Аминовая очистка газа от сероводорода: принцип, эффективные варианты и схемы установок

Четыре варианта очистки алконоламинами

Алконоламины или аминоспирты – это вещества, содержащие не только аминовую группу, но и гидроксигруппу.

Устройство установок и технологии очистки природного газа алканоламинами отличаются преимущественно способом подачи абсорбирующего вещества. Чаще всего в чистке газа с применением этого вида аминов используют четыре основных методики.

Первый способ. Предопределяет подачу активного раствора одним потоком сверху. Весь объем абсорбента направляется на верхнюю тарелку установки. Процесс очистки происходит при температурном фоне не выше 40ºС.

Аминовая очистка газа от сероводорода: принцип, эффективные варианты и схемы установокПростейший способ очистки предполагает подачу активного раствора одним потоком. Эта методика применяется, если примесей в газе незначительное количество

Эта методика обычно используется при незначительном загрязнении сероводородными соединениями и углекислотой. Суммарный тепловой эффект для получения товарного газа при этом, как правило, невысок.

Второй способ. Этот вариант очистки применяется при высоком содержании сероводородных соединений в газообразном топливе.

Реактивный раствор в этом случае подают в два потока. Первый, объемом примерно 65-75% общей массы, направляется в середину установки, второй поставляется сверху.

Аминовый раствор стекает вниз по тарелкам и встречается с восходящими газовыми потоками, которые нагнетаются на нижнюю тарелку абсорбирующей установки. Перед подачей раствор разогревается не более чем до 40ºС, но в ходе взаимодействия газа с амином температура значительно повышается.

Чтобы из-за повышения температуры не падала эффективность чистки, избыток тепла отводится вместе с отработанным раствором, насыщенным сероводородом. А вверху установки производится охлаждение потока с целью извлечения остатков кислых составляющих вместе с конденсатом.

Аминовая очистка газа от сероводорода: принцип, эффективные варианты и схемы установокВторой и третий из описанных способов предопределяет подачу абсорбирующего раствора двумя потоками. В первом случае реактив подают одной температуры, во втором – разной

Это экономичный способ, позволяющий сократить расход как энергии, так и активного раствора. Дополнительный подогрев не производится ни на одном этапе. По технологической сути он является двухуровневой очисткой, предоставляющей возможность с наименьшими потерями подготовить товарный газ к подаче в магистраль.

Третий способ. Предполагает поставку абсорбера в очищающую установку двумя потоками разной температуры. Методика применяется, если кроме сероводорода и углекислоты в сыром газе есть еще и CS2, и COS.

Преобладающая часть абсорбера, примерно 70-75%, разогревается до 60-70ºС, а оставшаяся доля только до 40ºС. Подаются потоки в абсорбер так же, как в вышеописанном случае: сверху и в середину.

Формирование зоны с высокой температурой дает возможность быстро и качественно извлечь органические загрязнения из газовой массы внизу очищающей колонны. А вверху диоксид углерода и сероводород осаждаются амином стандартной температуры.

Четвертый способ. Эта технология предопределяет подачу водного раствора амина двумя потоками с разной степенью регенерации. То есть один поставляется в неочищенном виде, с содержанием сероводородных включений, второй – без них.

Первый поток нельзя назвать полностью загрязненным. Он только частично содержит кислые компоненты, потому что часть из них удаляется в ходе охлаждения до +50º/+60ºС в теплообменнике. Этот поток раствора забирается с нижней насадки десорбера, охлаждается и направляется в среднюю часть колонны.

Аминовая очистка газа от сероводорода: принцип, эффективные варианты и схемы установокПри значительном содержании сероводородных и углекислых компонентов в газообразном топливе очистку производят двумя потоками раствора с разной степенью регенерации

Глубокую очистку проходит только та часть раствора, которую нагнетают в верхний сектор установки. Температура этого потока обычно не превышает 50ºС. Здесь выполняется тонкая чистка газообразного топлива. Эта схема позволяет сократить расходы как минимум на 10 % за счет сокращения расхода пара.

Понятно, что способ очистки выбирают, исходя из наличия органических загрязнений и экономической целесообразности. В любом случае разнообразие технологий позволяет подобрать оптимальный вариант. На одной и той же установке аминовой обработки газа можно варьировать степень очистки, получая голубое горючее с нужными для работы газовых котлов, плит, обогревателей характеристиками.

