξινα συστατικά, επειδή μερικά από αυτά αφαιρούνται κατά την ψύξη στους +50º/+60ºС στον εναλλάκτη θερμότητας. Αυτό το ρεύμα διαλύματος λαμβάνεται από το κάτω ακροφύσιο του εκροφητή, ψύχεται και αποστέλλεται στο μεσαίο τμήμα της στήλης.

Με σημαντική περιεκτικότητα σε υδρόθειο και συστατικά διοξειδίου του άνθρακα στα αέρια καύσιμα, ο καθαρισμός πραγματοποιείται με δύο ρεύματα διαλύματος με διαφορετικούς βαθμούς αναγέννησης

Ο βαθύς καθαρισμός περνά μόνο εκείνο το μέρος του διαλύματος, το οποίο εγχέεται στον επάνω τομέα της εγκατάστασης. Η θερμοκρασία αυτού του ρεύματος συνήθως δεν υπερβαίνει τους 50ºС. Εδώ πραγματοποιείται λεπτός καθαρισμός αερίου καυσίμου. Αυτό το σχέδιο σάς επιτρέπει να μειώσετε το κόστος κατά τουλάχιστον 10% μειώνοντας την κατανάλωση ατμού.

Είναι σαφές ότι η μέθοδος καθαρισμού επιλέγεται με βάση την παρουσία οργανικών ρύπων και την οικονομική σκοπιμότητα. Σε κάθε περίπτωση, μια ποικιλία τεχνολογιών σας επιτρέπει να επιλέξετε την καλύτερη επιλογή.Στην ίδια μονάδα επεξεργασίας αερίου αμίνης, είναι δυνατό να διαφοροποιηθεί ο βαθμός καθαρισμού, λαμβάνοντας μπλε καύσιμο με τα χαρακτηριστικά που είναι απαραίτητα για τη λειτουργία λεβήτων αερίου, σόμπων και θερμαντήρων.

Υπάρχουσες εγκαταστάσεις

Επί του παρόντος, οι κύριοι παραγωγοί θείου είναι οι μονάδες επεξεργασίας αερίου (GPPs), τα διυλιστήρια πετρελαίου (ORs) και τα πετροχημικά συγκροτήματα (OGCC). Το θείο σε αυτές τις επιχειρήσεις παράγεται από όξινα αέρια που σχηματίζονται κατά την επεξεργασία με αμίνες της πρώτης ύλης υδρογονανθράκων με υψηλή περιεκτικότητα σε θείο. Η συντριπτική πλειοψηφία του αέριου θείου παράγεται με τη γνωστή μέθοδο Claus.

Εργοστάσιο παραγωγής θείου. Διυλιστήριο Orsk

Από τα δεδομένα που παρουσιάζονται στους Πίνακες 1-3, μπορεί να φανεί ποιοι τύποι εμπορικού θείου παράγονται σήμερα από ρωσικές επιχειρήσεις που παράγουν θείο.

Πίνακας 1 - Ρωσικά διυλιστήρια που παράγουν θείο

Πίνακας 2 - Ρωσικά χημικά σύμπλοκα πετρελαίου και φυσικού αερίου που παράγουν θείο

Πίνακας 3 - Ρωσικές μονάδες επεξεργασίας αερίου που παράγουν θείο

Αρχή λειτουργίας μιας τυπικής εγκατάστασης

Μέγιστη ικανότητα απορρόφησης σε σχέση με το H₂Το S χαρακτηρίζεται από διάλυμα μονοαιθανολαμίνης. Ωστόσο, αυτό το αντιδραστήριο έχει μερικά σημαντικά μειονεκτήματα. Χαρακτηρίζεται από μια μάλλον υψηλή πίεση και την ικανότητα δημιουργίας μη αναστρέψιμων ενώσεων με θειούχο άνθρακα κατά τη λειτουργία της μονάδας επεξεργασίας αερίων αμινών.

Το πρώτο μείον εξαλείφεται με το πλύσιμο, ως αποτέλεσμα του οποίου ο ατμός αμίνης απορροφάται μερικώς. Το δεύτερο συναντάται σπάνια κατά την επεξεργασία αερίων πεδίου.

