Очистка природных газов от сернистых соединений и углекислоты » привет студент

Хемосорбционная очистка газа

Основное преимущество хемосорбционных процессов — высокая и надежная степень очистки газа от кислых компонентов при низком поглощении углеводородных компонентов исходного газа.

В качестве хемосорбентов используются едкий натрий и калий, карбонаты щелочных металлов и, шире, алканоламины.

Очистка газа растворами алканоламинов

Аминовые процессы используются в промышленности с 1930-х годов, когда в США была впервые разработана и запатентована схема производства аминов с фенилгидразином в качестве абсорбента.

Процесс был улучшен за счет использования водных растворов алканоламинов в качестве поглотителя. Алканоламины, будучи слабыми основаниями, реагируют с кислыми газами H2S и CO2, благодаря чему газ очищается. Образовавшиеся соли легко разлагаются при нагревании насыщенного раствора.

Наиболее известными этаноламинами, используемыми в процессах очистки газов H2S и CO2, являются: моноэтаноламин (MEA), диэтаноламин (DEA), триэтаноламин (TEA), дигликоламин (DHA), диизопропаноламин (DIPA), метилдиэтаноламин (MDEA).

До сих пор моноэтаноламин (МЭА) и диэтаноламин (ДЭА) в основном использовались в качестве абсорбентов на промышленных предприятиях по очистке высокосернистого газа. Однако в последние годы наблюдается тенденция к замене МЭА более эффективным сорбентом: метилдиэтаноламином (МДЭА).

На рисунке представлена ​​однопоточная основная схема адсорбционной очистки газов растворами этаноламина. Газ, поступающий на очистку, проходит через абсорбер восходящим потоком по направлению к потоку раствора. Раствор, насыщенный кислыми газами из нижней части абсорбера, нагревается в теплообменнике раствором, регенерированным экстрактором и подаваемым в верхнюю часть экстрактора.

После частичного охлаждения в теплообменнике регенерированный раствор дополнительно охлаждают водой или воздухом и подают в верхнюю часть абсорбера.

Кислый газ из экстрактора охлаждается для конденсации водяного пара. Конденсат в виде флегмы непрерывно возвращается в систему для поддержания желаемой концентрации раствора амина.

Щелочные (карбонатные) способы очистки газа

Использование аминовых растворов для очистки газов с низким содержанием H2S (менее 0,5% об.) И высоким отношением CO2 к H2S считается нецелесообразным, так как содержание H2S в газах регенерации составляет 3-5% об. Получить серу из таких газов на обычных установках практически невозможно, и их приходится сжигать в факелах, что приводит к загрязнению воздуха.

Для очистки газов, содержащих незначительное количество H2S и CO2, в промышленности используются щелочные методы очистки (карбонаты). Использование щелочных растворов (карбонатов) в качестве поглотителя увеличивает концентрацию H2S в газах регенерации и упрощает компоновку установок по производству серы или серной кислоты.

Промышленный процесс щелочной очистки природного газа имеет следующие преимущества:

• очистка мелкодисперсных газов от основных соединений, содержащих серу;
• высокая селективность по сероводороду в присутствии диоксида углерода;
• высокая реакционная способность и химическая стойкость поглотителя;
• доступность и невысокая стоимость поглотителя;
• низкие эксплуатационные расходы.

Использование щелочных методов очистки газа также рекомендуется в полевых условиях для очистки небольших количеств подаваемого газа и с низким содержанием H2S в газе.

Технологическая схема

Схематическое изображение типового технологического оборудования для очистки кислых газов регенеративным сорбентом

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 насадочная колонна. Водный раствор амина поступает в верхнюю часть абсорбера. Когда раствор стекает по тарелкам, он контактирует с кислым газом, поскольку газ движется вверх через жидкий слой на каждой тарелке. Когда газ достигает верхней части сосуда, практически весь H2S и, в зависимости от используемого абсорбента, весь CO2 удаляется из газового потока. Чистый газ соответствует требованиям по H2S, CO2, общему содержанию серы.

Сепарация и подогрев насыщенного амина

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

Десорбер

Насыщенный абсорбент поступает в аппарат, где регенерация абсорбента происходит при давлении около 0,8-1 кгс / см2 и температуре кипения раствора. Тепло поступает от внешнего источника, такого как ребойлер. Отпаренный кислый газ и любой неиспарившийся углеводородный газ в сепараторе выходят из верхней части отпарной колонны вместе с небольшим количеством абсорбента и большим количеством водяного пара. Этот поток пара проходит через конденсатор, обычно воздухоохладитель, для конденсации пара абсорбента и воды.

