Из них наиболее широкое применение получили процессы очистки аминами (моно- и диэтаноламины), которые при взаимодействии с Н2S и CО2 дают химические соединения, распадающиеся при повышении температуры и снижении давления. При этом протекают следующие реакции:
2 RNH2 + H2S «(RNH3)2S; (4.1)
2 RNH2 + CO2 + H2O «(RNH3)2CO3. (4.2)
Рассмотрим технологическую схему очистки УГ от кислых соединений МЭА (рис. 4.2).
Таблица 4.4
Характеристики некоторых физических абсорбентов
| Абсорбент | Формула | Молекуляр-ная масса | Относительная плотность, r204 | Температура кипения, °С |
| Этиленгликоль | С6Н6О2 | 1,116 | ||
| Диэтиленгликоль (ДЭГ) | С4Н10О3 | 1,118 | ||
| Триэтиленгликоль (ТЭГ) | С6Н14О4 | 1,126 | ||
| Сульфолан (тетрагидро–тиофендиоксид) | С4Н12О2 | 1,260 | ||
| N-метилпирролидон (N-МП) | С5Н11N | 1,030 | ||
| Трибутилфосфат (ТБФ) | (С4Н9О)3РО | 0,970 |
Таблица 4.5
Некоторые эксплуатационные свойства аминов (хемосорбентов)
| Наименование | Теплота испарения при 0,1 МПа, кДж/кг | Теплота реакции при взаимодействии с | Поглоти-тельная емкость, м3/м3 | Предпочтитель-ное содержание в растворе, мас. % | |
| Н2S | CО2 | ||||
| МЭА | 8–30 | 10–20 | |||
| ДГА | 15–52 | 50–65 | |||
| ДЭА | 22–75 | 20–40 | |||
| ДИПА | 15–60 | 20–40 | |||
| ТЭА | – | – | |||
| МДЭА | – | – | – |
 |
Рис. 4.2. Технологическая схема хемосорбционной очистки газа МЭА
1 – абсорбер; 2 – десорбер (регенератор МЭА); 3 – промежуточный десорбер;
4 – очиститель; 5 – ребойлер; 6 – теплообменники; 7 – холодильники.
I – исходный газ; II – очищенный газ; III – регенерированный МЭА;
IV – слаборегенерированный МЭА; V – насыщенный МЭА; VI – топливный газ;
VII – смесь кислых газов; VIII – циркуляционное орошение.
|
|
Согласно схемы, исходный газ в абсорбере 1 контактирует с этаноламином в 2 ступени – сначала со слаборегенерированным, а затем с полностью регенерированным потоком. Абсорбент с низа абсорбера поступает в десорбер 3, где отделяется углеводородный газ, а насыщенный кислыми компонентами поглотитель через теплообменники 6 поступает в регенерационную колонну 2, в которой комплексные соединения Н2S и CО2 с амином разлагаются, а выделяющиеся кислые газы выходят сверху колонны 2. Снизу колонны 2 регенерированный поглотитель через ребойлер 5 и охладительные аппараты 6 и 7 направляются в абсорбер. Часть абсорбента при этом циркулирует через очиститель 4, где отделяются накапливаемые в растворе неразлагающиеся соединения этаноламина с СОS и СS2, которые снижают поглотительную способность абсорбента по Н2S и CО2.
Технологические параметры процесса:
Абсорбер: t = 35–40 °C, Р = 3–5 МПа;
Десорбер: t = 125 °С, Р = 0,3–0,8 МПа.
Однако, использование МЭА имеет ряд недостатков. Лучшие результаты дает использование ДЭА, т.к. он не дает неразлагающихся соединений с СОS и СS2, имеет меньшие потери от испарения, более высокую селективность к Н2S по сравнению с МЭА и др.
Технологическая схема аналогична приведенной на рис. 4.2, только отсутствует очиститель 4. Концентрация ДЭА в зависимости от разновидности процесса от 20–25 до 25–35 % (поглотительная способность более концентрированного раствора выше). В настоящее время на установках очистки газа от Н2S в качестве хемосорбента получил применение МДЭА (метилдиэтаноламин). Его эффективность максимальна при концентрации 30–50 мас. %. На реальных технологических установках используется концентрация около 70 мас. %, т.к. повышенная концентрация позволяет существенно снизить циркуляцию раствора.
|
|
Процессы очистки УГ растворами солей щелочных металлов
Эти процессы основаны на хемосорбционной активности водных растворов карбонатов Na и К по отношению к основным серосодержащим соединениям газа (исключая меркаптаны). Для повышения активности растворов в них вводят активаторы. Основные протекающие реакции:
К2СО3+ Н2S«КНСО3+КНS; (4.3)
СОS+Н2О«СО2+Н2S; (4.4)
К2СО3+СО2+Н2О«2КНСО3. (4.5)
Технологическая схема аналогична схеме очистки аминами. Наиболее распространен поташ-процесс, в котором в качестве поглотителя используются 25–35 % раствор К2СО3, очищающий газ от Н2S, СО2, СОS и СS2. Абсорбция идет при t = 110–115 °С, Р = 2–8 МПа. Регенерация поглотителя протекает при t = 115–120 °С, давлении близком к атмосферному или под вакуумом.
Процесс применяют для очистки УГ с высоким содержанием СО2 и общей концентрацией кислых газов 5–8 %.
К недостаткам процесса можно отнести:
- трудность удаления меркаптанов;
- коррозию оборудования;
- необходимость иметь низкое соотношение количеств Н2S к CО2 в УГ.
Физическая абсорбция
При физической абсорбции количество растворившегося компонента тем больше, чем выше его парциальное давление и коэффициент растворимости, увеличивающийся с понижением температуры.
Разными фирмами разработаны различные процессы физической абсорбции с использованием того или иного растворителя в зависимости от параметров очищаемого и очищенного газа (требований по глубине очистки):
|
|
- Процесс «Пуризол». В качестве абсорбента используется
N-метилпирролидон.
- Процесс «Селексол». В качестве абсорбента применяется диметиловый эфир полиэтиленгликоля.
- Процесс «Сульфинол». В качестве абсорбента использован комплексный растворитель: сульфолан (60–65 %), диизопропаноламин (28–32 %) и вода (6 %).
Кроме того, при физической абсорбции нашла широкое применение очистка газов гликолями – дэтиленгликолем (ДЭГ) и триэтиленгликолем (ТЭГ), котораяобычноприменяется на промыслах, где газ содержит большое количество Н2S и CО2.