Amine gas purification mula sa hydrogen sulfide: prinsipyo, epektibong mga opsyon at mga diagram ng halaman

Ang natural na gas na kinuha mula sa mga patlang para sa paghahatid sa mga mamimili sa pamamagitan ng mga pipeline ay naglalaman ng mga sulfur compound sa iba't ibang sukat.Kung hindi mo mapupuksa ang mga ito, ang mga agresibong sangkap ay sisira sa pipeline at magiging hindi magagamit ang mga kabit. Bilang karagdagan, kapag ang kontaminadong asul na gasolina ay sinunog, ang mga toxin ay inilabas.

Upang maiwasan ang mga negatibong kahihinatnan, isinasagawa ang paglilinis ng amine gas mula sa hydrogen sulfide. Ito ang pinakasimple at pinakamurang paraan upang paghiwalayin ang mga mapaminsalang sangkap mula sa mga fossil fuel. Sasabihin namin sa iyo kung paano nangyayari ang proseso ng paghihiwalay ng mga pagsasama ng asupre, kung paano idinisenyo at gumagana ang planta ng paglilinis.

Layunin ng paglilinis ng fossil fuel

Ang gas ay ang pinakasikat na uri ng gasolina. Ito ay umaakit sa pinaka-abot-kayang presyo at nagdudulot ng hindi bababa sa pinsala sa sitwasyon sa kapaligiran. Ang hindi maikakaila na mga pakinabang ay kinabibilangan ng kadalian ng pagkontrol sa proseso ng pagkasunog at ang kakayahang ma-secure ang lahat ng mga yugto ng pagproseso ng gasolina sa panahon ng paggawa ng thermal energy.

Gayunpaman, ang natural na gas na mineral ay hindi mina sa dalisay nitong anyo, dahil Kasabay ng pagkuha ng gas, ang mga nauugnay na organikong compound ay ibinubomba palabas mula sa balon. Ang pinakakaraniwan sa kanila ay hydrogen sulfide, ang nilalaman nito ay nag-iiba mula sa ikasampu hanggang sampung porsyento o higit pa, depende sa deposito.

Ang hydrogen sulfide ay nakakalason, mapanganib sa kapaligiran, at nakakapinsala sa mga catalyst na ginagamit sa pagproseso ng gas. Tulad ng nabanggit na natin, ang organikong tambalang ito ay lubhang agresibo sa mga bakal na tubo at mga balbula ng metal.

Natural, kinakain ang pribadong sistema at pangunahing gas pipeline, humahantong ang hydrogen sulfide sa mga pagtagas ng asul na gasolina at lubhang negatibo, mapanganib na mga sitwasyong nauugnay sa katotohanang ito. Upang maprotektahan ang mamimili, ang mga compound na nakakapinsala sa kalusugan ay tinanggal mula sa gas na gasolina bago ito maihatid sa pipeline.

Ayon sa mga pamantayan, ang mga compound ng hydrogen sulfide sa gas na dinadala sa pamamagitan ng mga tubo ay hindi maaaring lumampas sa 0.02 g/m³. Gayunpaman, sa katunayan marami pa sa kanila. Upang makamit ang halaga na kinokontrol ng GOST 5542-2014, kinakailangan ang paglilinis.

Mga kasalukuyang pamamaraan para sa paghihiwalay ng hydrogen sulfide

Bilang karagdagan sa hydrogen sulfide, na nangingibabaw sa iba pang mga impurities, ang asul na gasolina ay maaari ring maglaman ng iba pang mga mapanganib na compound. Matatagpuan dito ang carbon dioxide, light mercaptans at carbon sulfide. Ngunit ang hydrogen sulfide mismo ay palaging mangingibabaw.

Kapansin-pansin na ang ilang menor de edad na nilalaman ng mga compound ng asupre sa purified gaseous fuel ay katanggap-tanggap. Ang tiyak na tolerance figure ay depende sa mga layunin kung saan ang gas ay ginawa.Halimbawa, upang makagawa ng ethylene oxide, ang kabuuang nilalaman ng mga impurities ng sulfur ay dapat na mas mababa sa 0.0001 mg/m³.