Смесь жидкости и газа поступает в сепаратор, обычно называемый орошающим резервуаром (аккумулятор орошения), где кислый газ отделяется от конденсированных жидкостей. Жидкая фаза из сепаратора возвращается в верхнюю часть отпарной колонны в виде флегмы. Газовый поток, состоящий в основном из H2S и CO2, обычно направляется в установку для извлечения серы. Регенерированный раствор течет из ребойлера через теплообменник насыщенного / регенерированного раствора амина в воздухоохладитель, а затем в расширительный бак. Затем поток перекачивается обратно в верхнюю часть абсорбера насосом высокого давления для продолжения очистки кислого газа.

Система фильтрации

Большинство абсорбирующих систем имеют средства фильтрации раствора. Это достигается пропусканием насыщенного раствора амина из сепаратора через фильтр твердых частиц, а иногда и угольный фильтр. Цель состоит в том, чтобы поддерживать высокую степень чистоты раствора, чтобы избежать образования пены в растворе. Некоторые абсорбирующие системы также имеют средства удаления продуктов разложения, которые включают в себя обслуживание дополнительного ребойлера для этой цели при подключении оборудования для регенерации.

Цель проведения очистки горючего ископаемого

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. Наиболее распространен сероводород, содержание которого колеблется от десятых до десяти и более процентов в зависимости от поля.

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.

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

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

Выбор абсорбента для процесса очистки

Желаемые характеристики абсорбента:

• необходимость удаления сероводорода H2S и других соединений серы.
• поглощение углеводородов должно быть низким.
• давление пара абсорбента должно быть низким, чтобы минимизировать потери абсорбента.
• реакции между растворителем и кислыми газами должны быть обратимыми, чтобы избежать разложения абсорбента.
• абсорбент должен быть термически устойчивым.
• удаление продуктов разложения должно быть простым.
• абсорбция кислого газа на единицу циркулирующего абсорбента должна быть высокой.
• потребность в тепле для регенерации или удаления абсорбента должна быть низкой.
• абсорбент не должен вызывать коррозию.
• абсорбент не должен вспениваться в абсорбере или десорбенте.
• желательно селективное удаление кислых газов.
• тампон должен быть дешевым и доступным.

К сожалению, не существует ни одной гигиенической прокладки, которая обладала бы всеми желаемыми характеристиками. Это требует выбора наиболее подходящего абсорбента для обработки конкретной смеси кислых газов из различных доступных абсорбентов. Кислотные смеси природного газа различаются по:

• содержание и соотношение H2S и CO2
• содержание тяжелых или ароматических соединений
• содержащие COS, CS2 и меркаптаны

Хотя кислый газ в основном промывается абсорбентами, может быть более экономичным использовать абсорбирующие обеззараживающие средства или твердые агенты для слабокислого газа. В таких процессах соединение химически реагирует с H2S и расходуется в процессе очистки, что требует периодической замены очищающего компонента.

Очистка гидроокисью железа

При очистке газа с низким содержанием H2S (до 0,5%) и с высоким содержанием CO2 использование аминовой очистки связано со значительными энергозатратами. Кроме того, в большинстве случаев невозможно получить серу как товарный продукт. В этом случае экономически целесообразно использовать схемы (рисунок 9.6), позволяющие селективно извлекать сероводород с помощью водного раствора гидроксида железа. Газ, содержащий H2S, поступает в сепаратор 1, от которого отделяется жидкая фаза (углеводородный конденсат, конденсат и пластовая вода). После сепаратора 1 в газовый поток вводят водный раствор гидроксида железа.

Поскольку процесс восстановления H2S основан на химической реакции, это позволяет успешно использовать однопроходное абсорбционное оборудование, что упрощает обслуживание всей установки.

Д

Рисунок 9.6. Технологическая схема очистки газов от сероводорода растворами на основе гидроксида железа:

1,3 — сепараторы; 2 — прямоточный абсорбер; 4 — дегазатор; 5 — регенератор; 6 — сборник серной пены; 7 — осадочная емкость; 8 — компрессор; 9 — насос турбинный; 10 — емкость регенерированного
решение;

I — сырой газ; II — очищенный газ; III — дегазирующий газ; IV — раствор сульфида железа; V — сера
шлам; VI — воздух; VII — раствор гидроксида железа; VIII — конденсационная жидкость

