Pembersihan gas amina daripada hidrogen sulfida: prinsip, pilihan berkesan dan gambar rajah tumbuhan

Gas asli yang diekstrak dari ladang untuk dihantar kepada pengguna melalui saluran paip mengandungi sebatian sulfur dalam perkadaran yang berbeza.Jika anda tidak menyingkirkannya, bahan yang agresif akan memusnahkan saluran paip dan menyebabkan kelengkapan tidak dapat digunakan. Di samping itu, apabila bahan api biru yang tercemar dibakar, toksin dibebaskan.

Untuk mengelakkan akibat negatif, penulenan gas amina daripada hidrogen sulfida dilakukan. Ini adalah cara paling mudah dan paling murah untuk memisahkan komponen berbahaya daripada bahan api fosil. Kami akan memberitahu anda bagaimana proses pengasingan kemasukan sulfur berlaku, bagaimana loji penulenan direka bentuk dan beroperasi.

Tujuan pembersihan bahan api fosil

Gas adalah jenis bahan api yang paling popular. Ia menarik dengan harga yang paling berpatutan dan menyebabkan kerosakan paling sedikit kepada keadaan alam sekitar. Kelebihan yang tidak dapat dinafikan termasuk kemudahan mengawal proses pembakaran dan keupayaan untuk menjamin semua peringkat pemprosesan bahan api semasa penghasilan tenaga haba.

Walau bagaimanapun, mineral gas asli tidak dilombong dalam bentuk tulen, kerana Serentak dengan pengekstrakan gas, sebatian organik yang berkaitan dipam keluar dari telaga. Yang paling biasa ialah hidrogen sulfida, kandungannya berbeza dari persepuluh hingga sepuluh peratus atau lebih, bergantung pada deposit.

Hidrogen sulfida adalah beracun, berbahaya kepada alam sekitar, dan berbahaya kepada pemangkin yang digunakan dalam pemprosesan gas. Seperti yang telah kita perhatikan, sebatian organik ini sangat agresif terhadap paip keluli dan injap logam.

Sememangnya, menghakis sistem persendirian dan saluran paip gas utama, hidrogen sulfida membawa kepada kebocoran bahan api biru dan sangat negatif, situasi berisiko yang berkaitan dengan fakta ini. Untuk melindungi pengguna, sebatian yang berbahaya kepada kesihatan dikeluarkan daripada bahan api gas sebelum dihantar ke saluran paip.

Mengikut piawaian, sebatian hidrogen sulfida dalam gas yang diangkut melalui paip tidak boleh melebihi 0.02 g/m³. Walau bagaimanapun, sebenarnya terdapat lebih banyak daripada mereka. Untuk mencapai nilai yang dikawal oleh GOST 5542-2014, pembersihan diperlukan.

Kaedah sedia ada untuk pengasingan hidrogen sulfida

Selain hidrogen sulfida, yang mendominasi antara kekotoran lain, bahan api biru juga mungkin mengandungi sebatian berbahaya yang lain. Karbon dioksida, merkaptan ringan dan karbon sulfida boleh didapati di dalamnya. Tetapi hidrogen sulfida itu sendiri akan sentiasa mendominasi.

Perlu diingat bahawa beberapa kandungan kecil sebatian sulfur dalam bahan api gas tulen boleh diterima. Angka toleransi khusus bergantung pada tujuan gas dihasilkan.Sebagai contoh, untuk menghasilkan etilena oksida, jumlah kandungan bendasing sulfur mestilah kurang daripada 0.0001 mg/m³.

Kaedah pembersihan dipilih berdasarkan hasil yang diinginkan.

Semua kaedah sedia ada dibahagikan kepada dua kumpulan:

• Sorptive. Ia melibatkan penyerapan sebatian hidrogen sulfida oleh reagen pepejal (penjerapan) atau cecair (penyerapan) dengan pembebasan sulfur atau terbitan berikutnya. Selepas itu kekotoran berbahaya yang diasingkan daripada gas dilupuskan atau diproses.
• Pemangkin. Ia terdiri daripada pengoksidaan atau pengurangan hidrogen sulfida, menukarkannya kepada unsur sulfur. Proses ini dijalankan dengan kehadiran pemangkin - bahan yang merangsang perjalanan tindak balas kimia.