Нефть, Газ и Энергетика

Сероводород вместе с парами воды из верха реактиватора про­ходит холодильник, где температура понижается до 25—35° С в зави­симости от температуры и количества подаваемой охлаждающей воды. Пары воды конденсируются, и конденсат возвращается на верх реактиватора, а концентрированный сероводород выходит из холодильника и направляется для сернокислотного производста или получения элементарной серы. Этаноламиновый раствор не корро­дирует сталь или железо, более того вследствие щёлочности раствора коррозийное действие сероводорода снижается и практически незна­чительно, так что вполне возможно для всех частей установки приме­нять низкоуглеродистую сталь и чугун. Специальных сплавов не требуется. Процесс очистки газа по этому способу возможно совмес­тить с осушкой газа; для этого необходимо в качестве реагента иметь смесь водного раствора диэтиленгликоля и этаноламина* Практически такие растворы применяются и содержат: 11 % моно-этаноламина, 72% диэтиленгликоля и 17% воды или 19% моноэтано-ламина, 76% диэтиленгликоля и 5% воды.

Такие комбинированные установки по очистке и осушке газа устанавливаются Главгазтоппромом при Совете Министров СССР для обработки газа, подаваемого из района Саратова в Москву, и газа,, подаваемого из Похвистнево в Куйбышев.

Установки работают полностью автоматически, режим регули­руется контрольно-измерительными приборами. Степень очистки 99% и выше. Основными достоинствами этого способа очистки являются:

а) высокая степень очистки благодаря большой поглотительной способности раствора;

б) возможность селективного извлечения сероводорода и угле­кислоты;

в) лёгкая регенерируемость раствора;

г) небольшие потери реагента, вследствие небольшой упругости паров раствора;

д) компактность установки;

е) небольшой расход воды и электроэнергии.

Недостатком этого процесса является сравнительно большой расход пара.

В наших условиях внедрение этого способа пока задерживается отсутствием промышленного производства этаноламинов. В 1946 го­ду заводы министерств химической промышленности и резиновой промышленности начнут производить этот реагент.

Тэйлокс-процесс

Впервые по этому процессу очищать газ стала фирма Коперс (США) в 1927 г. Процесс был запатентован, и применяемые реагенты точно не были известны. Однако, впоследствии (1932 г.) было установлено, что поглотительным раствором при этом процессе служит или мышья-ково-содовый или мышьяково-аммиачный растворы.

Основные химические реакции взаимодействия сероводорода с растворами следующие:

1. Na3AsOS3+H2S=-Na3AsS4+H2O •2.(NH4)sAsOS8+HaS=(NH4)8AsS4+HseO

Реакция регенерации раствора происходит при продувке его воздухом и протекает с выделением элементарной серы:

1. 2Na3AsS4+O2 = 2Na3AsOS3+2S 2. 2(NH4)3AsS4+O2 = 2(NH4)3AsOS3+2S.

Чем концентрированнее раствор, тем больше поглотительная способность его и тем меньше требуется раствора на 1 л*3 газа. Иссле­дованиями установлено, что оптимальной концентрацией мышьяка (в виде As2O3) в растворе считается 8—10 г/л, и кальцинированной соды 13—15 г/л.

Тэйлокс-процесс может быть одно- или двухступенчатым. Двух­ступенчатая очистка позволяет довести степень очистки газа до 99%.

На фиг. 81 показан процесс газа по способу Тэйлокс. Сущность этого способа аналогична фенолятному процессу.

Газ, очищенный от капелек нефти, подаётся снизу абсорбера и, поднимаясь вверх, контактируется с поглотительным раствором, который и поглощает сероводород. Абсорберов два—один орошается

Выбор абсорбента для процесса очистки

Желаемыми характеристиками абсорбента являются:

  • необходимость удаления сероводорода H2S и других соединений серы.
  • поглощение углеводородов должно быть низким.
  • давление паров абсорбента должно быть низким, чтобы минимизировать потери абсорбента.
  • реакции между растворителем и кислыми газами должны быть обратимыми, чтобы предотвратить разложение абсорбента.
  • абсорбент должен быть термически стабильным.
  • удаление продуктов разложения должно быть простым.
  • поглощение кислого газа на единицу циркулирующего абсорбента должно быть высоким.
  • потребность в тепле для регенерации или удаления абсорбента должна быть низкой.
  • абсорбент должен быть неагрессивным.
  • абсорбент не должен пениться в абсорбере или десорбере.
  • желательно избирательное удаление кислых газов.
  • абсорбент должен быть дешевым и легкодоступным.
Популярные статьи  Встраиваемые посудомоечные машины Gorenje 45 см: ТОП лучших узких посудомоек

К сожалению, нет ни одного абсорбента, который обладает всеми желаемыми характеристиками. Это делает необходимым выбор абсорбента, который лучше всего подходит для обработки конкретной смеси кислых газов из различных доступных абсорбентов. Кислые смеси природного газа различаются по:

  • содержанию и соотношению H2S и CO2
  • содержанию тяжелых или ароматических соединений
  • содержанию COS, CS2 и меркаптанов

Хотя кислый газ в основном очищается абсорбентами, для слабо кислого газа может быть более экономичным использование абсорбентов-поглотителей или твердых агентов. В таких процессах соединение химически реагирует с H2S и расходуется в процессе очистки, требуя периодической замены очищающего компонента.