Кроме того, газожидкостный поток поступает в контактор 2, заполненный прокладкой (например, кольцами Рашига), или в змеевик-поглотитель. При контакте гидроксида железа с сероводородом в газе H2S извлекается с образованием твердого осадка сульфида железа. В контакторе 2 поддерживается высокий расход газа (подробнее
0,5 м / с), в результате чего жидкая фаза отводится в сепаратор 3, где происходит разделение потоков. Чистый газ, проходя через каплеуловитель, направляется в газопровод, а отработанный раствор через насос-турбину 9 поступает в дегазатор 4, где из-за перепада давления (при 0,5-0,7 МПа) углеводородные газы растворяются в поглотитель отпущен. После дегазатора 4 раствор сульфида железа подается в регенератор 5, где он контактирует с кислородом воздуха, подаваемого компрессором 8. В процессе регенерации при давлении 0,5 — 0,7 МПа сульфид железа окисляется в гидроксид железа и выделяется сера, которая в виде пены удаляется из верхней части регенератора 5 и собирается в сборнике пены 6.
Регенерированный абсорбционный раствор собирается в резервуаре 10, из которого он вводится в газовый поток насосом-турбиной для фазы очистки. Из пеноуловителя концентрат серы фильтруется на фильтре 7 и направляется на дальнейшую переработку (получение чистой серы, серной кислоты и т.д.).

Химизм процесса

Основные реакции

Процесс состоит из многоступенчатого каталитического окисления сероводорода по следующей общей реакции:

2H2S + O2 → 2S + 2H2O

Процесс Клауса включает сжигание одной трети H2S с воздухом в реакторной печи с образованием диоксида серы (SO2) в соответствии со следующей реакцией:

2H2S + 3O2 → 2SO2 + 2H2O

Оставшиеся две трети несгоревшего сероводорода подвергаются реакции Клауса (реакция с SO2) с образованием элементарной серы следующим образом:

2H2S + SO2 → 3S + 2H2O

Побочные реакции

Образование водорода:

2H2S → S2 + 2H2

СН4 + 2Н2О → СО2 + 4Н2

Образование карбонилсульфида:

H2S + CO2 → S = C = O + H2O

Образование сероуглерода:

CH4 + 2S2 → S = C = S + 2H2S

Четыре варианта очистки алконоламинами

Алконоламины или аминоспирты — это вещества, содержащие не только аминогруппу, но и гидроксильную группу.

Конструкция установок и технологий очистки природного газа алканоламинами различается в основном способом дозирования абсорбирующего вещества. Существует четыре основных метода очистки газа с использованием этого типа амина.

Первый способ. Заранее определяет подачу активного раствора в верхнем потоке. Весь объем абсорбента направлен на верхний лоток установки. Процесс очистки происходит при температуре на дне не выше 40 ° C.

Самый простой метод очистки заключается в подаче активного раствора в ручей. Этот метод используется, если в газе присутствует небольшое количество примесей

Этот метод обычно используется при легком загрязнении соединениями сероводорода и углекислого газа. В этом случае суммарный тепловой эффект при промышленной добыче газа, как правило, невелик.

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

В этом случае реактивный раствор подается двумя потоками. Первый, объемом около 65-75% от общей массы, направляется в центр системы, второй питается сверху.

Раствор амина стекает по тарелкам и встречает восходящие потоки газа, которые закачиваются в нижнюю тарелку абсорбционной установки. Перед подачей раствор нагревают не более чем до 40 ° С, но при взаимодействии газа с амином температура значительно повышается.

Чтобы предотвратить снижение эффективности очистки из-за повышения температуры, избыточное тепло удаляется вместе с отработанным раствором, насыщенным сероводородом. А в верхней части блока поток охлаждается для извлечения остатков кислотных компонентов вместе с конденсатом.

Второй и третий из описанных способов предполагают подачу абсорбирующего раствора двумя потоками. В первом случае реагент подается при одинаковой температуре, во втором — при разной температуре

Это экономичный способ снизить потребление энергии и активное решение. Дополнительный подогрев ни на одном этапе не производится. Технологически это двухступенчатая очистка, позволяющая подготовить товарный газ для подачи в магистраль с наименьшим количеством утечек.

Третий способ. Предполагает подачу абсорбера в блок очистки двумя потоками разной температуры. Метод используется, если, помимо сероводорода и диоксида углерода, неочищенный газ также содержит CS2 и COS.

Преобладающая часть абсорбера, около 70-75%, нагревается до 60-70 ° C, а остальная часть только до 40 ° C.Потоки в абсорбер подаются так же, как описано выше: от высокого и в центре.