Penjerapan melibatkan pengumpulan hidrogen sulfida dengan menumpukan pada permukaan pepejal. Selalunya, bahan berbutir berdasarkan karbon teraktif atau oksida besi digunakan dalam proses penjerapan. Ciri luas permukaan spesifik yang besar bagi bijirin menyumbang kepada pengekalan maksimum molekul sulfur.

Semua kaedah penulenan bahan api biru dibahagikan kepada penyerapan dan pemangkin. Peralatan pembersihan tertumpu pada prinsip operasi teknologi tertentu. Walau bagaimanapun, terdapat pemasangan yang menggabungkan beberapa kaedah, menghasilkan pembersihan menyeluruh.

Teknologi penyerapan berbeza kerana kekotoran hidrogen sulfida gas dilarutkan dalam bahan cecair aktif. Akibatnya, bahan pencemar gas masuk ke dalam fasa cecair. Kemudian komponen berbahaya yang terpencil dikeluarkan dengan pelucutan, jika tidak desorpsi, dengan kaedah ini ia disingkirkan daripada cecair reaktif.

Walaupun teknologi penjerapan merujuk kepada "proses kering" dan membolehkan penulenan halus bahan api biru, penyerapan lebih kerap digunakan untuk membuang bahan cemar daripada gas asli. Pengumpulan dan penyingkiran sebatian hidrogen sulfida menggunakan penyerap cecair adalah lebih menguntungkan dan berfaedah.

Jenis penyerap yang paling popular ialah karbon diaktifkan, digunakan dalam bentuk kapsul atau bijirin. Permukaan setiap unsur "menyerap" hidrogen sulfida dan rangkuman organik lain

Kaedah penyerapan yang digunakan dalam penulenan gas dibahagikan kepada tiga kumpulan berikut:

• kimia. Dihasilkan menggunakan pelarut yang mudah bertindak balas dengan bahan pencemar berasid hidrogen sulfida. Etanolamin atau alkanolamin mempunyai kapasiti penyerapan yang paling tinggi di kalangan penjerap kimia.
• Fizikal. Ia dilakukan dengan melarutkan gas hidrogen sulfida secara fizikal dalam penyerap cecair. Selain itu, semakin tinggi tekanan separa bahan pencemar gas, semakin cepat proses pembubaran berlaku. Metanol, propilena karbonat, dsb. digunakan sebagai penyerap di sini.
• digabungkan. Dalam versi campuran pengekstrakan hidrogen sulfida, kedua-dua teknologi terlibat. Kerja utama dilakukan dengan penyerapan, dan pemurnian halus dilakukan oleh penjerap.

Selama setengah abad, teknologi yang paling popular dan popular untuk mengasingkan dan mengeluarkan hidrogen sulfida dan asid karbonik daripada bahan api asli ialah penulenan gas kimia menggunakan sorben amina yang digunakan dalam bentuk larutan akueus.

Kaedah penyerapan untuk menulenkan bahan api semula jadi adalah berdasarkan keupayaan bahan pepejal dan cecair untuk bertindak balas dengan hidrogen sulfida dan kekotoran organik lain, dengan itu membebaskannya daripada komposisi gas.

Teknologi amina lebih sesuai untuk memproses jumlah gas yang besar kerana:

• Tiada kekurangan. Reagen sentiasa boleh dibeli dalam jumlah yang diperlukan untuk pembersihan.
• Penyerapan yang boleh diterima. Amina dicirikan oleh kapasiti penyerapan yang tinggi. Daripada semua bahan yang digunakan, hanya mereka yang mampu mengeluarkan 99.9% hidrogen sulfida daripada gas.
• Ciri-ciri keutamaan. Larutan amina akueus dicirikan oleh kelikatan yang paling boleh diterima, ketumpatan wap, kestabilan terma dan kimia, dan kapasiti haba yang rendah. Ciri-ciri mereka memastikan perjalanan terbaik proses penyerapan.
• Tiada ketoksikan bahan reaktif. Ini adalah hujah penting yang meyakinkan seseorang untuk menggunakan kaedah amina.
• Selektif. Kualiti diperlukan untuk penyerapan terpilih. Ia memberikan keupayaan untuk menjalankan tindak balas yang diperlukan mengikut urutan yang diperlukan untuk hasil yang optimum.