Η συγκέντρωση ενός υδατικού διαλύματος μονοαιθανολαμίνης επιλέγεται εμπειρικά, με βάση τις μελέτες που πραγματοποιήθηκαν, λαμβάνεται για τον καθαρισμό αερίου από ένα συγκεκριμένο πεδίο.Κατά την επιλογή του ποσοστού του αντιδραστηρίου, λαμβάνεται υπόψη η ικανότητά του να αντέχει τις επιθετικές επιδράσεις του υδρόθειου στα μεταλλικά συστατικά του συστήματος.

Η τυπική περιεκτικότητα του απορροφητικού είναι συνήθως στην περιοχή από 15 έως 20%. Ωστόσο, συχνά συμβαίνει η συγκέντρωση να αυξάνεται στο 30% ή να μειώνεται στο 10%, ανάλογα με το πόσο υψηλός πρέπει να είναι ο βαθμός καθαρισμού. Εκείνοι. για ποιο σκοπό, στη θέρμανση ή στην παραγωγή πολυμερών ενώσεων, θα χρησιμοποιηθεί αέριο.

Σημειώστε ότι με αύξηση της συγκέντρωσης των ενώσεων αμίνης, η διαβρωτική ικανότητα του υδρόθειου μειώνεται. Πρέπει όμως να ληφθεί υπόψη ότι στην περίπτωση αυτή η κατανάλωση του αντιδραστηρίου αυξάνεται. Κατά συνέπεια, το κόστος του καθαρισμένου εμπορικού αερίου αυξάνεται.

Η κύρια μονάδα της μονάδας καθαρισμού είναι ο απορροφητής τύπου πλάκας ή μονταρισμένου τύπου. Πρόκειται για μια κατακόρυφα προσανατολισμένη, που μοιάζει εξωτερικά με δοκιμαστικό σωλήνα, συσκευή με ακροφύσια ή πλάκες που βρίσκονται μέσα. Στο κάτω μέρος του υπάρχει μια είσοδος για την τροφοδοσία ενός ακατέργαστου μίγματος αερίων, στο πάνω μέρος υπάρχει μια έξοδος στον πλυντήριο.

Εάν το αέριο που πρόκειται να καθαριστεί στη μονάδα είναι υπό πίεση αρκετή για να επιτρέψει στο αντιδραστήριο να περάσει στον εναλλάκτη θερμότητας και στη συνέχεια στη στήλη απογύμνωσης, η διαδικασία λαμβάνει χώρα χωρίς τη συμμετοχή αντλίας. Εάν η πίεση δεν είναι αρκετή για τη ροή της διεργασίας, η εκροή διεγείρεται από την τεχνολογία άντλησης

Το ρεύμα αερίου αφού περάσει από τον διαχωριστή εισόδου εγχέεται στο κάτω τμήμα του απορροφητή. Στη συνέχεια περνά μέσα από πλάκες ή ακροφύσια που βρίσκονται στη μέση του σώματος, στα οποία εγκαθίστανται ρύποι. Τα ακροφύσια, πλήρως βρεγμένα με διάλυμα αμίνης, διαχωρίζονται μεταξύ τους με σχάρες για ομοιόμορφη κατανομή του αντιδραστηρίου.

Περαιτέρω, το μπλε καύσιμο που καθαρίζεται από τη ρύπανση αποστέλλεται στο πλυντήριο.Αυτή η συσκευή μπορεί να συνδεθεί στο κύκλωμα επεξεργασίας μετά τον απορροφητή ή να βρίσκεται στο πάνω μέρος του.

Το εξαντλημένο διάλυμα ρέει κάτω από τα τοιχώματα του απορροφητή και αποστέλλεται σε μια στήλη απογύμνωσης - έναν εκροφητή με λέβητα. Εκεί, το διάλυμα καθαρίζεται από απορροφημένους ρύπους με ατμούς που απελευθερώνονται όταν βράζει το νερό για να επιστρέψει στην εγκατάσταση.

Αναγεννήθηκε, δηλ. απαλλαγούμε από ενώσεις υδρόθειου, το διάλυμα ρέει στον εναλλάκτη θερμότητας. Σε αυτό, το υγρό ψύχεται κατά τη διαδικασία μεταφοράς θερμότητας στο επόμενο τμήμα του μολυσμένου διαλύματος, μετά το οποίο αντλείται στο ψυγείο από μια αντλία για πλήρη ψύξη και συμπύκνωση ατμού.