Ang paraan ng paglilinis ay pinili batay sa nais na resulta.

Ang lahat ng kasalukuyang umiiral na mga pamamaraan ay nahahati sa dalawang grupo:

• Sorptive. Kabilang dito ang pagsipsip ng mga compound ng hydrogen sulfide sa pamamagitan ng solid (adsorption) o likido (absorption) reagent na may kasunod na paglabas ng sulfur o mga derivatives nito. Pagkatapos nito, ang mga nakakapinsalang dumi na nahiwalay sa gas ay itatapon o pinoproseso.
• Catalytic. Binubuo ang mga ito ng oksihenasyon o pagbabawas ng hydrogen sulfide, na ginagawang elemental na asupre. Ang proseso ay isinasagawa sa pagkakaroon ng mga catalyst - mga sangkap na nagpapasigla sa kurso ng isang kemikal na reaksyon.

Ang adsorption ay nagsasangkot ng pagkolekta ng hydrogen sulfide sa pamamagitan ng pag-concentrate nito sa ibabaw ng isang solid. Kadalasan, ang mga butil na materyales batay sa activated carbon o iron oxide ay ginagamit sa proseso ng adsorption. Ang malaking tiyak na lugar sa ibabaw na katangian ng mga butil ay nag-aambag sa maximum na pagpapanatili ng mga molekula ng asupre.

Ang lahat ng asul na paraan ng paglilinis ng gasolina ay nahahati sa sorption at catalytic. Ang kagamitan sa paglilinis ay nakatuon sa prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang tiyak na teknolohiya. Gayunpaman, may mga pag-install na pinagsama ang ilang mga pamamaraan, na nagreresulta sa komprehensibong paglilinis.

Ang teknolohiya ng pagsipsip ay naiiba dahil ang mga gaseous na hydrogen sulfide na impurities ay natutunaw sa aktibong likidong sangkap. Bilang resulta, ang mga gas na pollutant ay pumapasok sa likidong bahagi. Pagkatapos ang mga nakahiwalay na nakakapinsalang sangkap ay tinanggal sa pamamagitan ng pagtanggal, kung hindi man desorption, sa pamamagitan ng pamamaraang ito ay tinanggal sila mula sa reaktibong likido.

Sa kabila ng katotohanan na ang teknolohiya ng adsorption ay tumutukoy sa "mga tuyong proseso" at nagbibigay-daan para sa pinong paglilinis ng asul na gasolina, ang pagsipsip ay mas madalas na ginagamit upang alisin ang mga kontaminant mula sa natural na gas. Ang pagkolekta at pag-aalis ng mga compound ng hydrogen sulfide gamit ang mga likidong sumisipsip ay mas kumikita at kapaki-pakinabang.

Ang pinakasikat na uri ng adsorber ay activated carbon, na ginagamit sa anyo ng mga kapsula o butil. Ang ibabaw ng bawat elemento ay "sumisipsip" ng hydrogen sulfide at iba pang mga organikong pagsasama

Ang mga paraan ng pagsipsip na ginagamit sa paglilinis ng gas ay nahahati sa sumusunod na tatlong grupo:

• Kemikal. Ginawa gamit ang mga solvent na madaling tumutugon sa hydrogen sulfide acidic pollutants. Ang mga ethanolamine o alkanolamines ay may pinakamataas na kapasidad sa pagsipsip sa mga kemikal na sorbent.
• Pisikal. Ginagawa ang mga ito sa pamamagitan ng pisikal na pagtunaw ng hydrogen sulfide gas sa isang likidong sumisipsip. Bukod dito, mas mataas ang bahagyang presyon ng gas na pollutant, mas mabilis ang proseso ng paglusaw. Ang methanol, propylene carbonate, atbp. ay ginagamit bilang absorbers dito.
• pinagsama-sama. Sa halo-halong bersyon ng hydrogen sulfide extraction, ang parehong mga teknolohiya ay kasangkot. Ang pangunahing gawain ay ginagawa sa pamamagitan ng pagsipsip, at ang pinong paglilinis ay isinasagawa ng mga adsorbents.