Etanolamin yang digunakan dalam kaedah kimia untuk membersihkan gas daripada hidrogen sulfida dan karbon dioksida termasuk monoethanolamines (MEA), dietanolamines (DEA), dan triethanolamines (TEA). Selain itu, bahan dengan awalan mono- dan di- dikeluarkan daripada gas dan H₂S, dan CO₂. Tetapi pilihan ketiga membantu untuk mengeluarkan hanya hidrogen sulfida.

Apabila melakukan pembersihan terpilih bahan api biru, methyldiethanolamines (MDEA), diglycolamines (DGA), dan diisopropanolamines (DIPA) digunakan. Penyerap terpilih digunakan terutamanya di luar negara.

Sememangnya, penyerap ideal yang memenuhi semua keperluan pembersihan sebelum dihantar ke sistem pemanasan gas dan bekalan peralatan lain masih belum wujud. Setiap pelarut mempunyai beberapa kelebihan bersama dengan keburukan. Apabila memilih bahan reaktif, hanya tentukan bahan yang paling sesuai daripada beberapa bahan yang dicadangkan.

Prinsip operasi pemasangan biasa

Kapasiti penyerapan maksimum berhubung dengan H₂S dicirikan oleh larutan monoethanolamine. Walau bagaimanapun, reagen ini mempunyai beberapa kelemahan yang ketara. Ia dicirikan oleh tekanan yang agak tinggi dan keupayaan untuk mencipta sebatian tak boleh balik dengan karbon sulfida semasa operasi unit penulenan gas amina.

Kelemahan pertama dihapuskan dengan mencuci, akibatnya wap amina diserap sebahagiannya. Yang kedua jarang ditemui semasa pemprosesan gas medan.

Kepekatan larutan akueus monoethanolamine dipilih secara eksperimen, dan berdasarkan penyelidikan yang dijalankan, ia digunakan untuk membersihkan gas dari medan tertentu. Pemilihan peratusan reagen mengambil kira keupayaannya untuk menahan kesan agresif hidrogen sulfida pada komponen logam sistem.

Kandungan penyerap biasa biasanya dalam julat 15 hingga 20%. Walau bagaimanapun, ia sering berlaku bahawa kepekatan meningkat kepada 30% atau dikurangkan kepada 10%, bergantung pada berapa tinggi tahap penulenan yang sepatutnya. Itu. untuk tujuan apakah, dalam pemanasan atau dalam penghasilan sebatian polimer, gas akan digunakan.

Ambil perhatian bahawa dengan peningkatan kepekatan sebatian amina, potensi menghakis hidrogen sulfida berkurangan. Tetapi kita mesti mengambil kira bahawa dalam kes ini penggunaan reagen meningkat. Akibatnya, kos gas komersial yang telah dimurnikan meningkat.

Unit utama loji penulenan ialah penyerap plat atau varieti yang dipasang. Ini adalah radas berorientasikan menegak, kelihatan menyerupai tabung uji, dengan muncung atau plat terletak di dalamnya. Di bahagian bawahnya terdapat saluran masuk untuk membekalkan campuran gas yang tidak disucikan, di bahagian atas terdapat saluran keluar ke penyental.

Jika gas yang sedang ditulenkan dalam pemasangan berada di bawah tekanan yang mencukupi untuk reagen masuk ke dalam penukar haba dan kemudian ke dalam lajur pelucutan, proses itu berlaku tanpa penyertaan pam.Jika tekanan terlalu rendah untuk proses diteruskan, teknologi pengepaman merangsang aliran keluar

Aliran gas, selepas melalui pemisah masuk, dipaksa masuk ke bahagian bawah penyerap. Ia kemudiannya melalui plat atau muncung yang terletak di tengah-tengah badan, di mana bahan cemar didepositkan. Muncung, dibasahi sepenuhnya dengan larutan amina, dipisahkan antara satu sama lain dengan grid untuk pengagihan seragam reagen.

Seterusnya, bahan api biru, dibersihkan daripada bahan cemar, dihantar ke penyental. Peranti ini boleh disambungkan dalam litar pemprosesan selepas penyerap atau terletak di bahagian atasnya.

