Amingasrensning fra svovlbrinte: princip, effektive muligheder og anlægsdiagrammer

Naturgas udvundet fra felter til levering til forbrugere via rørledninger indeholder svovlforbindelser i forskellige proportioner.Hvis du ikke slipper af med dem, vil aggressive stoffer ødelægge rørledningen og gøre fittings ubrugelige. Derudover frigives toksiner, når forurenet blåt brændstof brændes.

For at undgå negative konsekvenser udføres amingasrensning fra hydrogensulfid. Dette er den enkleste og billigste måde at adskille skadelige komponenter fra fossile brændstoffer. Vi vil fortælle dig, hvordan processen med adskillelse af svovlindeslutninger foregår, hvordan renseanlægget er designet og fungerer.

Formål med oprensning af fossile brændstoffer

Gas er den mest populære type brændstof. Det tiltrækker med den mest overkommelige pris og forårsager mindst skade på miljøsituationen. De ubestridelige fordele inkluderer letheden ved at kontrollere forbrændingsprocessen og evnen til at sikre alle stadier af brændstofbehandling under produktionen af ​​termisk energi.

Det naturgasformige mineral udvindes dog ikke i sin rene form, pga Samtidig med gasudvinding pumpes tilhørende organiske forbindelser ud fra brønden. Den mest almindelige af dem er svovlbrinte, hvis indhold varierer fra tiendedele til ti procent eller mere, afhængigt af aflejringen.

Svovlbrinte er giftigt, farligt for miljøet og skadeligt for katalysatorer, der anvendes til gasbehandling. Som vi allerede har bemærket, er denne organiske forbindelse ekstremt aggressiv over for stålrør og metalventiler.

Naturligvis tærer det private system og hovedgasrørledning, hydrogensulfid fører til lækager af blåt brændstof og ekstremt negative, risikable situationer forbundet med dette faktum. For at beskytte forbrugeren fjernes sundhedsskadelige forbindelser fra det gasformige brændstof, før det leveres til rørledningen.

Ifølge standarderne må hydrogensulfidforbindelser i gas, der transporteres gennem rør, ikke overstige 0,02 g/m³. Men faktisk er der meget flere af dem. For at opnå den værdi, der er reguleret af GOST 5542-2014, er rengøring påkrævet.

Eksisterende metoder til hydrogensulfidseparation

Ud over svovlbrinte, som dominerer blandt andre urenheder, kan blåt brændstof også indeholde andre skadelige forbindelser. Kuldioxid, lette mercaptaner og kulsulfid kan findes i det. Men svovlbrinte i sig selv vil altid dominere.

Det er værd at bemærke, at et mindre indhold af svovlforbindelser i renset gasformigt brændstof er acceptabelt. Det specifikke tolerancetal afhænger af de formål, som gassen er produceret til.For at fremstille ethylenoxid skal det samlede indhold af svovlurenheder være mindre end 0,0001 mg/m³.

Rengøringsmetoden vælges ud fra det ønskede resultat.

Alle nuværende metoder er opdelt i to grupper:

• Sorptiv. De involverer absorption af hydrogensulfidforbindelser af et fast (adsorptions) eller flydende (absorptions) reagens med den efterfølgende frigivelse af svovl eller dets derivater. Hvorefter de skadelige urenheder, der er udskilt fra gassen, bortskaffes eller behandles.
• Katalytisk. De består af oxidation eller reduktion af svovlbrinte, der omdanner det til elementært svovl. Processen udføres i nærværelse af katalysatorer - stoffer, der stimulerer forløbet af en kemisk reaktion.

Adsorption involverer opsamling af hydrogensulfid ved at koncentrere det på overfladen af ​​et fast stof. Oftest anvendes granulære materialer baseret på aktivt kul eller jernoxid i adsorptionsprocessen. Det store specifikke overfladeareal, der er karakteristisk for korn, bidrager til maksimal tilbageholdelse af svovlmolekyler.

Alle blå brændstofrensningsmetoder er opdelt i sorption og katalytisk. Rengøringsudstyret er fokuseret på driftsprincippet for en bestemt teknologi. Der er dog installationer, der kombinerer flere metoder, hvilket resulterer i en omfattende rengøring.

Absorptionsteknologi adskiller sig ved, at gasformige svovlbrinteurenheder opløses i det aktive flydende stof. Som et resultat passerer gasformige forurenende stoffer ind i væskefasen. Derefter fjernes de isolerede skadelige komponenter ved stripning, ellers desorption, ved denne metode fjernes de fra den reaktive væske.

