Amiingaasi puhastamine vesiniksulfiidist: põhimõte, tõhusad võimalused ja taimediagrammid

Põldudelt ammutatud maagaas, mis tarnitakse tarbijateni torustike kaudu, sisaldab väävliühendeid erinevates vahekordades.Kui te neist ei vabane, hävitavad agressiivsed ained torujuhtme ja muudavad liitmikud kasutuskõlbmatuks. Lisaks vabanevad saastunud sinise kütuse põletamisel toksiinid.

Negatiivsete tagajärgede vältimiseks viiakse läbi amiingaasi puhastamine vesiniksulfiidist. See on kõige lihtsam ja odavam viis kahjulike komponentide eraldamiseks fossiilkütustest. Räägime teile, kuidas toimub väävli lisandite eraldamise protsess, kuidas puhastusjaam on projekteeritud ja töötab.

Fossiilkütuste puhastamise eesmärk

Gaas on kõige populaarsem kütuseliik. See meelitab kõige soodsama hinnaga ja kahjustab kõige vähem keskkonnaseisundit. Vaieldamatute eeliste hulka kuulub põlemisprotsessi juhtimise lihtsus ja võimalus tagada soojusenergia tootmisel kõik kütuse töötlemise etapid.

Looduslikku gaasilist mineraali aga puhtal kujul ei kaevandata, sest Samaaegselt gaasi ekstraheerimisega pumbatakse kaevust välja seotud orgaanilised ühendid. Neist levinuim on vesiniksulfiid, mille sisaldus varieerub olenevalt maardlast kümnendikest kümne protsendini või rohkemgi.

Vesiniksulfiid on mürgine, keskkonnaohtlik ja kahjulik gaasi töötlemisel kasutatavatele katalüsaatoritele. Nagu me juba märkisime, on see orgaaniline ühend terastorude ja metallventiilide suhtes äärmiselt agressiivne.

Loomulikult korrodeerides erasüsteemi ja magistraalgaasitoruvesiniksulfiid põhjustab sinise kütuse lekkeid ja sellega seotud äärmiselt negatiivseid riskantseid olukordi. Tarbija kaitsmiseks eemaldatakse gaaskütusest enne selle torujuhtmesse viimist tervisele kahjulikud ühendid.

Vastavalt standarditele ei tohi torude kaudu transporditava gaasi vesiniksulfiidühendite sisaldus ületada 0,02 g/m³. Tegelikult on neid aga palju rohkem. GOST 5542-2014 reguleeritud väärtuse saavutamiseks on vajalik puhastamine.

Olemasolevad meetodid vesiniksulfiidi eraldamiseks

Lisaks muude lisandite hulgas domineerivale vesiniksulfiidile võib sinine kütus sisaldada ka muid kahjulikke ühendeid. Selles võib leida süsinikdioksiidi, kergeid merkaptaane ja süsiniksulfiidi. Kuid vesiniksulfiid ise jääb alati domineerima.

Väärib märkimist, et väävliühendite väike sisaldus puhastatud gaasilises kütuses on vastuvõetav. Konkreetne tolerants sõltub gaasi tootmise eesmärkidest.Näiteks etüleenoksiidi tootmiseks peab väävli lisandite kogusisaldus olema alla 0,0001 mg/m³.

Puhastusmeetod valitakse soovitud tulemuse põhjal.

Kõik olemasolevad meetodid on jagatud kahte rühma:

• Sorptiivne. Need hõlmavad vesiniksulfiidühendite absorptsiooni tahke (adsorptsioon) või vedela (absorptsioon) reagendiga, millele järgneb väävli või selle derivaatide vabanemine. Seejärel kõrvaldatakse või töödeldakse gaasist eraldunud kahjulikud lisandid.
• Katalüütiline. Need koosnevad vesiniksulfiidi oksüdeerimisest või redutseerimisest, muutes selle elementaarseks väävliks. Protsess viiakse läbi katalüsaatorite juuresolekul - ained, mis stimuleerivad keemilise reaktsiooni kulgu.