За счет образования высокотемпературной зоны можно быстро и эффективно удалить органические загрязнения из газовой массы в основании очищающей колонны. А в верхней части углекислый газ и сероводород осаждаются амином стандартной температуры.

Четвертый способ. Данная технология предусматривает 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 содержит лишь частично кислотные компоненты, так как некоторые из них удаляются при охлаждении до + 50 ° / + 60 ° C в теплообменнике. Этот поток раствора отбирается из нижней части экстрактора, охлаждается и направляется в центр колонны.

При значительном содержании в газообразном топливе компонентов сероводорода и углекислого газа очистку проводят двумя потоками раствора с разной степенью регенерации

Глубоко очищается только та часть раствора, которая закачивается в верхний сектор системы. Температура этого потока обычно не превышает 50 ° С. Здесь проводится тонкая очистка газообразного топлива. Такая схема позволяет снизить затраты минимум на 10% за счет снижения расхода пара.

понятно, что метод очистки выбирается исходя из наличия органических загрязнителей и экономической целесообразности. В любом случае разнообразие технологий позволяет выбрать лучший вариант. В одной и той же установке аминогазовой очистки можно варьировать степень очистки, получая голубое топливо с характеристиками, необходимыми для работы котлов, печей и газовых плит.

Принцип действия типичной установки

Раствор моноэтаноламина характеризуется самой высокой абсорбционной способностью по сравнению с H2S. Однако у этого реагента есть пара существенных недостатков. Он отличается достаточно высоким давлением и способностью при работе установки очистки аминогазов образовывать необратимые соединения с сероуглеродом.

Первый недостаток устраняется промывкой, в результате которой пары амино частично абсорбируются. Второе редко встречается при переработке промыслового газа.

Концентрация водного раствора моноэтаноламина подбирается опытным путем, на основании проведенных исследований принимается для очистки газа с определенного месторождения. При выборе процентного содержания реагента учитывается его способность противостоять агрессивному воздействию сероводорода на металлические компоненты системы.

Типичное содержание абсорбента обычно находится в диапазоне от 15 до 20%. Однако часто бывает, что концентрация повышается до 30% или снижается до 10%, в зависимости от того, насколько высокой должна быть степень очистки. Те, с какой целью, при обогреве или при производстве полимерных компаундов, будет использоваться газ.

Обратите внимание, что увеличение концентрации аминосоединений снижает коррозионный потенциал сероводорода. Но нужно учитывать, что в этом случае увеличивается расход реагента. В результате увеличивается стоимость переработанного товарного газа.

Основным узлом очистной установки является поглотитель дискового или сборного исполнения. Это вертикально ориентированный аппарат, похожий на пробирку с размещенными внутри насадками или пластинами. В нижней части расположен вход для подачи сырой газовой смеси, в верхней части — выход в скруббер.

Если очищаемый газ в системе находится под давлением, достаточным для прохождения реагента через теплообменник, а затем в отпарную колонну, процесс протекает без вмешательства насоса. Если давления недостаточно для технологического потока, отток стимулируется насосной технологией

Газовый поток, пройдя входной сепаратор, нагнетается в нижнюю часть абсорбера. Затем он проходит через расположенные в центре корпуса лотки или насадки, на которых оседают загрязнения. Форсунки, полностью смоченные раствором амина, разделены сетками для равномерного распределения реагента.

Затем чистое голубое топливо от загрязнений отправляется в скруббер. Это устройство может быть подключено к рециркуляционному контуру после поглотителя или размещено в его верхней части.

Отработанный раствор течет по стенкам абсорбера и направляется в отпарную колонну — десорбер с котлом. Там раствор очищается от загрязняющих веществ, поглощаемых парами, выделяющимися при кипячении воды, и возвращается на завод.

Регенерированный, т.е освобожденный от соединений сероводорода, раствор поступает в теплообменник. В нем жидкость охлаждается в процессе передачи тепла следующей порции загрязненного раствора, после чего перекачивается в холодильник для полного охлаждения и конденсации пара.

Охлажденный абсорбирующий раствор возвращается в абсорбер. Так реагент циркулирует по установке. Его пары также охлаждают и очищают от кислых примесей, после чего восстанавливают подачу реагентов.

Чаще всего используются схемы очистки газов с моноэтаноламином и диэтаноламином. Эти реагенты позволяют извлекать из голубого топлива не только сероводород, но и углекислый газ

Если необходимо одновременно удалить CO2 и H2S из очищенного газа, выполняется двухступенчатая очистка. Он заключается в применении двух разных по концентрации растворов. Этот вариант дешевле одноэтапной уборки.