På trods af at adsorptionsteknologi refererer til "tørre processer" og giver mulighed for finrensning af blåt brændstof, bruges absorption oftere til at fjerne forurenende stoffer fra naturgas. Indsamling og eliminering af hydrogensulfidforbindelser ved hjælp af flydende absorbenter er mere rentabelt og hensigtsmæssigt.

Den mest populære type adsorber er aktivt kul, der bruges i form af kapsler eller korn. Overfladen af ​​hvert element "absorberer" svovlbrinte og andre organiske indeslutninger

Absorptionsmetoder, der anvendes til gasrensning, er opdelt i følgende tre grupper:

• Kemisk. Fremstillet ved hjælp af opløsningsmidler, der let reagerer med hydrogensulfid, sure forurenende stoffer. Ethanolaminer eller alkanolaminer har den højeste absorptionskapacitet blandt kemiske sorbenter.
• Fysisk. De udføres ved fysisk at opløse hydrogensulfidgas i en væskeabsorber. Desuden, jo højere partialtrykket af den gasformige forurening, jo hurtigere sker opløsningsprocessen. Her anvendes methanol, propylencarbonat osv. som absorbere.
• Kombineret. I den blandede version af svovlbrinteekstraktion er begge teknologier involveret. Hovedarbejdet udføres ved absorption, og finrensning udføres af adsorbenter.

I et halvt århundrede har den mest populære og populære teknologi til adskillelse og fjernelse af svovlbrinte og kulsyre fra naturlige brændstoffer været kemisk gasrensning ved hjælp af en aminsorbent, der anvendes i form af en vandig opløsning.

Sorptionsmetoder til rensning af naturlige brændstoffer er baseret på faste og flydende stoffers evne til at reagere med svovlbrinte og andre organiske urenheder og derved frigive dem fra gassammensætningen

Aminteknologi er mere velegnet til behandling af store mængder gas, fordi:

• Ingen mangel. Reagenser kan altid købes i den mængde, der kræves til rengøring.
• Acceptabel absorption. Aminer er kendetegnet ved høj absorptionsevne. Af alle de anvendte stoffer er det kun de, der er i stand til at fjerne 99,9 % svovlbrinte fra gassen.
• Prioriterede egenskaber. Vandige aminopløsninger er karakteriseret ved den mest acceptable viskositet, dampdensitet, termisk og kemisk stabilitet og lav varmekapacitet. Deres egenskaber sikrer det bedste forløb af absorptionsprocessen.
• Ingen toksicitet af reaktive stoffer. Dette er et vigtigt argument, der overbeviser en til at ty til aminmetoden.
• Selektivitet. Kvalitet nødvendig for selektiv absorption. Det giver mulighed for sekventielt at udføre de nødvendige reaktioner i den rækkefølge, der kræves for det optimale resultat.

Ethanolaminer, der anvendes i kemiske metoder til rensning af gas fra svovlbrinte og kuldioxid, omfatter monoethanolaminer (MEA), diethanolaminer (DEA) og triethanolaminer (TEA). Desuden fjernes stoffer med præfikserne mono- og di- fra gassen og H₂S og CO₂. Men den tredje mulighed hjælper med at fjerne kun svovlbrinte.

Ved selektiv rensning af blåt brændstof anvendes methyldiethanolaminer (MDEA), diglycolaminer (DGA) og diisopropanolaminer (DIPA). Selektive absorbenter bruges hovedsageligt i udlandet.

Naturligvis ideelle absorbenter, der opfylder alle rengøringskrav før levering til systemet gas opvarmning og levering af andet udstyr eksisterer endnu ikke. Hvert opløsningsmiddel har nogle fordele sammen med ulemper. Når du vælger et reaktivt stof, skal du blot bestemme det bedst egnede blandt en række foreslåede.

Funktionsprincip for en typisk installation

Maksimal absorptionskapacitet i forhold til H₂S er karakteriseret ved en opløsning af monoethanolamin. Imidlertid har dette reagens et par væsentlige ulemper. Det er kendetegnet ved ret højt tryk og evnen til at skabe irreversible forbindelser med kulsulfid under drift af amingasrensningsenheden.

Den første ulempe elimineres ved vask, som et resultat af hvilken amindampene absorberes delvist. Den anden støder man sjældent på under behandlingen af ​​markgasser.

Koncentrationen af ​​en vandig opløsning af monoethanolamin vælges eksperimentelt, og på baggrund af den udførte forskning bruges den til at rense gas fra et specifikt felt. Valget af procentdelen af ​​reagenset tager højde for dets evne til at modstå de aggressive virkninger af svovlbrinte på metalkomponenterne i systemet.