Το ψυχθέν απορροφητικό διάλυμα τροφοδοτείται πίσω στον απορροφητή. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο το αντιδραστήριο κυκλοφορεί μέσω της εγκατάστασης. Οι ατμοί του ψύχονται επίσης και καθαρίζονται από όξινες ακαθαρσίες, μετά από τις οποίες αναπληρώνουν την παροχή του αντιδραστηρίου.

Τις περισσότερες φορές, τα σχήματα με μονοαιθανολαμίνη και διαιθανολαμίνη χρησιμοποιούνται στον καθαρισμό αερίων. Αυτά τα αντιδραστήρια καθιστούν δυνατή την εξαγωγή από τη σύνθεση του μπλε καυσίμου όχι μόνο υδρόθειο, αλλά και διοξείδιο του άνθρακα

Εάν είναι απαραίτητο να αφαιρεθεί ταυτόχρονα το CO από το επεξεργασμένο αέριο₂ και Χ₂S, πραγματοποιείται καθαρισμός δύο σταδίων. Συνίσταται στη χρήση δύο διαλυμάτων που διαφέρουν σε συγκέντρωση. Αυτή η επιλογή είναι πιο οικονομική από τον καθαρισμό ενός σταδίου.

Πρώτον, το αέριο καύσιμο καθαρίζεται με ισχυρή σύνθεση με περιεκτικότητα σε αντιδραστήριο 25-35%. Στη συνέχεια το αέριο υποβάλλεται σε επεξεργασία με ένα ασθενές υδατικό διάλυμα, στο οποίο η δραστική ουσία είναι μόνο 5-12%. Ως αποτέλεσμα, ο χοντρός και ο λεπτός καθαρισμός εκτελούνται με ελάχιστη κατανάλωση διαλύματος και λογική χρήση της παραγόμενης θερμότητας.

Σύστημα τεχνολογίας

Σχηματική αναπαράσταση τυπικού εξοπλισμού διεργασίας για επεξεργασία όξινων αερίων με αναγεννητικό απορροφητικό

Απορροφητήρας

Το όξινο αέριο που παρέχεται για καθαρισμό εισέρχεται στο κάτω μέρος του απορροφητή. Αυτή η συσκευή περιέχει τυπικά 20 έως 24 δίσκους, αλλά για μικρότερες εγκαταστάσεις μπορεί να είναι μια στήλη γεμάτη. Το υδατικό διάλυμα αμίνης εισέρχεται στην κορυφή του απορροφητή. Καθώς το διάλυμα ρέει προς τα κάτω στους δίσκους, έρχεται σε επαφή με το όξινο αέριο καθώς το αέριο κινείται προς τα πάνω μέσω του υγρού στρώματος σε κάθε δίσκο. Όταν το αέριο φτάσει στην κορυφή του δοχείου, σχεδόν όλο το H₂S και, ανάλογα με το χρησιμοποιούμενο απορροφητικό, όλο το CO₂ αφαιρείται από το ρεύμα αερίου. Το καθαρισμένο αέριο πληροί τις προδιαγραφές για περιεκτικότητα σε H₂S, CO₂, κοινό θείο.

Διαχωρισμός και θέρμανση κορεσμένης αμίνης

Το κορεσμένο διάλυμα αμίνης αφήνει τον απορροφητή στον πυθμένα και διέρχεται από τη βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης, παρέχοντας πτώση πίεσης περίπου 4 kgf/cm2. Μετά την αποσυμπίεση, το εμπλουτισμένο διάλυμα εισέρχεται στον διαχωριστή, όπου απελευθερώνεται το μεγαλύτερο μέρος του διαλυμένου αερίου υδρογονάνθρακα και κάποιο όξινο αέριο. Το διάλυμα στη συνέχεια ρέει μέσω ενός εναλλάκτη θερμότητας, που θερμαίνεται από τη θερμότητα του θερμού αναγεννημένου ρεύματος αμίνης.