Sa loob ng kalahating siglo, ang pinakasikat at tanyag na teknolohiya para sa paghihiwalay at pag-alis ng hydrogen sulfide at carbonic acid mula sa mga natural na gatong ay chemical gas purification gamit ang amine sorbent na ginagamit sa anyo ng isang may tubig na solusyon.

Ang mga paraan ng pag-sorption para sa paglilinis ng mga natural na gasolina ay batay sa kakayahan ng solid at likidong mga sangkap na tumugon sa hydrogen sulfide at iba pang mga organikong dumi, at sa gayon ay inilalabas ang mga ito mula sa komposisyon ng gas.

Ang teknolohiya ng amine ay mas angkop para sa pagproseso ng malalaking volume ng gas dahil:

• Walang pagkukulang. Ang mga reagents ay palaging mabibili sa dami na kinakailangan para sa paglilinis.
• Katanggap-tanggap na pagsipsip. Ang mga amin ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na kapasidad ng pagsipsip. Sa lahat ng mga sangkap na ginamit, sila lamang ang may kakayahang mag-alis ng 99.9% ng hydrogen sulfide mula sa gas.
• Mga katangiang priyoridad. Ang mga solusyon sa aqueous amine ay nailalarawan sa pinakakatanggap-tanggap na lagkit, densidad ng singaw, katatagan ng thermal at kemikal, at mababang kapasidad ng init. Tinitiyak ng kanilang mga katangian ang pinakamahusay na kurso ng proseso ng pagsipsip.
• Walang toxicity ng mga reactive substance. Ito ay isang mahalagang argumento na kumukumbinsi sa isa na gumamit ng paraan ng amine.
• Selectivity. Kinakailangan ang kalidad para sa piling pagsipsip. Nagbibigay ito ng kakayahang sunud-sunod na isagawa ang mga kinakailangang reaksyon sa pagkakasunud-sunod na kinakailangan para sa pinakamainam na resulta.

Ang mga ethanolamine na ginagamit sa mga kemikal na pamamaraan para sa paglilinis ng gas mula sa hydrogen sulfide at carbon dioxide ay kinabibilangan ng monoethanolamines (MEA), diethanolamines (DEA), at triethanolamines (TEA). Bukod dito, ang mga sangkap na may mga prefix na mono- at di- ay inalis mula sa gas at H₂S, at CO₂. Ngunit ang ikatlong opsyon ay tumutulong na alisin lamang ang hydrogen sulfide.

Kapag nagsasagawa ng piling paglilinis ng asul na gasolina, ginagamit ang methyldiethanolamines (MDEA), diglycolamines (DGA), at diisopropanolamines (DIPA). Ang mga piling sumisipsip ay pangunahing ginagamit sa ibang bansa.

Naturally, perpektong sumisipsip na nakakatugon sa lahat ng mga kinakailangan sa paglilinis bago ihatid sa system pag-init ng gas at ang supply ng iba pang kagamitan ay hindi pa umiiral. Ang bawat solvent ay may ilang mga pakinabang kasama ang mga disadvantages. Kapag pumipili ng isang reaktibong sangkap, tukuyin lamang ang pinaka-angkop mula sa isang bilang ng mga iminungkahing.

Prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang tipikal na pag-install

Pinakamataas na kapasidad ng pagsipsip na may kaugnayan sa H₂S ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang solusyon ng monoethanolamine. Gayunpaman, ang reagent na ito ay may ilang mga makabuluhang disbentaha. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng medyo mataas na presyon at ang kakayahang lumikha ng hindi maibabalik na mga compound na may carbon sulphide sa panahon ng pagpapatakbo ng amine gas purification unit.

Ang unang kawalan ay inalis sa pamamagitan ng paghuhugas, bilang isang resulta kung saan ang mga amine vapors ay bahagyang hinihigop. Ang pangalawa ay bihirang makatagpo sa panahon ng pagproseso ng mga gas sa field.

Ang konsentrasyon ng isang may tubig na solusyon ng monoethanolamine ay pinili sa eksperimento, at batay sa isinagawang pananaliksik, ginagamit ito upang linisin ang gas mula sa isang partikular na larangan. Ang pagpili ng porsyento ng reagent ay isinasaalang-alang ang kakayahang makatiis sa mga agresibong epekto ng hydrogen sulfide sa mga bahagi ng metal ng system.