Сначала газообразное топливо очищается прочным составом с содержанием реагентов 25-35%. Затем газ обрабатывают слабым водным раствором, в котором действующее вещество всего 5-12%. В результате и грубая, и тонкая очистка выполняется с минимальным расходом раствора и разумным использованием выделяемого тепла.

Назначение

Установки по производству серы преобразуют H2S, содержащийся в потоках кислого газа, поступающих из установок регенерации амина и установок нейтрализации щелочных сульфидов, в жидкую серу. Обычно двух- или трехступенчатый процесс Клауса восстанавливает более 92% H2S в виде элементарной серы.

Большинство нефтеперерабатывающих заводов требуют извлечения серы более 98,5%, поэтому третья ступень Клауса работает при температуре ниже точки росы по сере. Третья ступень может содержать катализатор селективного окисления, в противном случае в установке производства серы должна быть предусмотрена дожигатель хвостовых газов. Дегазация полученной расплавленной серы становится все более популярной. Крупные компании предлагают запатентованные процессы дегазации расплавленной серы до 10-20 мас. Частей на миллион H2S.

Существующие установки

В настоящее время основными производителями серы являются газоперерабатывающие заводы (ГПЗ), нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ) и нефтехимические комплексы (НГХК). Сера на этих предприятиях производится из кислых газов, образующихся при аминовой очистке углеводородного сырья с высоким содержанием серы. Огромное количество газообразной серы производится по известному методу Клауса.

Из данных, представленных в таблицах 1-3, видно, какие виды товарной серы сегодня производят российские серодобывающие компании.

Очистка газа и воздуха от сероводорода, методы, принципы, системы, фильтры и установки для удаления H2S — ПЗГО

Завод газоочистного оборудования ООО «ПЗГО» тепло приветствует на своем официальном сайте всех посетителей и заказчиков, интересующихся методами, фильтрами и системами для безупречной реализации такого процесса, как очистка газа от сероводорода.

Более 30 лет мы поставляем компаниям в России и за рубежом современные блочные установки и системы фильтрации для очистки комплексной сероорганической разработки собственной разработки, произведенные по уникальным патентам ПЗГО».

Индивидуальный подход к каждому приложению:

• Производительность фильтров — от десятков кубометров до десятков тысяч кубометров в час с эффективностью нейтрализации 99-100%;
• Индивидуальный дизайн для строгого соответствия выбросов установленным российским или международным техническим и санитарным стандартам ГОСТ, СанПин, GN, ISO, IDT, MOD, NEQ;
• Любая сфера промышленности, связанная с необходимостью нейтрализации или использования сероводорода: химия, теплоэнергетика (ТЭС, ТЭЦ, КЭС, ГРЭС), добыча и переработка нефти и природного газа, черная и цветная металлургия, лабораторные, аналитические исследовать;
• Максимальная надежность, надежность и стабильность работы оборудования в любых условиях;
• Доступная цена на имплантаты с европейским качеством продукции, гарантия до 20 лет.

По любым вопросам, связанным с проектированием, производством, покупкой, доставкой и установкой оборудования для сероочистки, обращайтесь в отдел обслуживания клиентов PZGO или заполните анкету заказчика.

Негативные эффекты сероводорода и необходимость очистки газовоздушных сред от H2S

Сероводород — одно из самых простых и распространенных соединений, которое повсеместно встречается в небольших количествах. Велика роль эндогенного сероводорода в живых организмах, где он выполняет многие важные нейробиологические функции. Его также используют в лечебных ваннах, в микроскопических объемах, благотворно влияя на человеческий организм.

Однако, когда дело доходит до технологической процедуры, такой как очистка влажного или сухого воздуха от сероводорода, очевидно, что высокая концентрация этого соединения имеет только чисто отрицательные последствия для здоровья, жизни и экологии планеты.

• Последствия кислотных дождей, содержащих компоненты серы
• В значительных объемах чистый сероводород и его производные образуются на гидрометаллургических заводах, заводах органического синтеза, сельскохозяйственных и химических предприятиях — при производстве серной кислоты, серы, селитры, серосодержащих удобрений.
• В составе выхлопных газов H2S является постоянным спутником всех выбросов от сжигания органического сырья без исключения — наряду с оксидами серы, оксидами азота, соляной кислотой, фенолами, оксидом углерода.
• Очистка биогаза от сероводорода и диоксида углерода — одна из актуальных проблем, стоящих перед операторами промышленных биометановых электростанций.