Adsorptsioon hõlmab vesiniksulfiidi kogumist, kontsentreerides selle tahke aine pinnale. Kõige sagedamini kasutatakse adsorptsiooniprotsessis granuleeritud materjale, mis põhinevad aktiivsöel või raudoksiidil. Teradele iseloomulik suur eripind aitab kaasa väävlimolekulide maksimaalsele säilimisele.

Kõik sinise kütuse puhastamise meetodid jagunevad sorptsiooniks ja katalüütiliseks. Puhastusseadmed on keskendunud teatud tehnoloogia tööpõhimõttele. Siiski on paigaldisi, mis ühendavad mitut meetodit, mille tulemuseks on põhjalik puhastus.

Absorptsioonitehnoloogia erineb selle poolest, et vedelas toimeaines lahustatakse gaasilised vesiniksulfiidi lisandid. Selle tulemusena lähevad gaasilised saasteained vedelasse faasi. Seejärel eemaldatakse eraldatud kahjulikud komponendid eemaldamise teel, muidu desorptsiooniga, selle meetodi abil eemaldatakse need reaktiivsest vedelikust.

Hoolimata asjaolust, et adsorptsioonitehnoloogia viitab "kuivprotsessidele" ja võimaldab sinist kütust peenpuhastada, kasutatakse maagaasist saasteainete eemaldamiseks sagedamini absorptsiooni. Vesiniksulfiidühendite kogumine ja kõrvaldamine vedelate absorbentide abil on tulusam ja otstarbekam.

Kõige populaarsem adsorberi tüüp on aktiivsüsi, mida kasutatakse kapslite või teradena. Iga elemendi pind "imab" vesiniksulfiidi ja muid orgaanilisi lisandeid

Gaasi puhastamisel kasutatavad absorptsioonimeetodid on jagatud kolme rühma:

• Keemiline. Valmistatud lahustitest, mis reageerivad kergesti vesiniksulfiidi happeliste saasteainetega. Etanoolamiinidel või alkanoolamiinidel on keemiliste sorbentide seas kõrgeim neeldumisvõime.
• Füüsiline. Need viiakse läbi gaasilise vesiniksulfiidi füüsikalise lahustamisega vedeliku absorberis. Veelgi enam, mida kõrgem on gaasilise saasteaine osarõhk, seda kiiremini toimub lahustumisprotsess. Absorberitena kasutatakse siin metanooli, propüleenkarbonaati jne.
• Kombineeritud. Vesiniksulfiidi ekstraheerimise segaversioonis on kaasatud mõlemad tehnoloogiad. Põhiline töö toimub absorptsiooni teel ja peenpuhastus toimub adsorbentide abil.

Pool sajandit on kõige populaarsem ja populaarseim tehnoloogia vesiniksulfiidi ja süsihappe eraldamiseks ja eemaldamiseks looduslikest kütustest gaasi keemiline puhastamine, kasutades vesilahuse kujul kasutatavat amiini sorbenti.

Looduslike kütuste puhastamise sorptsioonimeetodid põhinevad tahkete ja vedelate ainete võimel reageerida vesiniksulfiidi ja muude orgaaniliste lisanditega, vabastades need seeläbi gaasi koostisest.

Amiintehnoloogia sobib paremini suurte gaasikoguste töötlemiseks, kuna:

• Puudust pole. Reaktiive saab alati osta puhastamiseks vajalikus mahus.
• Vastuvõetav imendumine. Amiine iseloomustab kõrge neeldumisvõime. Kõigist kasutatavatest ainetest on ainult need võimelised eemaldama gaasist 99,9% vesiniksulfiidist.
• Prioriteetsed omadused. Amiini vesilahuseid iseloomustab kõige vastuvõetavam viskoossus, aurutihedus, termiline ja keemiline stabiilsus ning madal soojusmahtuvus. Nende omadused tagavad imendumisprotsessi parima kulgemise.
• Reaktiivsete ainete toksilisus puudub. See on oluline argument, mis veenab kasutama amiinimeetodit.
• Selektiivsus. Selektiivseks imendumiseks vajalik kvaliteet. See annab võimaluse sooritada järjestikku vajalikke reaktsioone optimaalse tulemuse saavutamiseks vajalikus järjekorras.