Ang mga karaniwang sumisipsip na nilalaman ay karaniwang nasa hanay na 15 hanggang 20%. Gayunpaman, madalas na nangyayari na ang konsentrasyon ay nadagdagan sa 30% o nabawasan sa 10%, depende sa kung gaano kataas ang antas ng paglilinis. Yung. para sa anong layunin, sa pagpainit o sa paggawa ng mga polymer compound, gagamitin ang gas.

Tandaan na sa pagtaas ng konsentrasyon ng mga amine compound, bumababa ang kinakaing unti-unti ng hydrogen sulfide. Ngunit dapat nating isaalang-alang na sa kasong ito ang pagkonsumo ng pagtaas ng reagent. Dahil dito, tumataas ang halaga ng purified commercial gas.

Ang pangunahing yunit ng planta ng paglilinis ay isang absorber ng plato o naka-mount na iba't. Ito ay isang patayong naka-orient na aparato, na kahawig ng isang test tube sa hitsura, na may mga nozzle o mga plato na matatagpuan sa loob. Sa ibabang bahagi nito ay may isang pumapasok para sa pagbibigay ng hindi nalinis na halo ng gas, sa itaas ay mayroong isang labasan sa scrubber.

Kung ang gas na dinadalisay sa pag-install ay nasa ilalim ng sapat na presyon para ang reagent ay makapasok sa heat exchanger at pagkatapos ay sa stripping column, ang proseso ay nangyayari nang walang partisipasyon ng isang bomba.Kung ang presyon ay masyadong mababa para sa proseso upang magpatuloy, pumping teknolohiya stimulates outflow

Ang daloy ng gas, pagkatapos na dumaan sa inlet separator, ay pinipilit sa mas mababang seksyon ng absorber. Pagkatapos ay dumadaan ito sa mga plato o nozzle na matatagpuan sa gitna ng katawan, kung saan idineposito ang mga kontaminant. Ang mga nozzle, na ganap na nabasa ng solusyon sa amine, ay pinaghihiwalay sa bawat isa sa pamamagitan ng mga grids para sa pare-parehong pamamahagi ng reagent.

Susunod, ang asul na gasolina, na nilinis ng mga kontaminant, ay ipinadala sa scrubber. Ang aparatong ito ay maaaring konektado sa processing circuit pagkatapos ng absorber o matatagpuan sa itaas na bahagi nito.

Ang ginugol na solusyon ay dumadaloy sa mga dingding ng absorber at ipinadala sa isang stripping column - isang stripper na may boiler. Doon, ang solusyon ay nililinis ng mga hinihigop na kontaminant sa pamamagitan ng mga singaw na inilabas kapag ang tubig ay pinakuluan upang maibalik sa pag-install.

Muling nabuo, i.e. napalaya mula sa mga compound ng hydrogen sulfide, ang solusyon ay dumadaloy sa heat exchanger. Sa loob nito, ang likido ay pinalamig sa proseso ng paglilipat ng init sa susunod na bahagi ng kontaminadong solusyon, pagkatapos nito ay pumped sa refrigerator para sa kumpletong paglamig at paghalay ng singaw.

Ang cooled absorbent solution ay ibinabalik sa absorber. Ito ay kung paano umiikot ang reagent sa buong pag-install. Ang mga singaw nito ay pinalamig din at nililinis ng mga acidic na dumi, pagkatapos nito ay pinupunan nila ang suplay ng reagent.

Kadalasan, ang mga scheme na may monoethanolamine at diethanolamine ay ginagamit sa paglilinis ng gas. Ginagawang posible ng mga reagents na ito na kunin hindi lamang ang hydrogen sulfide, kundi pati na rin ang carbon dioxide mula sa asul na gasolina.

Kung kinakailangan na sabay na alisin ang CO sa gas na pinoproseso₂ at H₂S, isinasagawa ang dalawang yugto ng paglilinis.Binubuo ito ng paggamit ng dalawang solusyon na naiiba sa konsentrasyon. Ang pagpipiliang ito ay mas matipid kaysa sa isang hakbang na paglilinis.