Desorber

Το κορεσμένο απορροφητικό εισέρχεται στη συσκευή, όπου το απορροφητικό αναγεννάται σε πίεση περίπου 0,8-1 kgf/cm2 και στο σημείο βρασμού του διαλύματος. Η θερμότητα παρέχεται από μια εξωτερική πηγή όπως ένας αναβραστήρας.Το απογυμνωμένο ξινό αέριο και τυχόν αέριο υδρογονάνθρακα που δεν έχει εξατμιστεί στον διαχωριστή εξέρχονται στο επάνω μέρος του απογυμνωτή μαζί με μια μικρή ποσότητα απορροφητικού και μια μεγάλη ποσότητα ατμού. Αυτό το ρεύμα ατμού διέρχεται από έναν συμπυκνωτή, συνήθως έναν ψύκτη αέρα, για να συμπυκνώσει το απορροφητικό και τους υδρατμούς.

Το μείγμα υγρού και αερίου εισέρχεται σε έναν διαχωριστή, που συνήθως αναφέρεται ως δεξαμενή αναρροής (συσσωρευτής επαναρροής), όπου το όξινο αέριο διαχωρίζεται από τα συμπυκνωμένα υγρά. Η υγρή φάση του διαχωριστή τροφοδοτείται πίσω στην κορυφή του εκροφητή ως αναρροή. Ένα ρεύμα αερίου που αποτελείται κυρίως από H₂S και CO₂, συνήθως αποστέλλεται στη μονάδα ανάκτησης θείου. Το αναγεννημένο διάλυμα ρέει από τον αναβραστήρα μέσω του εναλλάκτη θερμότητας κορεσμένου / αναγεννημένου διαλύματος αμίνης στον ψύκτη αέρα και στη συνέχεια στο δοχείο διαστολής. Στη συνέχεια, το ρεύμα αντλείται πίσω στην κορυφή του απορροφητή από μια αντλία υψηλής πίεσης για να συνεχίσει να καθαρίζει το όξινο αέριο.

Σύστημα φιλτραρίσματος

Τα περισσότερα απορροφητικά συστήματα διαθέτουν ένα μέσο φιλτραρίσματος του διαλύματος. Αυτό επιτυγχάνεται με το πέρασμα ενός κορεσμένου διαλύματος αμίνης από τον διαχωριστή μέσω ενός φίλτρου σωματιδίων και μερικές φορές μέσω ενός φίλτρου άνθρακα. Ο στόχος είναι να διατηρηθεί ένας υψηλός βαθμός καθαρότητας του διαλύματος για να αποφευχθεί ο αφρισμός του διαλύματος. Ορισμένα απορροφητικά συστήματα διαθέτουν επίσης μέσα για την απομάκρυνση των προϊόντων αποδόμησης, τα οποία περιλαμβάνουν τη διατήρηση ενός πρόσθετου αναβραστήρα για το σκοπό αυτό όταν είναι συνδεδεμένος ο εξοπλισμός αναγέννησης.

Μέθοδος μεμβράνης καθαρισμού αερίου

Επί του παρόντος, μια από τις πιο προηγμένες τεχνολογικά μεθόδους αποθείωσης αερίου είναι η μεμβράνη.Αυτή η μέθοδος καθαρισμού επιτρέπει όχι μόνο να απαλλαγείτε από όξινες ακαθαρσίες, αλλά και να στεγνώσετε ταυτόχρονα, να αφαιρέσετε το αέριο τροφοδοσίας και να αφαιρέσετε τα αδρανή συστατικά από αυτό. Η αποθείωση με μεμβράνη αερίου χρησιμοποιείται όταν δεν είναι δυνατή η απομάκρυνση των εκπομπών θείου χρησιμοποιώντας πιο παραδοσιακές μεθόδους.

Η τεχνολογία αποθείωσης αερίων μεμβράνης δεν απαιτεί σημαντικές επενδύσεις κεφαλαίου, καθώς και εντυπωσιακό κόστος εγκατάστασης. Αυτές οι συσκευές είναι φθηνότερες τόσο στη χρήση όσο και στη συντήρηση. Τα κύρια πλεονεκτήματα της αποθείωσης με μεμβράνη περιλαμβάνουν:

• χωρίς κινούμενα μέρη. Χάρη σε αυτό το χαρακτηριστικό, η εγκατάσταση λειτουργεί εξ αποστάσεως και αυτόματα, χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση.
• Η αποτελεσματική διάταξη εξασφαλίζει ελαχιστοποίηση του βάρους και της επιφάνειας, γεγονός που καθιστά αυτές τις συσκευές πολύ δημοφιλείς σε υπεράκτιες πλατφόρμες.
• ο σχεδιασμός, μελετημένος με την παραμικρή λεπτομέρεια, επιτρέπει την αποθείωση και την απελευθέρωση υδρογονανθράκων στο μέγιστο δυνατό βαθμό.
• Η αποθείωση με μεμβράνη των αερίων παρέχει ρυθμιζόμενες παραμέτρους του εμπορικού προϊόντος.
• ευκολία στις εργασίες εγκατάστασης. Ολόκληρο το συγκρότημα είναι εγκατεστημένο σε ένα πλαίσιο, το οποίο του επιτρέπει να συμπεριληφθεί στο τεχνολογικό σχήμα σε λίγες μόνο ώρες.

Καθαρισμός αερίου χημικής απορρόφησης

Το κύριο πλεονέκτημα των διεργασιών χημικής απορρόφησης είναι ο υψηλός και αξιόπιστος βαθμός καθαρισμού αερίου από όξινα συστατικά με χαμηλή απορρόφηση των συστατικών υδρογονανθράκων του αερίου τροφοδοσίας.

Καυστικό νάτριο και κάλιο, ανθρακικά άλατα αλκαλιμετάλλων και ευρύτερα αλκανολαμίνες χρησιμοποιούνται ως χημικά προσροφητικά.

Καθαρισμός αερίων με διαλύματα αλκανολαμινών

Οι διεργασίες αμίνης χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία από το 1930, όταν αναπτύχθηκε για πρώτη φορά και κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις Η.Π.Α. το σχήμα του φυτού αμινών με τη φαινυλυδραζίνη ως απορροφητικό.

Η διαδικασία έχει βελτιωθεί χρησιμοποιώντας υδατικά διαλύματα αλκανολαμινών ως σαρωτές. Οι αλκανολαμίνες, ως ασθενείς βάσεις, αντιδρούν με όξινα αέρια Η₂S και CO₂, λόγω του οποίου το αέριο καθαρίζεται. Τα προκύπτοντα άλατα αποσυντίθενται εύκολα όταν θερμαίνεται ένα κορεσμένο διάλυμα.

Οι πιο γνωστές αιθανολαμίνες που χρησιμοποιούνται σε διαδικασίες καθαρισμού αερίων από το H₂S και CO₂ είναι: μονοαιθανολαμίνη (MEA), διαιθανολαμίνη (DEA), τριαιθανολαμίνη (TEA), διγλυκολαμίνη (DGA), διισοπροπανολαμίνη (DIPA), μεθυλοδιαιθανολαμίνη (MDEA).

Μέχρι στιγμής, στη βιομηχανία, σε μονάδες επεξεργασίας όξινων αερίων, η μονοαιθανολαμίνη (MEA) και επίσης η διαιθανολαμίνη (DEA) έχουν χρησιμοποιηθεί κυρίως ως απορροφητικό. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια υπάρχει μια τάση να αντικατασταθεί το ΜΕΑ με ένα πιο αποτελεσματικό απορροφητικό, τη μεθυλοδιαιθανολαμίνη (MDEA).

Το σχήμα δείχνει το κύριο σχήμα μονής ροής καθαρισμού αερίου απορρόφησης με διαλύματα αιθανολαμίνης. Το αέριο που παρέχεται για καθαρισμό διέρχεται με ανοδική ροή μέσω του απορροφητή προς τη ροή του διαλύματος. Το διάλυμα κορεσμένο με όξινα αέρια από τον πυθμένα του απορροφητή θερμαίνεται στον εναλλάκτη θερμότητας από το αναγεννημένο διάλυμα από τον εκροφητή και τροφοδοτείται στην κορυφή του εκροφητή.

Μετά από μερική ψύξη στον εναλλάκτη θερμότητας, το αναγεννημένο διάλυμα ψύχεται επιπλέον με νερό ή αέρα και τροφοδοτείται στην κορυφή του απορροφητή.

Το όξινο αέριο από τον απογυμνωτή ψύχεται για να συμπυκνώσει τους υδρατμούς. Το συμπύκνωμα αναρροής επιστρέφεται συνεχώς στο σύστημα για να διατηρήσει την επιθυμητή συγκέντρωση του διαλύματος αμίνης.