Etanoolamiinid, mida kasutatakse keemilistes meetodites gaasi puhastamiseks vesiniksulfiidist ja süsinikdioksiidist, hõlmavad monoetanoolamiine (MEA), dietanoolamiine (DEA) ja trietanoolamiine (TEA). Lisaks eemaldatakse gaasist ja H-st ained eesliidetega mono- ja di-₂S ja CO₂. Kuid kolmas võimalus aitab eemaldada ainult vesiniksulfiidi.

Sinise kütuse selektiivsel puhastamisel kasutatakse metüüldietanoolamiine (MDEA), diglükolamiine (DGA) ja diisopropanoolamiine (DIPA). Välismaal kasutatakse peamiselt selektiivseid absorbente.

Loomulikult ideaalsed absorbendid, mis vastavad kõigile puhastusnõuetele enne süsteemi tarnimist gaasiküte ja muid seadmeid veel ei ole. Igal lahustil on mõned eelised koos puudustega. Reaktiivse aine valimisel määrake lihtsalt paljude pakutud ainete hulgast kõige sobivam.

Tüüpilise paigalduse tööpõhimõte

Maksimaalne neeldumisvõime H suhtes₂S-le on iseloomulik monoetanoolamiini lahus. Sellel reagendil on aga paar olulist puudust. Seda iseloomustab üsna kõrge rõhk ja võime tekitada amiinigaasi puhastusseadme töötamise ajal süsiniksulfiidiga pöördumatuid ühendeid.

Esimene puudus kõrvaldatakse pesemisega, mille tulemusena amiiniaurud imenduvad osaliselt. Teist kohtab väligaaside töötlemisel harva.

Monoetanoolamiini vesilahuse kontsentratsioon valitakse eksperimentaalselt ja läbiviidud uuringute põhjal kasutatakse seda konkreetsest väljast pärit gaasi puhastamiseks. Reaktiivi protsendi valikul võetakse arvesse selle võimet taluda vesiniksulfiidi agressiivset mõju süsteemi metallkomponentidele.

Tüüpiline absorbendi sisaldus on tavaliselt vahemikus 15 kuni 20%. Tihti juhtub aga, et kontsentratsiooni suurendatakse 30%-ni või vähendatakse 10%-ni, olenevalt sellest, kui kõrge peaks olema puhastusaste. Need. mis eesmärgil, kütmisel või polümeerühendite tootmisel, gaasi kasutatakse.

Pange tähele, et amiiniühendite kontsentratsiooni suurenemisega väheneb vesiniksulfiidi söövitav potentsiaal. Kuid me peame arvestama, et sel juhul suureneb reaktiivi tarbimine. Sellest tulenevalt tõuseb puhastatud kaubandusliku gaasi hind.

Puhastustehase põhiüksus on plaadi või monteeritud sordi absorber. See on vertikaalselt orienteeritud seade, mis meenutab välimuselt katseklaasi ja mille sees asuvad düüsid või plaadid. Selle alumises osas on sisselaskeava puhastamata gaasisegu varustamiseks, ülaosas on väljalaskeava gaasipesurisse.

Kui käitises puhastatav gaas on piisava rõhu all, et reaktiiv pääseks soojusvahetisse ja seejärel eemaldamiskolonni, toimub protsess ilma pumba osaluseta.Kui rõhk on protsessi jätkumiseks liiga madal, stimuleerib pumpamistehnoloogia väljavoolu

Gaasivool surutakse pärast sisselaskeava separaatori läbimist absorbeerija alumisse sektsiooni. Seejärel läbib see korpuse keskel asuvaid plaate või otsikuid, millele sadestuvad saasteained. Amiinilahusega täielikult niisutatud düüsid on reaktiivi ühtlaseks jaotamiseks eraldatud üksteisest võredega.