Typiske absorberende indhold er typisk i området fra 15 til 20%. Det sker dog ofte, at koncentrationen øges til 30 % eller sænkes til 10 %, alt efter hvor høj oprensningsgraden skal være. De der. til hvilket formål, ved opvarmning eller ved fremstilling af polymerforbindelser, vil gassen blive brugt.

Bemærk, at med stigende koncentration af aminforbindelser falder svovlbrintes ætsende potentiale. Men vi skal tage højde for, at i dette tilfælde stiger forbruget af reagenset. Som følge heraf stiger prisen på renset kommerciel gas.

Renseanlæggets hovedenhed er en absorber af pladen eller monteret sort. Dette er et vertikalt orienteret apparat, der ligner et reagensglas i udseende, med dyser eller plader placeret indeni. På dens nederste del er der et indløb til tilførsel af en urenset gasblanding, øverst er der et udløb til scrubberen.

Hvis gassen, der renses i installationen, er under tilstrækkeligt tryk til, at reagenset kan passere ind i varmeveksleren og derefter ind i stripningskolonnen, foregår processen uden deltagelse af en pumpe.Hvis trykket er for lavt til, at processen kan fortsætte, stimulerer pumpeteknologien udstrømning

Gasstrømmen, efter at have passeret gennem indløbsseparatoren, tvinges ind i den nederste del af absorberen. Det passerer derefter gennem plader eller dyser placeret i midten af ​​kroppen, hvorpå der aflejres forurenende stoffer. Dyserne, der er fuldstændigt befugtet med aminopløsningen, er adskilt fra hinanden af ​​gitre for ensartet fordeling af reagenset.

Dernæst sendes det blå brændstof, renset for forurenende stoffer, til scrubberen. Denne enhed kan tilsluttes i behandlingskredsløbet efter absorberen eller placeres i dens øvre del.

Den brugte opløsning strømmer ned ad absorberens vægge og sendes til en stripningssøjle - en stripper med en kedel. Der renses opløsningen for absorberede forureninger af dampe, der frigives, når vandet koges, for at blive returneret tilbage til installationen.

Regenereret, dvs. befriet for svovlbrinteforbindelser strømmer opløsningen ind i varmeveksleren. I den afkøles væsken i processen med at overføre varme til den næste del af den forurenede opløsning, hvorefter den pumpes ind i køleskabet for fuldstændig afkøling og kondensering af dampen.

Den afkølede absorberende opløsning føres tilbage i absorberen. Sådan cirkulerer reagenset gennem hele installationen. Dens dampe afkøles også og renses for sure urenheder, hvorefter de genopbygger reagensforsyningen.

Oftest bruges skemaer med monoethanolamin og diethanolamin til gasrensning. Disse reagenser gør det muligt at udvinde ikke kun svovlbrinte, men også kuldioxid fra blåt brændstof.

Hvis det er nødvendigt samtidig at fjerne CO fra den gas, der behandles₂ og H₂S udføres to-trins rengøring.Det består af at bruge to opløsninger, der adskiller sig i koncentration. Denne mulighed er mere økonomisk end et-trins rengøring.

Først renses gasformigt brændstof med en stærk sammensætning indeholdende et reagens på 25-35%. Derefter behandles gassen med en svag vandig opløsning, hvori det aktive stof kun er 5-12%. Som følge heraf udføres både grov- og finrensning med minimalt opløsningsforbrug og rimelig udnyttelse af den genererede varme.

Fire alconolamin rengøringsmuligheder

Alconolaminer eller aminoalkoholer er stoffer, der ikke kun indeholder en amingruppe, men også en hydroxygruppe.

Designet af installationer og teknologier til rensning af naturgas med alkanolaminer adskiller sig hovedsageligt i metoden til levering af det absorberende stof. Oftest bruges fire hovedmetoder til gasrensning ved hjælp af denne type aminer.

Første vej. Forudbestemmer tilførslen af ​​den aktive opløsning i én strøm fra oven. Hele volumen af ​​absorbent ledes til den øverste plade af installationen. Rengøringsprocessen sker ved en temperaturbaggrund på højst 40ºС.

Den enkleste rengøringsmetode involverer at tilføre den aktive opløsning i én strøm. Denne teknik bruges, hvis mængden af ​​urenheder i gassen er ubetydelig

Denne teknik bruges normalt til mindre forurening med hydrogensulfidforbindelser og kuldioxid. Den samlede termiske effekt ved fremstilling af kommerciel gas er som udgangspunkt lav.