Назначение

Установки производства серы преобразуют H2S, содержащийся в потоках кислых газов из установок регенерации аминов и установок нейтрализации сернисто-щелочных стоков, в жидкую серу. Обычно двух или трехступенчатый процесс Клауса восстанавливает более 92% H2S в виде элементарной серы.

Большинство нефтеперерабатывающих заводов требуют извлечения серы более чем на 98,5%, поэтому третья ступень Клауса работает ниже точки росы серы. Третья ступень может содержать катализатор селективного окисления, иначе в состав установки производства серы необходимо предусматривать установку дожигания хвостовых газов. Становится все более популярным дегазировать полученную расплавленную серу. Крупные компании предлагают запатентованные процессы, которые дегазируют расплавленную серу до 10-20 мас. ppm H2S.

Аминовая очистка газа от сероводорода: принцип, эффективные варианты и схемы установок

Негативные эффекты сероводорода и необходимость очистки газовоздушных сред от H2S

Сернистый водород – одно из простых и широко распространенных соединений, которое в небольших количествах встречается повсеместно. Велика роль эндогенного сероводорода в живых организмах, где он выполняет множество важных нейробиологических функций. Используется он и в лечебных ваннах, в микроскопических объемах благотворно влияя на организм человека.

Впрочем, когда речь идет о такой технологической процедуре как мокрая или сухая очистка воздуха от сероводорода, ясно – что высокая концентрация данного соединения несет лишь сугубо негативные последствия для здоровья, жизни и экологии планеты.

Аминовая очистка газа от сероводорода: принцип, эффективные варианты и схемы установок

Последствия кислотных дождей, содержащих сернистые компоненты

В значительных объемах чистый сероводород и его производные образуются на гидрометаллургических фабриках, предприятиях органического синтеза, аграрных и химических заводах – при производстве серной кислоты, серы, селитры, серосодержащих удобрений.

В составе дымовых газов H2S – постоянный спутник всех без исключения выбросов от сгорания органического сырья – наряду с оксидами серы, окислами азота, соляной кислотой, фенолами, монооксидом углерода.

Очистка биогаза от сероводорода и углекислого газа – одна из насущных проблем, стоящих перед операторами промышленных биометановых электростанций.

Выполненный проект: внедрение системы утилизации сероводорода на гидрометаллургическом предприятии

В опасной концентрации запах газообразного дигидросульфида – тошнотворный «аромат» гниющего мяса или стухших яиц – практически мгновенно перестает ощущаться. Это таит огромную опасность, поскольку H2S быстро парализует обонятельные нервы, и человек продолжает вдыхать из воздуха вредное соединение, уже не ощущая его запаха.

Установки очистки газа от сероводорода востребованы также и в силу его разрушительного воздействия на технические коммуникации. Индивидуально или в составе дымов, сульфид водорода и другие сернистые соединения вызывают сильнейшую коррозию трубопроводов, резервуаров, фитингов, компрессоров и любого другого оборудования, не обладающего специальной антикоррозийной защитой.

Помимо этого, сернистый водород пожаро- и взрывоопасен: 4%-ое его присутствие в воздушной среде может вызвать катастрофические последствия. Так, 27 ноября 2021 года на химическом заводе в восточном Китае, (провинция Хэбэй), по крайней мере, 23 человека погибли и более 22 получили тяжелые ранения в результате самопроизвольного взрыва H2S.

Двойной удар вызывает сероводород, присутствующий в отходящих дымовых газах. С одной стороны, на пути следования по тракту он негативно воздействует на коммуникационные, технические и выхлопные системы предприятий, с другой – выбрасывается в атмосферу, после чего может трансформироваться (через окисление) в серную кислоту и выпадать в виде кислотных дождей, опасность которых для экологии сложно преувеличить.