Järgmisena suunatakse saasteainetest puhastatud sinine kütus pesurisse. Selle seadme saab ühendada töötlemisahelasse pärast neeldurit või asuda selle ülemises osas.

Kasutatud lahus voolab mööda absorberi seinu alla ja suunatakse eemaldamiskolonni – katlaga eemaldajasse. Seal puhastatakse lahus neeldunud saasteainetest vee keetmisel eralduvate aurude abil, et viia see tagasi paigaldusse.

Regenereeritud, st. vesiniksulfiidühenditest vabastatuna voolab lahus soojusvahetisse. Selles jahutatakse vedelikku soojuse ülekandmise protsessis saastunud lahuse järgmisele osale, misjärel pumbatakse see külmikusse auru täielikuks jahutamiseks ja kondenseerimiseks.

Jahutatud imav lahus juhitakse tagasi absorberisse. Nii ringleb reaktiiv kogu paigalduse vältel. Selle aurud jahutatakse ja puhastatakse happelistest lisanditest, misjärel need täiendavad reaktiivivarusid.

Kõige sagedamini kasutatakse gaasi puhastamisel monoetanoolamiini ja dietanoolamiiniga skeeme. Need reaktiivid võimaldavad eraldada sinisest kütusest mitte ainult vesiniksulfiidi, vaid ka süsinikdioksiidi.

Kui on vaja samaaegselt eemaldada töödeldavast gaasist CO₂ ja H₂S, teostatakse kaheetapiline puhastus.See koosneb kahe kontsentratsiooni poolest erineva lahuse kasutamisest. See valik on säästlikum kui üheastmeline puhastamine.

Esiteks puhastatakse gaaskütus tugeva koostisega, mis sisaldab 25-35% reaktiivi. Seejärel töödeldakse gaasi nõrga vesilahusega, milles toimeainet on vaid 5-12%. Selle tulemusena teostatakse nii jäme- kui peenpuhastus minimaalse lahusekulu ja tekkiva soojuse mõistliku kasutamisega.

Neli alkonoolamiiniga puhastusvõimalust

Alkonoolamiinid ehk aminoalkoholid on ained, mis sisaldavad mitte ainult amiinirühma, vaid ka hüdroksürühma.

Maagaasi alkanoolamiinidega puhastamise rajatiste ja tehnoloogiate konstruktsioonid erinevad peamiselt absorbendi tarnimise meetodi poolest. Seda tüüpi amiinide abil kasutatakse gaasi puhastamisel kõige sagedamini nelja peamist meetodit.

Esimene viis. Määrab ülalt ühe voolu aktiivse lahuse etteande. Kogu absorbendi maht suunatakse paigalduse ülemisele plaadile. Puhastusprotsess toimub temperatuuril, mis ei ületa 40ºС.

Lihtsaim puhastusmeetod hõlmab aktiivse lahuse tarnimist ühe joana. Seda tehnikat kasutatakse juhul, kui lisandite kogus gaasis on ebaoluline

Seda tehnikat kasutatakse tavaliselt väiksema saastumise korral vesiniksulfiidühendite ja süsinikdioksiidiga. Kommertsgaasi tootmise summaarne soojusefekt on reeglina madal.

Teine viis. Seda puhastusvalikut kasutatakse juhul, kui gaasilises kütuses on palju vesiniksulfiidühendeid.

Sel juhul tarnitakse reaktiivilahus kahe joana. Esimene, mille maht on ligikaudu 65–75% kogumassist, saadetakse paigalduse keskele, teine ​​​​tarnitakse ülalt.

Amiinilahus voolab mööda aluseid alla ja kohtub tõusvate gaasivoogudega, mis surutakse absorbendiüksuse alumisele alusele. Enne tarnimist kuumutatakse lahust mitte rohkem kui 40ºC, kuid gaasi ja amiini interaktsiooni ajal tõuseb temperatuur oluliselt.

Et vältida puhastamise efektiivsuse vähenemist temperatuuri tõusust, eemaldatakse liigne soojus koos vesiniksulfiidiga küllastunud jäätmelahusega. Ja paigalduse ülaosas jahutatakse vooluhulka, et eemaldada ülejäänud happelised komponendid koos kondensaadiga.