В опасной концентрации запах газообразного дигидросульфида — отвратительный «аромат» гниющего мяса или мертвых яиц — почти мгновенно перестает ощущаться. Это чревато большой опасностью, так как H2S быстро парализует обонятельные нервы, и человек продолжает вдыхать вредное соединение из воздуха, больше не чувствуя его запаха.

Установки по очистке газов от сероводорода также востребованы из-за их разрушительного воздействия на технические коммуникации. По отдельности или в составе паров сероводород и другие соединения серы вызывают сильную коррозию труб, резервуаров, арматуры, компрессоров и любого другого оборудования, не имеющего специальной защиты от коррозии.

Кроме того, сероводород обладает воспалительным и взрывоопасным действием: его 4% присутствие в воздухе может привести к катастрофическим последствиям. Так, 27 ноября 2018 года не менее 23 человек погибли и более 22 получили серьезные ранения в результате спонтанного взрыва сероводорода на химическом заводе в восточном Китае (провинция Хэбэй.

Двойной удар вызывает присутствие сероводорода в дымах.

С одной стороны, попутно негативно влияет на коммуникационные, технические и выхлопные системы компаний, с другой — выбрасывается в атмосферу, после чего может преобразоваться (путем окисления) в серную кислоту и выпадать в виде кислотных дождей, опасность которых для окружающей среды трудно переоценить.

Кстати: соединения серы из-за резкого и неприятного запаха используются как маркеры утечек газа. Этилмеркаптан (этанотиол) обычно используется в России. Во многих зарубежных странах сероводород (кулинарный газ.

Принципы и методы очистки

На сегодняшний день открыто (и разработано) более двух десятков методов очистки газов от сероводорода. И если одни разработаны для конкретных лабораторных задач, то другие нашли широкое применение в комбинированной очистке воздушных сред от кислых соединений.

Сухая адсорбция

Один из первых, но широко распространенных на сегодняшний день методов сухой адсорбции предполагает использование так называемого болотного минерала (лимонита, коричневой железной руды или гидратированного оксида железа) — 85-90% Fe2O3 и 10-15% воды.

Каталитический блок очистки представляет собой серию чугунных или стальных ящиков, соединенных газовыми трубами параллельно-последовательным образом.

На решетках каждого ящика в 3-4 яруса укладывается адсорбент: измельченная коричневая железная руда (болотный лимонит) с вкраплениями древесной щепы.

Для достижения приемлемой эффективности сероводород должен контактировать с лимонитом не менее 5 минут.

2. Процесс адсорбции на примере активированного угля
3. К достоинствам можно отнести простоту и дешевизну адсорбента, а также высокую степень улавливания.
4. Несмотря на хорошую степень улавливания, такие установки имеют множество недостатков, включая селективность очистки газа, объемность, необходимость частой регенерации (или доливки) адсорбента, чрезмерное пневматическое сопротивление, низкую скорость нейтрализации, ограничение температуры очищаемого газа расход при + 30 ° С.

Оборудование нашего завода позволяет работать с сильно загрязненными потоками температурой до 250 градусов Цельсия и выше.

Адсорбционные башни и блоки

Преемником предыдущей технологии является башенный метод, при котором адсорбционные боксы заменяются одной колонной, что хоть и дает определенную экономию места, но не лишает конструкцию других недостатков.

Активированный уголь также хорошо показывает себя в каталитическом методе, позволяя в присутствии кислорода извлекать элементарную серу практически абсолютной чистоты (до 99%) из сероводорода, но он, как и лимонит, требует постоянной регенерации или подзарядки (после ≈ 100%) циклы регенерации) и обладает свойствами высокой избирательности поглощения. Не применяется для дезинфекции сложных паров, образующихся при сжигании бензиновых углеводородов.

Сухой адсорбционный фильтрующий комплекс

Исследования показывают, что даже малейшее присутствие примесей в очищаемом потоке радикально влияет на выбор метода очистки газа.

Практически устаревший подход — сухая нейтрализация сероводорода гашеной известью и оксидом железа.

С учетом сухого катализа, применяемого для нейтрализации дымовых потоков, метод адсорбции сероводородных включений из-за своей селективности и невозможности работать с сильно загрязненными средами имеет низкую эффективность и чрезмерное потребление ресурсов.

Мокрые абсорбционные и хемосорбционные методы газоочистки

Сосредоточив все свои усилия на проблеме загрязнения воздуха дымовыми выбросами, завод PZGO предлагает проектирование, производство и приобретение современных, компактных, надежных и экономичных систем сероочистки с мокрым фильтром, лишенных всех недостатков, присущих другим промышленным предприятиям технологии улавливания паров.