Αλκαλικές (ανθρακικές) μέθοδοι καθαρισμού αερίων

Η χρήση διαλυμάτων αμίνης για τον καθαρισμό αερίων με χαμηλή περιεκτικότητα σε Η₂S (λιγότερο από 0,5% vol.) και υψηλό CO₂ στον Χ₂Το S θεωρείται παράλογο, αφού το περιεχόμενο του H₂Το S στα αέρια αναγέννησης είναι 3–5% vol. Είναι σχεδόν αδύνατο να ληφθεί θείο από τέτοια αέρια σε τυπικά φυτά και πρέπει να φουσκώσουν, γεγονός που οδηγεί σε ατμοσφαιρική ρύπανση.

Για τον καθαρισμό αερίων που περιέχουν μικρές ποσότητες Η₂S και CO₂, αλκαλικές (ανθρακικές) μέθοδοι καθαρισμού χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία. Η χρήση αλκαλικών διαλυμάτων (ανθρακικών) ως απορροφητή αυξάνει τη συγκέντρωση του Η₂S στα αέρια αναγέννησης και απλοποιεί τη διάταξη των εγκαταστάσεων θείου ή θειικού οξέος.

Η βιομηχανική διαδικασία αλκαλικού καθαρισμού φυσικού αερίου έχει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:

• λεπτό καθαρισμό αερίου από τις κύριες ενώσεις που περιέχουν θείο.
• υψηλή εκλεκτικότητα σε υδρόθειο παρουσία διοξειδίου του άνθρακα.
• υψηλή αντιδραστικότητα και χημική αντοχή του απορροφητή.
• διαθεσιμότητα και χαμηλό κόστος του απορροφητή.
• χαμηλό λειτουργικό κόστος.

Η χρήση μεθόδων καθαρισμού αλκαλικών αερίων συνιστάται επίσης σε συνθήκες πεδίου για τον καθαρισμό μικρών ποσοτήτων αερίου τροφοδοσίας και με μικρή περιεκτικότητα σε Η στο αέριο.₂ΜΙΚΡΟ.

Σκοπός

Οι μονάδες παραγωγής θείου μετατρέπουν το H₂S περιέχεται σε ρεύματα όξινων αερίων από μονάδες ανάκτησης αμινών και εγκαταστάσεις εξουδετέρωσης ξινοαλκαλικών λυμάτων σε υγρό θείο. Συνήθως μια διαδικασία Claus δύο ή τριών βημάτων ανακτά πάνω από 92% H₂S ως στοιχειώδες θείο.

Τα περισσότερα διυλιστήρια απαιτούν περισσότερο από 98,5% ανάκτηση θείου, επομένως το τρίτο στάδιο Claus λειτουργεί κάτω από το σημείο δρόσου του θείου. Το τρίτο στάδιο μπορεί να περιέχει έναν καταλύτη επιλεκτικής οξείδωσης, διαφορετικά η μονάδα παραγωγής θείου πρέπει να περιλαμβάνει μετακαυστήρα αερίου ουράς. Γίνεται ολοένα και πιο δημοφιλής η απαέρωση του τετηγμένου θείου που προκύπτει. Οι μεγάλες εταιρείες προσφέρουν ιδιόκτητες διαδικασίες που απαερώνουν το λιωμένο θείο σε 10-20 wt. ppm H₂ΜΙΚΡΟ.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Πλεονεκτήματα

1. Απλότητα τεχνολογικού σχεδιασμού της εγκατάστασης.
2. Αφαίρεση H2S από αέρια καύσης, η οποία επιτρέπει τη συμμόρφωση με τα περιβαλλοντικά πρότυπα της επιχείρησης.

Διάβρωση αγωγού σε μονάδα ανάκτησης θείου

Ελαττώματα

1. Η ακούσια συμπύκνωση και συσσώρευση θείου μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα όπως παρεμπόδιση της ροής αερίου διεργασίας, απόφραξη με στερεό θείο, φωτιά και ζημιά στον εξοπλισμό.
2. Υπερβολική προσφορά θείου στην αγορά έναντι της ζήτησης του.
3. Διάβρωση και μόλυνση του εξοπλισμού λόγω της παρουσίας αμμωνίας, H2S, CO2 πιθανός σχηματισμός θειικού οξέος.