Teine ja kolmas kirjeldatud meetoditest määravad ette absorbendi lahuse tarnimise kahes voolus. Esimesel juhul tarnitakse reaktiivi samal temperatuuril, teisel - erineval temperatuuril.

See on ökonoomne meetod, mis vähendab nii energia kui ka aktiivlahuse kulu. Täiendavat kütmist ei tehta üheski etapis. Oma tehnoloogiliselt on tegemist kaheastmelise puhastusega, mis annab võimaluse valmistada kaubanduslikku gaasi torujuhtmesse tarnimiseks minimaalsete kadudega.

Kolmas viis. See hõlmab neelduri tarnimist puhastusseadmesse kahe erineva temperatuuriga vooluga. Meetodit kasutatakse juhul, kui toorgaas sisaldab lisaks vesiniksulfiidile ja süsinikdioksiidile ka CS-d₂ja COS.

Absorberi valdav osa, ligikaudu 70-75%, soojeneb temperatuurini 60-70ºС ja ülejäänud osa ainult 40ºС. Voolud juhitakse absorberisse samamoodi nagu ülalkirjeldatud juhul: ülalt ja keskele.

Kõrgtemperatuurse tsooni moodustamine võimaldab kiiresti ja tõhusalt eemaldada puhastuskolonni põhjas olevast gaasimassist orgaanilised saasteained. Ja ülaosas sadestatakse süsinikdioksiid ja vesiniksulfiid standardtemperatuuril amiiniga.

Neljas meetod. See tehnoloogia määrab eelnevalt amiini vesilahuse tarnimise kahe erineva regeneratsiooniastmega vooluna. See tähendab, et üks tarnitakse rafineerimata kujul, mis sisaldab vesiniksulfiidi lisandeid, teine ​​- ilma nendeta.

Esimest voolu ei saa nimetada täiesti reostuks. See sisaldab ainult osaliselt happelisi komponente, kuna osa neist eemaldatakse soojusvahetis jahutamisel temperatuurini +50º/+60ºC. See lahuse vool võetakse alumisest eemaldaja otsikust, jahutatakse ja suunatakse kolonni keskossa.

Kui gaaskütuses on märkimisväärne vesiniksulfiidi ja süsinikdioksiidi komponentide sisaldus, siis puhastatakse kahe erineva regeneratsiooniastmega lahuse vooluga.

Ainult see osa lahusest, mis pumbatakse paigaldise ülemisse sektorisse, läbib sügavpuhastuse. Selle voolu temperatuur ei ületa tavaliselt 50ºС. Siin tehakse gaaskütuse peenpuhastust. See skeem võimaldab vähendada kulusid vähemalt 10%, vähendades aurutarbimist.

On selge, et puhastusmeetod valitakse orgaaniliste saasteainete olemasolu ja majandusliku otstarbekuse alusel. Igal juhul võimaldab tehnoloogiate mitmekesisus teil valida parima võimaluse. Samas amiinigaasi puhastusjaamas on võimalik puhastusastet muuta, saades tööks vajalikuga sinist kütust gaasikatel, ahjude, küttekehade omadused.

Järeldused ja kasulik video sellel teemal

Järgmine video tutvustab teile naftapuurkaevus koos naftaga toodetud seotud gaasist vesiniksulfiidi eraldamise iseärasusi:

Videos tutvustatakse vesiniksulfiidist sinise kütuse puhastamise seadet, et toota elementaarset väävlit edasiseks töötlemiseks:

Selle video autor räägib teile, kuidas kodus biogaasist vesiniksulfiidist lahti saada:

Gaasi puhastusmeetodi valik on ennekõike suunatud konkreetse probleemi lahendamisele. Esinejal on kaks võimalust: järgida tõestatud skeemi või eelistada midagi uut. Peamiseks juhiseks peaks siiski olema majanduslik teostatavus, säilitades samal ajal kvaliteedi ja saavutades nõutava töötlemisastme.