Larutan yang dibelanjakan mengalir ke bawah dinding penyerap dan dihantar ke lajur pelucutan - penarik dengan dandang. Di sana, larutan dibersihkan daripada bahan cemar yang diserap oleh wap yang dikeluarkan apabila air dididihkan untuk dikembalikan semula ke pemasangan.

Dijana semula, i.e. dibebaskan daripada sebatian hidrogen sulfida, larutan mengalir ke dalam penukar haba. Di dalamnya, cecair disejukkan dalam proses memindahkan haba ke bahagian seterusnya larutan tercemar, selepas itu ia dipam ke dalam peti sejuk untuk penyejukan lengkap dan pemeluwapan wap.

Larutan penyerap yang disejukkan dimasukkan semula ke dalam penyerap. Ini adalah bagaimana reagen beredar sepanjang pemasangan. Wapnya juga disejukkan dan dibersihkan daripada kekotoran berasid, selepas itu ia menambah bekalan reagen.

Selalunya, skim dengan monoethanolamine dan dietanolamine digunakan dalam penulenan gas. Reagen ini memungkinkan untuk mengekstrak bukan sahaja hidrogen sulfida, tetapi juga karbon dioksida daripada bahan api biru.

Jika perlu untuk membuang CO secara serentak daripada gas yang sedang diproses₂ dan H₂S, pembersihan dua peringkat dilakukan.Ia terdiri daripada menggunakan dua penyelesaian yang berbeza dalam kepekatan. Pilihan ini lebih menjimatkan daripada pembersihan satu langkah.

Pertama, bahan api gas dibersihkan dengan komposisi kuat yang mengandungi reagen 25-35%. Kemudian gas dirawat dengan larutan akueus yang lemah, di mana bahan aktifnya hanya 5-12%. Akibatnya, kedua-dua pembersihan kasar dan halus dilakukan dengan penggunaan larutan yang minimum dan penggunaan munasabah haba yang dijana.

Empat pilihan pembersihan alkonolamin

Alkonolamin atau alkohol amino adalah bahan yang mengandungi bukan sahaja kumpulan amina, tetapi juga kumpulan hidroksi.

Reka bentuk pemasangan dan teknologi untuk menulenkan gas asli dengan alkanolamin berbeza terutamanya dalam kaedah membekalkan bahan penyerap. Selalunya, empat kaedah utama digunakan dalam pembersihan gas menggunakan jenis amina ini.

Cara pertama. Pratentukan bekalan penyelesaian aktif dalam satu aliran dari atas. Keseluruhan isipadu penyerap diarahkan ke plat atas pemasangan. Proses pembersihan berlaku pada latar belakang suhu tidak lebih tinggi daripada 40ºС.

Kaedah pembersihan yang paling mudah melibatkan pembekalan larutan aktif dalam satu aliran. Teknik ini digunakan jika jumlah kekotoran dalam gas adalah tidak ketara

Teknik ini biasanya digunakan untuk pencemaran kecil dengan sebatian hidrogen sulfida dan karbon dioksida. Jumlah kesan haba untuk menghasilkan gas komersial adalah, sebagai peraturan, rendah.

Cara kedua. Pilihan pembersihan ini digunakan apabila terdapat kandungan sebatian hidrogen sulfida yang tinggi dalam bahan api gas.

Dalam kes ini, larutan reagen dibekalkan dalam dua aliran. Yang pertama, dengan jumlah kira-kira 65-75% daripada jumlah jisim, dihantar ke tengah pemasangan, yang kedua dibekalkan dari atas.

Larutan amina mengalir ke bawah dulang dan memenuhi aliran gas yang semakin meningkat, yang dipaksa ke dulang bawah unit penyerap. Sebelum bekalan, larutan dipanaskan kepada tidak lebih daripada 40ºC, tetapi semasa interaksi gas dengan amina, suhu meningkat dengan ketara.

Untuk mengelakkan kecekapan pembersihan berkurangan akibat peningkatan suhu, haba berlebihan dikeluarkan bersama-sama dengan larutan sisa tepu dengan hidrogen sulfida. Dan di bahagian atas pemasangan, aliran disejukkan untuk mengekstrak komponen berasid yang tinggal bersama dengan kondensat.