Симптомы отравления дигидросульфидом

Различные методы

Аминовая очистка газа от сероводорода: принцип, эффективные варианты и схемы установок
Есть три группы методов, которые эффективнее всего удаляют сероводород:

  • физические – аэрация;
  • химические – окисление пероксидом водорода, гипохлоритом натрия, озоном;
  • физико-химические – сорбция каталитическим активированным углем, марганцевокислым зеленым песком и другими фильтрующими загрузками.

Первая помощь

Если вы почувствовали запах и привкус сероводорода, сначала выполните такие действия:

  1. Удалите ил на дне скважины и со стенок труб. Такую чистку выполняйте 1 раз в 2 года.
  2. Прокачайте скважину.
  3. Удалите слой глины и песка.
  4. Выполните герметизацию труб или замените их.
  5. Очистите водонагревательные приборы (бойлер).

Этим вы удалите питательную среду для сульфатредуцирующих бактерий и приостановите образование сероводорода. После можно приступать к непосредственной очистке от сероводорода.

Аэрация

Аминовая очистка газа от сероводорода: принцип, эффективные варианты и схемы установок
Метод подходит для удаления молекулярного сероводорода H2S. Ионы НS- фильтруются частично, а S2- остаются.

Эффективность аэрации средняя – способ растворяет 65-70% сероводорода. Полное удаление возможно только при подкислении воды до рН меньше 5.

Суть метода: вода насыщается кислородом, который реагирует с сероводородом и расщепляет его на серу и воду. Также параллельно окисляется железо, марганец, аммоний.

Есть 2 типа установок для аэрации:

  1. Безнапорные – контактные емкостис распылителями, работающие по типу душа. Кислород равномерно растворяется в каплях воды и реагирует с большей частью сероводорода.Система может быть оборудована маломощным компрессором, который перемешивает воду для донасыщения ее кислородом. Окисленные вещества выпадают в осадок, поэтому накопительную емкость нужно чистить 2-4 раза в год.
  2. Напорные – специальные колонны или статические миксеры, в которые под давлением подается кислородная смесь.После механической фильтрациивода попадает в напорную установку, и там происходит интенсивное окисление. При этом погибают анаэробные бактерии.

Аминовая очистка газа от сероводорода: принцип, эффективные варианты и схемы установок
Плюсы данного метода в следующем:

  • дешевизна;
  • неплохая эффективность.

Минусы:

  • системы громоздкие, занимают много места;
  • их нужно регулярно очищать;
  • в помещении, где происходит аэрация, неприятно пахнет.

Окисление

Дозирующие установки с определенной периодичностью подают в фильтрующую колонну один из сильных окислителей:

  1. Гипохлорит натрия. Соединение расщепляет сероводород до серной кислоты и серы, преобразовывает органические соединения, окисляет железо и марганец. Недостаток метода: концентрат гипохлорита нужно разбавлять только дистиллированной водой, также вещество образует токсичные хлорпроизводные.
  2. Перекись водорода. Безопасный и эффективный бытовой окислитель, который подается станцией дозирования реактивов.
  3. Озон. Вырабатывается из воздуха специальными системами, которые подключаются к водопроводу.

Озон окисляет почти 90% сероводорода, растворенного железа, превращая их в нерастворимый осадок. Также он убивает вирусы и бактерии.

Аминовая очистка газа от сероводорода: принцип, эффективные варианты и схемы установок
Плюсы метода:

  • высокая эффективность очистки;
  • безопасность при соблюдении всех правил.

Минусы:

  • нужно периодически покупать реактивы, а они недешевые;
  • установки дорогие и энергозатратные.

Сорбция

Воду под напором пропускают через древесный или активированный уголь. На поверхности этих материалов происходят обменные реакции, вследствие чего молекулы H2S окисляются и распадаются на безопасные вещества (серу и ее соединения), а все вредные соединения поглощаются пористой поверхностью.

Один из самых популярных фильтрующих материалов – каталитический уголь Centaur(США). Он очищает воду от:

  • сероводорода,
  • железа,
  • хлораминов,
  • нефтепродуктов.

Уголь придает воде приятный вкус и запах. Centaur используют, если концентрация сероводорода в воде не больше 6,0 мг/л. Загрузка удаляет почти весь сероводород, но время контакта должно быть минимум 3 минуты.

Перед подачей воды в фильтр воду нужно аэрировать, для этого используют компрессоры или эжекторы. Промывка загрузки осуществляется противотоком воды, специальных восстановителей не нужно.

Аминовая очистка газа от сероводорода: принцип, эффективные варианты и схемы установок
Еще одна хорошая фильтрующая загрузка – марганцевокислый зеленый песок (ManganeseGreensand).

Это марганцевый цеолит, который получают при обработке природного минерала глауконита.