Una, ang gaseous fuel ay nalinis na may isang malakas na komposisyon na naglalaman ng isang reagent na 25-35%. Pagkatapos ang gas ay ginagamot sa isang mahina na may tubig na solusyon, kung saan ang aktibong sangkap ay 5-12% lamang. Bilang resulta, ang parehong magaspang at pinong paglilinis ay ginagawa na may kaunting pagkonsumo ng solusyon at makatwirang paggamit ng nabuong init.

Apat na opsyon sa paglilinis ng alconolamine

Alconolamines o amino alcohols ay mga sangkap na naglalaman ng hindi lamang isang amine group, kundi pati na rin isang hydroxy group.

Ang disenyo ng mga pag-install at teknolohiya para sa paglilinis ng natural na gas na may alkanolamines ay naiiba pangunahin sa paraan ng pagbibigay ng sumisipsip na sangkap. Kadalasan, apat na pangunahing pamamaraan ang ginagamit sa paglilinis ng gas gamit ang ganitong uri ng mga amin.

Unang paraan. Paunang tinutukoy ang supply ng aktibong solusyon sa isang stream mula sa itaas. Ang buong dami ng sumisipsip ay nakadirekta sa itaas na plato ng pag-install. Ang proseso ng paglilinis ay nangyayari sa isang background ng temperatura na hindi mas mataas kaysa sa 40ºС.

Ang pinakasimpleng paraan ng paglilinis ay kinabibilangan ng pagbibigay ng aktibong solusyon sa isang stream. Ang pamamaraan na ito ay ginagamit kung ang dami ng mga impurities sa gas ay hindi gaanong mahalaga

Ang pamamaraan na ito ay karaniwang ginagamit para sa menor de edad na kontaminasyon sa mga compound ng hydrogen sulfide at carbon dioxide. Ang kabuuang thermal effect para sa paggawa ng komersyal na gas ay, bilang panuntunan, mababa.

Pangalawang paraan. Ang opsyon sa paglilinis na ito ay ginagamit kapag may mataas na nilalaman ng hydrogen sulfide compound sa gaseous fuel.

Sa kasong ito, ang reagent solution ay ibinibigay sa dalawang stream. Ang una, na may dami na humigit-kumulang 65-75% ng kabuuang masa, ay ipinadala sa gitna ng pag-install, ang pangalawa ay ibinibigay mula sa itaas.

Ang solusyon ng amine ay dumadaloy pababa sa mga tray at nakakatugon sa tumataas na daloy ng gas, na pinipilit sa ibabang tray ng absorbent unit. Bago ang supply, ang solusyon ay pinainit sa hindi hihigit sa 40ºC, ngunit sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng gas sa amine, ang temperatura ay tumataas nang malaki.

Upang maiwasang bumaba ang kahusayan sa paglilinis dahil sa pagtaas ng temperatura, ang labis na init ay aalisin kasama ang solusyon ng basura na puspos ng hydrogen sulfide. At sa tuktok ng pag-install, ang daloy ay pinalamig upang makuha ang natitirang mga acidic na bahagi kasama ng condensate.

Ang pangalawa at pangatlo sa mga inilarawan na pamamaraan ay paunang natukoy ang supply ng sumisipsip na solusyon sa dalawang stream. Sa unang kaso, ang reagent ay ibinibigay sa parehong temperatura, sa pangalawa - sa ibang temperatura.

Ito ay isang matipid na pamamaraan na binabawasan ang pagkonsumo ng parehong enerhiya at aktibong solusyon. Ang karagdagang pag-init ay hindi ginagawa sa anumang yugto. Sa teknolohikal na kakanyahan nito, ito ay isang dalawang antas na paglilinis, na nagbibigay ng pagkakataon na maghanda ng komersyal na gas para sa supply sa pipeline na may kaunting pagkalugi.

Pangatlong paraan. Kabilang dito ang pagbibigay ng absorber sa pag-install ng paglilinis sa dalawang stream ng magkaibang temperatura. Ang pamamaraan ay ginagamit kung, bilang karagdagan sa hydrogen sulfide at carbon dioxide, ang hilaw na gas ay naglalaman din ng CS₂, at COS.