Kaedah kedua dan ketiga daripada kaedah yang diterangkan menentukan terlebih dahulu bekalan larutan penyerap dalam dua aliran. Dalam kes pertama, reagen dibekalkan pada suhu yang sama, pada yang kedua - pada suhu yang berbeza.

Ini adalah kaedah ekonomi yang mengurangkan penggunaan kedua-dua tenaga dan penyelesaian aktif. Pemanasan tambahan tidak dilakukan pada mana-mana peringkat. Dalam intipati teknologinya, ia adalah penulenan dua peringkat, yang memberi peluang untuk menyediakan gas komersial untuk bekalan ke saluran paip dengan kerugian yang minimum.

cara ketiga. Ia melibatkan membekalkan penyerap ke pemasangan pembersihan dalam dua aliran suhu berbeza. Kaedah ini digunakan jika, sebagai tambahan kepada hidrogen sulfida dan karbon dioksida, gas mentah juga mengandungi CS₂, dan COS.

Bahagian utama penyerap, kira-kira 70-75%, memanaskan sehingga 60-70ºС, dan bahagian yang tinggal hanya kepada 40ºС. Aliran dimasukkan ke dalam penyerap dengan cara yang sama seperti dalam kes yang diterangkan di atas: dari atas dan ke tengah.

Pembentukan zon suhu tinggi memungkinkan untuk membuang bahan cemar organik dengan cepat dan cekap daripada jisim gas di bahagian bawah lajur pembersihan. Dan di bahagian atas, karbon dioksida dan hidrogen sulfida dimendakkan oleh amina pada suhu standard.

Kaedah keempat. Teknologi ini menentukan terlebih dahulu bekalan larutan amina akueus dalam dua aliran dengan darjah penjanaan semula yang berbeza. Iaitu, satu dibekalkan dalam bentuk yang tidak ditapis, mengandungi kemasukan hidrogen sulfida, yang kedua - tanpa mereka.

Aliran pertama tidak boleh dipanggil tercemar sepenuhnya. Ia hanya sebahagiannya mengandungi komponen berasid, kerana sebahagian daripadanya dikeluarkan semasa penyejukan kepada +50º/+60ºC dalam penukar haba. Aliran larutan ini diambil dari muncung penarik bawah, disejukkan dan diarahkan ke bahagian tengah lajur.

Jika terdapat kandungan ketara komponen hidrogen sulfida dan karbon dioksida dalam bahan api gas, pembersihan dilakukan dengan dua aliran larutan dengan darjah penjanaan semula yang berbeza.

Hanya bahagian penyelesaian yang dipam ke bahagian atas pemasangan yang menjalani pembersihan mendalam. Suhu aliran ini biasanya tidak melebihi 50ºС. Di sini, pembersihan halus bahan api gas dilakukan. Skim ini membolehkan anda mengurangkan kos sekurang-kurangnya 10% dengan mengurangkan penggunaan wap.

Adalah jelas bahawa kaedah pembersihan dipilih berdasarkan kehadiran bahan cemar organik dan kebolehlaksanaan ekonomi. Walau apa pun, kepelbagaian teknologi membolehkan anda memilih pilihan terbaik. Di loji rawatan gas amina yang sama, adalah mungkin untuk mengubah tahap penulenan, mendapatkan bahan api biru dengan yang diperlukan untuk kerja dandang gas, dapur, ciri pemanas.

Kesimpulan dan video berguna mengenai topik ini

Video berikut akan memperkenalkan anda kepada spesifik mengekstrak hidrogen sulfida daripada gas berkaitan yang dihasilkan bersama minyak oleh telaga minyak:

Video ini akan membentangkan pemasangan untuk menulenkan bahan api biru daripada hidrogen sulfida untuk menghasilkan unsur sulfur untuk pemprosesan selanjutnya:

Pengarang video ini akan memberitahu anda bagaimana untuk menghilangkan hidrogen sulfida dari biogas di rumah:

Pilihan kaedah penulenan gas, pertama sekali, tertumpu pada penyelesaian masalah tertentu. Pelaku mempunyai dua pilihan: ikut skema yang terbukti atau lebih suka sesuatu yang baharu. Walau bagaimanapun, garis panduan utama masih harus kebolehlaksanaan ekonomi sambil mengekalkan kualiti dan memperoleh tahap pemprosesan yang diperlukan.