Anden vej. Denne rengøringsmulighed bruges, når der er et højt indhold af svovlbrinteforbindelser i gasformigt brændstof.

I dette tilfælde leveres reagensopløsningen i to strømme. Den første, med et volumen på cirka 65-75% af den samlede masse, sendes til midten af ​​installationen, den anden forsynes ovenfra.

Aminopløsningen strømmer ned i bakkerne og møder de stigende gasstrømme, som presses ind på den nedre bakke af den absorberende enhed. Før tilførsel opvarmes opløsningen til højst 40ºC, men under interaktionen af ​​gassen med aminen stiger temperaturen betydeligt.

For at forhindre et fald i rengøringseffektiviteten på grund af en temperaturstigning fjernes overskydende varme sammen med affaldsopløsningen mættet med svovlbrinte. Og i toppen af ​​installationen afkøles flowet for at udvinde de resterende sure komponenter sammen med kondensat.

Den anden og tredje af de beskrevne metoder forudbestemmer tilførslen af ​​den absorberende opløsning i to strømme. I det første tilfælde leveres reagenset ved samme temperatur, i det andet - ved en anden temperatur.

Dette er en økonomisk metode, der reducerer forbruget af både energi og aktiv løsning. Yderligere opvarmning udføres ikke på noget tidspunkt. I sin teknologiske essens er det en to-niveau rensning, som giver mulighed for at forberede kommerciel gas til forsyning til rørledningen med minimale tab.

Tredje vej. Det går ud på at tilføre absorberen til renseanlægget i to strømme med forskellige temperaturer. Metoden anvendes, hvis rågassen udover svovlbrinte og kuldioxid også indeholder CS₂og COS.

Den overvejende del af absorberen, cirka 70-75%, opvarmes til 60-70ºС, og den resterende del kun til 40ºС. Strømme føres ind i absorberen på samme måde som i det ovenfor beskrevne tilfælde: ovenfra og ind i midten.

Dannelsen af ​​en højtemperaturzone gør det muligt hurtigt og effektivt at fjerne organiske forureninger fra gasmassen i bunden af ​​rensekolonnen. Og i toppen udfældes kuldioxid og svovlbrinte af en amin ved standardtemperatur.

Fjerde metode. Denne teknologi forudbestemmer tilførslen af ​​en vandig aminopløsning i to strømme med forskellige grader af regenerering. Det vil sige, at den ene leveres i en uraffineret form, der indeholder hydrogensulfid indeslutninger, den anden - uden dem.

Det første vandløb kan ikke kaldes fuldstændigt forurenet. Den indeholder kun delvist sure komponenter, fordi nogle af dem fjernes under afkøling til +50º/+60ºC i varmeveksleren. Denne opløsningsstrøm tages fra den nederste stripperdyse, afkøles og ledes til den midterste del af søjlen.

Hvis der er et betydeligt indhold af svovlbrinte og kuldioxidkomponenter i gasformigt brændstof, udføres rensning med to strømme af opløsning med forskellige grader af regenerering

Kun den del af opløsningen, der pumpes ind i den øverste del af installationen, gennemgår en dyb rengøring. Temperaturen på denne strøm overstiger normalt ikke 50ºС. Her udføres finrensning af gasformigt brændstof. Denne ordning giver dig mulighed for at reducere omkostningerne med mindst 10% ved at reducere dampforbruget.

Det er klart, at rengøringsmetoden er valgt ud fra tilstedeværelsen af ​​organiske forurenende stoffer og økonomisk gennemførlighed. Under alle omstændigheder giver de mange forskellige teknologier dig mulighed for at vælge den bedste mulighed. På det samme amingasbehandlingsanlæg er det muligt at variere rensningsgraden for at opnå blåt brændstof med det nødvendige til arbejdet gaskedler, komfurer, varmelegemer egenskaber.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Følgende video vil introducere dig til detaljerne ved udvinding af svovlbrinte fra tilhørende gas produceret sammen med olie af en oliebrønd:

Videoen vil præsentere installationen til rensning af blåt brændstof fra svovlbrinte for at producere elementært svovl til videre behandling:

Forfatteren af ​​denne video vil fortælle dig, hvordan du kan slippe af med svovlbrinte fra biogas derhjemme:

Valget af gasrensningsmetode er først og fremmest fokuseret på at løse et specifikt problem. Udøveren har to muligheder: følg en gennemprøvet ordning eller foretrækker noget nyt. Hovedretningslinjen bør dog stadig være økonomisk gennemførlighed, samtidig med at kvaliteten opretholdes og den nødvendige forarbejdningsgrad opnås.