Η επιλογή του απορροφητικού για τη διαδικασία καθαρισμού

Τα επιθυμητά χαρακτηριστικά του απορροφητικού είναι:

• την ανάγκη απομάκρυνσης του υδρόθειου Η₂S και άλλες θειούχες ενώσεις.
• η απορρόφηση των υδρογονανθράκων πρέπει να είναι χαμηλή.
• Η τάση ατμών του απορροφητικού πρέπει να είναι χαμηλή για να ελαχιστοποιηθεί η απώλεια απορροφητικού.
• Οι αντιδράσεις μεταξύ διαλύτη και όξινων αερίων πρέπει να είναι αναστρέψιμες για να αποφευχθεί η αποικοδόμηση του απορροφητικού.
• το απορροφητικό πρέπει να είναι θερμικά σταθερό.
• Η αφαίρεση των προϊόντων αποδόμησης πρέπει να είναι απλή.
• Η πρόσληψη όξινου αερίου ανά μονάδα κυκλοφορούντος απορροφητικού πρέπει να είναι υψηλή.
• η απαίτηση θερμότητας για την αναγέννηση ή την αφαίρεση του απορροφητικού πρέπει να είναι χαμηλή.
• το απορροφητικό πρέπει να είναι μη διαβρωτικό.
• το απορροφητικό δεν πρέπει να αφρίζει στον απορροφητή ή τον εκροφητή.
• είναι επιθυμητή η επιλεκτική απομάκρυνση των όξινων αερίων.
• το απορροφητικό πρέπει να είναι φθηνό και άμεσα διαθέσιμο.

Δυστυχώς, δεν υπάρχει κανένα απορροφητικό που να έχει όλα τα επιθυμητά χαρακτηριστικά. Αυτό απαιτεί την επιλογή ενός απορροφητικού που είναι καταλληλότερο για την επεξεργασία ενός συγκεκριμένου μίγματος αερίων οξέος από τα διάφορα διαθέσιμα απορροφητικά. Τα μείγματα όξινου φυσικού αερίου ποικίλλουν σε:

• περιεχόμενο και αναλογία Η₂S και CO₂
• περιεκτικότητα σε βαριές ή αρωματικές ενώσεις
• περιεχόμενο COS, CS₂ και μερκαπτάνοι

Ενώ το ξινό αέριο επεξεργάζεται κυρίως με απορροφητικά, για ήπιο όξινο αέριο μπορεί να είναι πιο οικονομικό να χρησιμοποιηθούν απορροφητικά ή στερεά μέσα. Σε τέτοιες διαδικασίες, η ένωση αντιδρά χημικά με το H₂S και καταναλώνεται κατά τη διαδικασία καθαρισμού, απαιτώντας περιοδική αντικατάσταση του εξαρτήματος καθαρισμού.

Χημεία διεργασιών

Βασικές αντιδράσεις

Η διαδικασία αποτελείται από μια καταλυτική οξείδωση πολλαπλών σταδίων του υδρόθειου σύμφωνα με την ακόλουθη γενική αντίδραση:

2Η₂S+O₂ → 2S+2H₂Ο

Η διαδικασία Claus περιλαμβάνει την καύση του ενός τρίτου του H2S με αέρα σε έναν κλίβανο αντιδραστήρα για να σχηματιστεί διοξείδιο του θείου (SO2) σύμφωνα με την ακόλουθη αντίδραση:

2Η₂S+3O₂ → 2SO₂+2H₂Ο

Τα υπόλοιπα άκαυστα δύο τρίτα του υδρόθειου υφίστανται μια αντίδραση Claus (αντίδραση με SO2) για να σχηματίσουν στοιχειακό θείο ως εξής:

2Η₂S+SO₂ ←→ 3S + 2H₂Ο

Ανεπιθύμητες ενέργειες

Παραγωγή αερίου υδρογόνου:

2Η₂S→S₂ + 2Η2

CH₄ + 2Η₂O→CO₂ + 4 Ω₂

Σχηματισμός καρβονυλοσουλφιδίου:

H₂S+CO₂ → S=C=O + H₂Ο

Σχηματισμός δισουλφιδίου του άνθρακα:

CH₄ + 2S₂ → S=C=S + 2H₂μικρό

Τα κύρια πλεονεκτήματα της μεμβράνης από το NPK "Grasys" και το πεδίο εφαρμογής της

Η μέθοδος αποθείωσης αερίου Grasys αποφεύγει το περιττό οικονομικό κόστος. Ένα καινοτόμο προϊόν διαφέρει από τα ανάλογα:

• διαμόρφωση κοίλων ινών.
• μια θεμελιωδώς νέα ακολουθία της συνιστώσας της ταχύτητας της διείσδυσης των συστατικών του μείγματος αερίων.
• αυξημένη χημική αντοχή στα περισσότερα συστατικά του ρεύματος υδρογονανθράκων.
• εξαιρετική επιλεκτικότητα.