Сиборд-процесс

Впервые производственная компания «Копперс Компани» (Пенсильвания, США) представила впервые действующую промышленную установку по очистке газа от дигидросульфида в 20-х годах прошлого века. Основной принцип абсорбции определялся обратимой реакцией сероводорода с раствором карбоната натрия (ориг. Seaboard Process).

По всей видимости, слово Seaboard (российский берег, берег) указывает на значительную карбонатную жесткость морской и океанской воды, в частности, на наличие в ней больших объемов Na2CO3.

Процесс можно визуализировать следующим образом: Na2CO3 + H2S ⇌ NaHCO3 (бикарбонат натрия) + NaHS (гидросульфид натрия)

Морской процесс как метод определил основную основу нейтрализации влажного реагента, которая сразу же начала свое бурное развитие. Общая концепция оборудования осталась неизменной, но исследователи начали многочисленные эксперименты с химическими агентами (поскольку сероводород в обычных условиях слабо реагирует с водой, образуя так называемую слабокислую сероводородную воду).

Канадский завод по очистке прибрежного газа

Однако даже слабые кислотные свойства дигидросульфида позволяют рассматривать щелочные растворы как реакционный материал. Эту особенность можно использовать не только при проектировании системы, но и позже, на этапе нейтрализации кислых промышленных сточных вод после оборудования, участвующего в улавливании дигидросульфида.

Феноксид (фенолят) натрия

В 1930-х годах в самой компании Koppers был разработан метод, эффективность которого была несколько выше, чем у морского процесса. Едкий натрий феноксид C6H5ONa использовался в качестве поглотителя жидкости в фильтровальной установке. Технология позволила подойти к улавливанию сероводорода более гибким и менее избирательным способом.

В зависимости от количественной доли H2S (и других кислотных компонентов), содержащихся в коксовом газе, природном газе или попутном нефтяном газе, можно контролировать концентрацию оксида натрия, таким образом достигая лучших результатов очистки газа. Кроме того, обратимость реакции позволила на последующих этапах извлекать сероводород из осадка отходов и направлять его на другие нужды.

Позже феноксид натрия нашел и другие важные применения. Сегодня под названием «F-5» он часто используется в лакокрасочной промышленности в качестве антисептика / дезинфицирующего средства для борьбы с плесенью, против которой он проявляет исключительные антагонистические свойства.

Аминовая очистка газа от сероводорода

В нефтегазовой промышленности и обрабатывающей промышленности амины часто используются в качестве жидких хемосорбентов для улавливания и / или утилизации H2S (обычно в тандеме с CO2.

Будучи сильными основаниями, амины являются производными аммиака и наследуют многие его свойства, включая образование донорно-акцепторных связей (молекула азота может быть заменена водородом без образования промежуточных связей).

В зависимости от индивидуальной природы легкого углеводородного сырья (помимо синтез-газа, соединения меркаптана) могут использоваться моноэтаноламин (MEA), метилдиэтаноламин (MDEA), диэтаноламин (DEA), диклоламин (DHA) и другие амины.

Комплекс очистки газа «Лукойл» аминоочисткой

В целом процесс дезактивации и реактивации дигидросульфида аминовым методом предполагает использование крупномасштабной, сложной, многоступенчатой ​​технологической платформы с высоким уровнем компьютеризации и синхронизации всех подсистем, что целесообразно только при тщательном контроле экономичный расчет всех аспектов газоочистных работ.

Современные системы также имеют ряд недостатков, включая ограничение температуры потока (до ≈ + 45 ° C), вспенивание раствора амина, разбрызгивание амина из секции очистки, чувствительность к аэрозолям, чрезвычайную сложность и более высокую стоимость комплекс (нужны не только абсорберы, но и регенераторы, холодильники, ребойлеры, сепараторы, подогреватели, пеногасители и многие другие аксессуары).

Мокрые насадочные скрубберы

Наиболее перспективным методом очистки запыленных и дымных газовоздушных сред от кислотных компонентов на сегодняшний день является использование мокрых скрубберов / поглотителей.

Удержание нежелательных примесей в этом типе оборудования происходит в межфазном псевдоожиженном слое, образованном на поверхности уплотненных тел. Более того, даже использования общепромышленной воды в качестве реагента для полива обычно достаточно, чтобы зафиксировать такие показатели эффективности комплексной очистки дымовых газов, недостижимые для других типов устройств аналогичного назначения.