На активной поверхности происходит окисление сероводорода до серы и сульфатов. Образовавшийся остаток отфильтровывается слоем гранулированного материала. Мешка на 28 л хватает на 3 года и больше.

Плюсы метода:

  • извлечение 98% сероводорода;
  • комплексная очистка и дезодорация воды;
  • обработка большого объема жидкости.

Минусы:

  • сорбенты дорогие;
  • нужно много воды на промывку;
  • низкая скорость фильтрации.

Цель очистки от ископаемого топлива

Газ – самое популярное топливо. Он привлекает наиболее доступной ценой и наносит наименьший ущерб экологической обстановке. К неоспоримым достоинствам можно отнести простоту управления процессом горения и возможность обеспечить все стадии обработки топлива в процессе получения тепловой энергии.

Однако ископаемые природные газы не извлекаются в чистом виде, потому что одновременно с добычей газа из скважины закачиваются связанные с ними органические соединения. Самым распространенным из них является сероводород, содержание которого колеблется от десятых до десяти и более процентов, в зависимости от поля.

Галерея изображенийФото из Природный газ – самый популярный и востребованный вид топлива, популярность которого обусловлена ​​не только его доступностью. Большинство бытовых плит и кухонных устройств в пищевой промышленности работают на магистральном газе. Газ – лучший вариант для отопления крупных промышленных предприятий. Он наносит наименьший вред окружающей среде, не выделяет сажи и нерастворимых продуктов горения. При приготовлении горячей воды и отоплении частных домов / квартир чаще всего задействованы малые и средние торговые объекты, мастерские, газовые котлы. Газ используется для получения требуемой температуры рабочей среды в химической и пищевой промышленности. Природный газ необходим для получения технических газов, которые затем используются при сварке, в источниках питания различных нагревателей ценное сырье для получения различных химических соединений, из которых затем производятся все виды полимерных продуктов. Независимо от цели использования природного газа перед подачей его необходимо очищать от сероводорода и других органических соединений. Природный газ является наиболее распространенным топливом. Газ на кухне Газ в промышленном отоплении Горелка атмосферного газового котла Газ в промышленном производстве Добыча газа

Сероводород ядовит, опасен для окружающей среды и вреден для катализаторов, используемых при переработке газа. Как мы уже отмечали, это органическое соединение чрезвычайно агрессивно по отношению к стальным трубам и металлической арматуре.

Естественно, что, разъедая частную систему и магистральный трубопровод, сероводород приводит к утечкам голубого топлива и связанным с этим крайне негативным и рискованным ситуациям. Для защиты потребителя вредные для здоровья соединения удаляются из состава газообразного топлива еще до его подачи в трубопровод.

Согласно нормам содержание сероводородных соединений в газе, проходящем по трубам, не может превышать 0,02 г / м³. Однако на самом деле их гораздо больше. Для достижения значения, регламентированного ГОСТ 5542-2014, требуется очистка.

Технологическая схема

Аминовая очистка газа от сероводорода: принцип, эффективные варианты и схемы установок

Рис. 3 Принципиальная схема установки аминовой очистки

Газ подается в нижнюю часть колонны-абсорбера (1). Поднимаясь вверх по колонне, газ контактирует с раствором амина. В качестве контактных устройств применяются либо клапанные тарелки, либо неструктурированная насадка. Выбор типа контактного устройства определяется для каждого конкретного случая в отдельности. Количество теоретических ступеней контакта для типичного абсорбера – 7. Пройдя контактную часть абсорбера, газ поступает в секцию каплеуловителя. Назначение данной секции – максимально возможное снижение величины уноса раствора амина с потоком очищенного сырья. Далее, очищенный газ отводится за пределы установки. Колонна-абсорбер стандартно оборудована датчиками температуры для отслеживания изменения температуры по высоте аппарата.

Раствор амина по сигналу автоматического контроллера уровня отводится из нижней части колонны посредством автоматического клапана. При снижении давления из раствора амина выделяются фракции легкокипящих углеводородов. Разделение образовавшейся смеси происходит в сепараторе (2). Выделившийся в процессе сепарации газ отводится из верхней части аппарата в факельную систему сжигания «кислых» газов или в блок термической деструкции.

После сепарации раствор амина проходит механическую очистку в последовательно расположенных мешотчатом (3) и угольном (4) фильтрах.

Далее, очищенный от механических примесей раствор насыщенного амина поступает в теплообменник (5), где происходит нагрев за счет теплообмена с потоком регенерированного амина из ребойлера (7).