Στην τεχνολογική διαδικασία παρασκευής φυσικού και συναφούς αερίου πετρελαίου, όλες οι ακαθαρσίες που πρέπει να αφαιρεθούν συγκεντρώνονται σε ρεύμα χαμηλής ποιότητας, ενώ το καθαρισμένο αέριο που πληροί τα ρυθμιζόμενα πρότυπα εξέρχεται σχεδόν με την ίδια πίεση όπως στην είσοδο.

Ο κύριος σκοπός της μεμβράνης υδρογονάνθρακα που αναπτύχθηκε από την εταιρεία μας είναι η αποθείωση των αερίων. Αλλά αυτές απέχουν πολύ από όλες τις εφαρμογές του καινοτόμου προϊόντος μας. Με αυτό, μπορείτε:

• επίλυση πολλών περιβαλλοντικών προβλημάτων με την εξάλειψη της καύσης αερίου, δηλαδή τη μείωση στο μηδέν των επιβλαβών εκπομπών που μολύνουν το περιβάλλον.
• προετοιμασία, ξήρανση και χρήση αερίου απευθείας στις εγκαταστάσεις παραγωγής·
• εξασφαλίζουν πλήρη ανεξαρτησία των συσκευών από συστήματα μεταφορών, εγκαταστάσεις υποδομής, καθώς και από φορείς ενέργειας. Το αέριο που προκύπτει μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής αεριοστροβίλων, λεβητοστάσια, καθώς και για θέρμανση κατοικιών. Δεν χρειάζεται να ξοδέψετε εισαγόμενο άνθρακα για θέρμανση νερού και θέρμανση χώρων, εάν υπάρχει φυσικό αέριο.
• αφαιρέστε το θείο, στεγνώστε και προετοιμάστε το αέριο για παροχή σε κεντρικούς αγωγούς αερίου (πρότυπα STO Gazprom 089-2010).
• εξοικονόμηση υλικών πόρων ως αποτέλεσμα της βελτιστοποίησης των τεχνολογικών διαδικασιών.

Η NPK Grasys μπορεί να προσφέρει σε κάθε πελάτη μια βέλτιστη τεχνική λύση για την εργασία, λαμβάνοντας υπόψη τις παραμέτρους των εισερχόμενων ροών αερίου τροφοδοσίας, τις απαιτήσεις για το βαθμό αποθείωσης, το σημείο δρόσου για το νερό και τους υδρογονάνθρακες, τον όγκο του εμπορικού προϊόντος και του σύνθεση συστατικού.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο για το θέμα

Το παρακάτω βίντεο θα σας εξοικειώσει με τις ιδιαιτερότητες της εξόρυξης υδρόθειου από σχετικό αέριο που παράγεται μαζί με πετρέλαιο από μια πετρελαιοπηγή:

Η εγκατάσταση για τον καθαρισμό μπλε καυσίμου από υδρόθειο με παραγωγή στοιχειακού θείου για περαιτέρω επεξεργασία θα παρουσιαστεί στο βίντεο:

Ο συγγραφέας αυτού του βίντεο θα σας πει πώς να απαλλαγείτε από το βιοαέριο από το υδρόθειο στο σπίτι:

Η επιλογή της μεθόδου καθαρισμού αερίου επικεντρώνεται κυρίως στην επίλυση ενός συγκεκριμένου προβλήματος. Ο ερμηνευτής έχει δύο δρόμους: να ακολουθήσει ένα αποδεδειγμένο μοτίβο ή να προτιμήσει κάτι νέο. Ωστόσο, η κύρια κατευθυντήρια γραμμή θα πρέπει να εξακολουθεί να είναι η οικονομική σκοπιμότητα, διατηρώντας παράλληλα την ποιότητα και την επίτευξη του επιθυμητού βαθμού επεξεργασίας.