• Принцип работы скруббера мокрого типа. Уменьшенная модель аппарата демонстрирует взаимодействие воздуха и жидкости внутри колонны за счет образования псевдоожиженного межфазного слоя
• Среди ключевых особенностей агрегатов: эффективность нейтрализации выбросов до 99-100%, экономическая доступность, компактность, надежность, надежность, пневмогидродинамическая стабильность, возможность обработки сред при высокой температуре, а также параллельная работа устройств в качестве пылеуловителей с улавливанием пылевой дисперсии 0,5 мкм.
• Ознакомьтесь со всеми преимуществами устройств, предлагаемых ООО «ПЗГО», в блоке статей на нашем сайте, в каталоге устройств газовой и мокрой дымоочистки или напрямую связавшись с Отделом по работе с клиентами нашей компании.
• Перейти в каталог продукции

Термическая диссоциация и другие способы

известно, что сероводород при нагревании примерно до 400 градусов диссоциирует (разлагается) на элементарный водород и серу. Из-за высокой взрывоопасности H2S этот метод используется очень ограниченно и с небольшими объемами среды для обработки.

Помимо вышеперечисленного, можно встретить и другие методы нейтрализации H2S: феррокс-процессы (с использованием железа), гидродинамический захват Куэтта-Тейлора, фосфат калия (щелочные растворы немецкой компании BASF), никелевые и другие методы, многие из которых сегодня представляют только исторический интерес.

Краткий рейтинг технологий в рамках применимости к очистке отходящих дымовых газов

Технология	Особенности и комментарии
Мокрый скруббер / насадочные поглотители	Эффективность до 100%, простота обслуживания, низкие эксплуатационные расходы, полная автоматизация, компактность, рентабельность, неограниченный диапазон применения, параллельная работа, такая как сажа, копоть, пылеуловитель, охлаждение входящего потока
Сухая каталитическая адсорбция	Необходимость регенерации адсорбента, невозможность управлять горячими и сильно загрязненными потоками, высокая селективность процессов дезактивации примесей при достаточной селективной эффективности устройств
Очистка аминов	Чрезвычайная сложность, высокая стоимость, узкая направленность (промышленная переработка нефти и газа), масштаб, необходимость в большом количестве вспомогательных систем

Технологическая схема

Рис. 3 Принципиальная схема установки аминовой очистки

Газ подается в нижнюю часть абсорбционной колонны (1). Поднимаясь по колонке, газ контактирует с раствором амина. В качестве контактных устройств используются неструктурированные клапанные диски или уплотнения. Выбор типа контактного устройства определяется отдельно для каждого конкретного случая. Теоретическое количество ступеней контакта для типичного абсорбера составляет 7. После прохождения контактной части абсорбера газ поступает в секцию каплеотделителя. Цель этого раздела — максимально возможное снижение переходящего количества раствора амина с потоком очищенного сырья. Кроме того, чистый газ удаляется за пределы завода. Абсорбционная колонна в стандартной комплектации оснащена датчиками температуры для отслеживания изменений температуры по высоте устройства.

Раствор амина выпускается из нижней части колонны с помощью автоматического клапана по сигналу автоматического регулятора уровня. При понижении давления из раствора амина отделяются низкокипящие углеводородные фракции. Разделение полученной смеси происходит в сепараторе (2). Газ, выделяющийся в процессе разделения, удаляется из верхней части аппарата в факельной системе для сжигания «кислых» газов или в установке термической деструкции.

После разделения раствор амина подвергают механической очистке в рукавных (3) и угольных (4) фильтрах, расположенных последовательно.

Кроме того, насыщенный раствор амина, очищенный от механических примесей, поступает в теплообменник (5), где происходит нагрев за счет теплообмена с потоком амина, регенерированного ребойлером (7).

Из теплообменника (5) раствор амина подают в отпарную колонну (6). Тепло, необходимое для процесса регенерации, подается в ребойлер (7). Источником тепла может быть как прямой нагреватель (газовая горелка, термоэлектрический), так и непрямой (пар или кипящее масло). Обратный поток AVO (8) обеспечивает частичную конденсацию паров из отпарной колонны, таким образом образуя обратный поток.

Регенерированный амин отбирается из секции перелива ребойлера (7) и подается в теплообменник (5) для нагрева потока насыщенного амина, после чего он подается подкачивающим насосом в секцию амина AVO (12).

Охлажденный регенерированный амин с помощью нагнетательного насоса (13) подают в абсорбционную колонну).