Из теплообменника (5) раствор амина подается в колонну-десорбер (6). Подвод тепла, необходимого для процесса регенерации, происходит в ребойлере (7). Источником тепла может быть как прямой подогреватель (газовая горелка, термоэлектрический нагреватель), так и косвенный (пар или горячее масло). АВО рефлюкса (8) обеспечивает частичную конденсацию паров из колонны-десорбера, формируя тем самым поток рефлюкса.

Регенерированный амин отводится из переливной секции ребойлера (7) и подается в теплообменник (5) для нагрева потока насыщенного амина, после чего подпорным насосом подается в секцию АВО амина (12).

Охлажденный регенерированный амин подается в колонну-абсорбер нагнетательным насосом (13).

Принцип действия типичной установки

Максимальной поглощающей способностью в отношении H2S характеризуется раствор моноэтаноламина. Однако у этого реагента есть пара существенных недостатков. Он отличается довольно высоким давлением и способностью во время работы установки аминовой очистки газа создавать необратимые соединения с сероокисью углерода.

Первый минус устраняется путем промывки, в результате которой пары амина частично поглощаются. Второй – редко встречается в ходе переработки промысловых газов.

Аминовая очистка газа от сероводорода: принцип, эффективные варианты и схемы установок

Абсорбционная установка для извлечения сероводорода из газа

Аминовая очистка газа от сероводорода: принцип, эффективные варианты и схемы установок

Комплекс очистных установок на магистрали

Аминовая очистка газа от сероводорода: принцип, эффективные варианты и схемы установок

Усовершенствованные комплексы очистки газа

Аминовая очистка газа от сероводорода: принцип, эффективные варианты и схемы установок

Трубопровод установки очистки природного газа

Концентрацию водного раствора моноэтаноламина подбирают опытным путем, на основании проведенных исследований принимают ее для очистки газа из определенного месторождения. В подборе процентного содержания реагента учитывается его способность противостоять агрессивному воздействию сероводорода на металлические компоненты системы.

Стандартное содержание абсорбирующего вещества обычно находится в интервале от 15 до 20%. Однако нередко бывает, что концентрацию увеличивают до 30% или уменьшают до 10% в зависимости от того, насколько высокой должна быть степень очистки. Т.е. с какой целью, в отоплении или в производстве полимерных соединений, будет использован газ.

Отметим, что при повышении концентрации соединений амина уменьшается коррозионная возможность сероводорода. Но надо учесть, что в этом случае увеличивается расход реагента. Следовательно, повышается стоимость очищенного товарного газа.

Главным агрегатом очистительной установки является абсорбер тарельчатой или насадной разновидности. Это вертикально ориентированный, внешне напоминающий пробирку, аппарат с расположенными внутри насадками или тарелками. В нижней его части есть вход для поставки неочищенной газовой смеси, вверху – выход в скруббер.

Аминовая очистка газа от сероводорода: принцип, эффективные варианты и схемы установок

Если очищаемый газ в установки находится под давлением, достаточным для прохода реагента в теплообменник и затем в отгонную колонну, процесс происходит без участия насоса. Если давление маловато для течения процесса, отток стимулирует насосная техника

Поток газа после прохождения через входной сепаратор нагнетается в нижний раздел абсорбера. Затем он проходит через расположенные в середине корпуса тарелки или насадки, на которых оседают загрязняющие примеси. Насадки, полностью смоченные аминовым раствором, разделены между собой решетками для равномерного распределения реагента.

Далее очищенное от загрязнений голубое топливо направляется в скруббер. Это устройство может подключаться в схеме переработки после абсорбера или располагаться в верхней его части.

Отработанный же раствор стекает вниз по стенкам абсорбера и направляется в отгонную колонну – десорбер с кипятильником. Там раствор очищается от поглощенных загрязнений парами, выделяемыми при кипячении воды, чтобы вернуться обратно в установку.

Регенерированный, т.е. избавленный от сероводородных соединений, раствор перетекает в теплообменник. В нем жидкость охлаждается в процессе передачи тепла следующей порции загрязненного раствора, после чего нагнетается насосом в холодильник для полноценного охлаждения и конденсации пара.

Охлажденный абсорбирующий раствор снова подается в абсорбер. Так реагент циркулирует по установке. Его пары также охлаждаются и очищаются от кислых примесей, после чего пополняют запас реагента.