Ang nangingibabaw na bahagi ng absorber, humigit-kumulang 70-75%, ay nagpapainit hanggang 60-70ºС, at ang natitirang bahagi ay hanggang 40ºС lamang. Ang mga daloy ay pinapakain sa absorber sa parehong paraan tulad ng sa kaso na inilarawan sa itaas: mula sa itaas at sa gitna.

Ang pagbuo ng isang high-temperature zone ay ginagawang posible na mabilis at mahusay na alisin ang mga organikong kontaminant mula sa masa ng gas sa ilalim ng column ng paglilinis. At sa itaas, ang carbon dioxide at hydrogen sulfide ay nauuna ng isang amine sa karaniwang temperatura.

Ikaapat na paraan. Ang teknolohiyang ito ay paunang tinutukoy ang supply ng isang may tubig na solusyon sa amine sa dalawang stream na may iba't ibang antas ng pagbabagong-buhay. Iyon ay, ang isa ay ibinibigay sa isang hindi nilinis na anyo, na naglalaman ng mga pagsasama ng hydrogen sulfide, ang pangalawa - nang wala sila.

Ang unang stream ay hindi matatawag na ganap na polluted. Bahagyang naglalaman lamang ito ng mga acidic na bahagi, dahil ang ilan sa mga ito ay inaalis sa panahon ng paglamig hanggang +50º/+60ºC sa heat exchanger. Ang daloy ng solusyon na ito ay kinuha mula sa ilalim na stripper nozzle, pinalamig at nakadirekta sa gitnang bahagi ng haligi.

Kung mayroong isang makabuluhang nilalaman ng hydrogen sulfide at mga bahagi ng carbon dioxide sa gaseous fuel, ang paglilinis ay isinasagawa gamit ang dalawang stream ng solusyon na may iba't ibang antas ng pagbabagong-buhay.

Tanging ang bahaging iyon ng solusyon na nabomba sa itaas na sektor ng pag-install ay sumasailalim sa malalim na paglilinis. Ang temperatura ng stream na ito ay karaniwang hindi lalampas sa 50ºС. Dito, isinasagawa ang pinong paglilinis ng gas na gasolina. Pinapayagan ka ng scheme na ito na bawasan ang mga gastos nang hindi bababa sa 10% sa pamamagitan ng pagbabawas ng pagkonsumo ng singaw.

Malinaw na ang paraan ng paglilinis ay pinili batay sa pagkakaroon ng mga organikong kontaminant at pagiging posible sa ekonomiya. Sa anumang kaso, ang iba't ibang mga teknolohiya ay nagpapahintulot sa iyo na piliin ang pinakamahusay na pagpipilian. Sa parehong planta ng paggamot ng amine gas, posibleng pag-iba-ibahin ang antas ng paglilinis, pagkuha ng asul na gasolina na may kinakailangan para sa trabaho mga gas boiler, mga kalan, mga katangian ng heater.

Mga konklusyon at kapaki-pakinabang na video sa paksa

Ipakikilala sa iyo ng sumusunod na video ang mga detalye ng pagkuha ng hydrogen sulfide mula sa nauugnay na gas na ginawa kasama ng langis ng isang balon ng langis:

Ipapakita ng video ang pag-install para sa paglilinis ng asul na gasolina mula sa hydrogen sulfide upang makagawa ng elemental na sulfur para sa karagdagang pagproseso:

Sasabihin sa iyo ng may-akda ng video na ito kung paano mapupuksa ang hydrogen sulfide mula sa biogas sa bahay:

Ang pagpili ng paraan ng paglilinis ng gas ay, una sa lahat, nakatuon sa paglutas ng isang partikular na problema. Ang tagapalabas ay may dalawang pagpipilian: sundin ang isang napatunayang pamamaraan o mas gusto ang isang bagong bagay. Gayunpaman, ang pangunahing patnubay ay dapat pa ring pagiging posible sa ekonomiya habang pinapanatili ang kalidad at pagkuha ng kinakailangang antas ng pagproseso.