Аминовая очистка газа от сероводорода: принцип, эффективные варианты и схемы установок

Чаще всего в очистке газа используются схемы с моноэтаноламином и диэтанолоамином. Указанные реагенты позволяют извлечь из состава голубого топлива не только сероводород, но и углекислоту

Если необходимо произвести одновременное удаление из обрабатываемого газа СО2 и H2S, производится двухступенчатая чистка. Она заключается в применении двух растворов, различающихся по концентрации. Этот вариант экономичней одноступенчатой чистки.

Сначала газообразное топливо чистят крепким составом с содержанием реагента 25-35%. Затем газ обрабатывается слабым водным раствором, в котором активного вещества всего 5-12%. В итоге выполняется и грубая, и тонкая очистка с минимальным расходом раствора и разумным применением выделяемого тепла.

Популярные статьи  Рейтинг самых популярных производителей инженерной сантехники 2021 года

Технологическая схема

Аминовая очистка газа от сероводорода: принцип, эффективные варианты и схемы установокСхематическое изображение типичного технологического оборудования для очистки кислого газа регенеративным абсорбентом

Абсорбер

Кислый газ, подаваемый на очистку, поступает в нижнюю часть абсорбера. Этот аппарат обычно содержит от 20 до 24 тарелок, но для небольших установок это может быть колонна, оснащенная насадкой. Водный раствор амина поступает в верхнюю часть абсорбера. По мере того как раствор стекает по тарелкам вниз, он находится в контакте с кислым газом, поскольку газ движется вверх через слой жидкости на каждой тарелке. Когда газ достигает верхней части сосуда, практически весь H2S и, в зависимости от используемого абсорбента, весь CO2 удаляются из потока газа. Очищенный газ соответствует спецификациям по содержанию H2S, CO2, общей сере.

Сепарация и подогрев насыщенного амина

Насыщенный раствор амина покидает абсорбер внизу и проходит через клапан сброса давления, обеспечивая падение давления примерно на 4 кгс/см2. После снижения давления обогащенный раствор поступает в сепаратор, где выделяется большая часть растворенного углеводородного газа и некоторое количество кислого газа. Затем раствор протекает через теплообменник, нагреваясь от тепла горячего потока регенерированного амина.

Десорбер

Насыщенный абсорбент поступает в аппарат, где регенерация абсорбента происходит при давлении около 0,8-1 кгс/см2 и температуре кипения раствора. Тепло подается от внешнего источника, такого как ребойлер. Отпаренный кислый газ и любой углеводородный газ, не испарившийся в сепараторе, выходит сверху десорбера вместе с небольшим количеством абсорбента и большим количеством водяного пара. Этот поток паров проходит через конденсатор, обычно воздушный охладитель, для конденсации паров абсорбента и воды.

Смесь жидкости и газа поступает в сепаратор, обычно называемый рефлюксной емкостью (аккумулятором рефлюкса), где кислый газ отделяется от сконденсированных жидкостей. Жидкая фаза сепаратора подается обратно в верхнюю часть десорбера в качестве флегмы. Поток газа, состоящий в основном из H2S и CO2, обычно направляется на установку получения серы. Регенерированный раствор поступает из ребойлера через теплообменник с насыщенным / регенерированным раствором амина в аппарат воздушного охлаждения и далее в расширительный бак. Затем поток нагнетается насосом высокого давления обратно в верхнюю часть абсорбера, чтобы продолжить очистку кислого газа.

Аминовая очистка газа от сероводорода: принцип, эффективные варианты и схемы установок

Система фильтрации

Большинство систем абсорбентов имеют средства фильтрации раствора. Это достигается путем пропускания насыщенного раствора амина из сепаратора через фильтр для улавливания твердых частиц, а иногда и через угольный фильтр. Цель состоит в том, чтобы поддерживать высокую степень чистоты раствора для избежания пенообразования раствора. Некоторые системы абсорбентов также имеют средства для удаления продуктов разложения, которые включают в себя поддержание дополнительного ребойлера для этой цели при подключении оборудования для регенерации.

Когда нужно применять фильтрацию?

Аминовая очистка газа от сероводорода: принцип, эффективные варианты и схемы установок
Этот газ образуют сульфатредуцирующие бактерии, которые восстанавливают сульфаты и сульфиды.Благоприятные условия для их развития – места с острым дефицитом кислорода: глубокие колодцы, артезианские скважины.

Также сероводород синтезируется при разложении пирита и серного колчедана кислыми водами.

Бывают случаи, когда спустя несколько лет эксплуатации скважины/колодца в воде появляется неприятный запах сероводорода. Это значит, что герметичность осадочных труб нарушилась, и вода стала насыщаться ионами гидросульфитов и сульфитов, из которых образуется H2S.

В СанПиН 2.1.4.1074-01 указано, что максимальная концентрация сероводорода в питьевой воде – 0,003 мг/л, а для сульфидов этот показатель – 3 мг/л.

Чтобы определить точное содержание сероводорода в воде, нужно сдать ее на лабораторный анализ.

Чтоб получить наиболее точный результат, первую воду сливают в раковину в течение 10-15 минут, а потом набирают в чистую емкость. Проба должна быть доставлена в лабораторию не позже 2 часов с момента забора.

Неприятный запах и другие признаки повышенной концентрации примесей

Не всем доступен анализ воды. Если у вас такой возможности нет, ориентируйтесь на следующие признаки. Питьевую воду нужно очищать от сероводорода, если:

  • вы живете вблизи целлюлозно-бумажных комбинатов, предприятий нефтедобывающей промышленности, очистных сооружений;

  • вы берете воду из глубоких артезианских скважин или колодцев, где очень мало кислорода, и воды слабо перемешиваются;
  • колодец покрылся илом, осадочные трубы разгерметизировались;
  • в неглубокие колодцы попадают органические вещества, которые провоцируют гниение.

Обратите внимание! Сладкий привкус и запах тухлых яиц, который усиливается при нагревании воды, появляются при концентрации сероводорода 0,05-0,1 мг/л. При таких показателях воду уже нельзя пить

Желательно устанавливать фильтры на этапе, когда органолептические свойства воды еще не изменились, но это может случиться из-за предрасполагающих факторов (они перечислены в списке выше).

Очистка гидроокисью железа

При
очистке газа с небольшим содержанием
H2S
(до 0,5%) и при высоком содержании СО2
использование аминовой очистки связано
со значительными энергозатратами. При
этом в большинстве случаев невозможно
получать серу как товарный продукт. В
этом случае экономически целесообразно
использовать схемы (рис.9.6), позволяющие
селективно извлекать сероводород с
помощью водного раствора гидроокиси
железа. Газ, содержащий H2S,
поступает в сепаратор 1, где от него
отделяется жидкая фаза (углеводородный
конденсат, конденсационная и пластовая
вода). После сепаратора 1 в газовый поток
вводят водный раствор гидроокиси железа.

Так
как в основе процесса извлечения H2S
лежит химическая реакция, то это позволяет
с успехом применять прямоточные
абсорбционные аппараты, что упрощает
обслуживание всей установки.

Д

Аминовая очистка газа от сероводорода: принцип, эффективные варианты и схемы установок

Рис.9.6. Технологическая
схема очистки газа от сероводорода
растворами на основе гидроокиси железа:

1,
3 — сепараторы; 2 — прямоточный абсорбер;
4 — дегазатор; 5 — регенератор; 6 —
сборник серной пены; 7 — емкость отстоя
серного шлама; 8—компрессор; 9 —
насос-турбина; 10 — емкость регенерированного
раствора;
I
— неочищенный газ;
II
— очищенный газ;
III
— газ дегазации;
IV
— раствор сульфида железа;
V—серный
шлам;
VI
— воздух;
VII
— раствор гидроокиси железа;
VIII
— конденсационная жидкость

алее газожидкостный поток
поступает в контактор 2,заполненный
насадкой (например, кольцами Рашига),
или в змеевиковый абсорбер. При контакте
гидроокиси железа с сероводородом,
находящимся в газе, происходит извлечение
H2S
с образованием твердого осадка сульфида
железа. В контакторе 2поддерживают
большую скорость газового потока (более
0,5 м/с), вследствие чего происходит вынос
жидкой фазы в сепаратор 3,где
происходит разделение потоков. Чистый
газ, пройдя каплеуловитель, направляется
в газопровод, а отработанный раствор
через насос-турбину 9поступает
в дегазатор 4,где
вследствие снижения давления (до 0,5—0,7
МПа) выделяются растворенные в поглотителе
углеводородные газы. После дегазатора4 раствор
сульфида железа подается в регенератор5, где
он контактирует с кислородом воздуха,
подаваемым компрессором 8.В процессе
регенерации при давлении 0,5— 0,7 МПа
сульфид железа окисляется до гидроокиси
железа, при этом выделяется сера, которую
в виде пены выводят из верхней части
регенератора 5и собирают
в пеносборнике 6.
Регенерированный поглотительный раствор
собирают в емкость 10,из которой
насосом-турбиной он подается в газовый
поток на стадию очистки. Из пеносборника
серный концентрат отфильтровывают на
фильтре 7и направляют
на дальнейшую переработку (получение
чистой серы, серной кислоты и пр.).

Оцените статью
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: