Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 [ 98 ] 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284

- слабая концентрация тяжелых углеводородов в сыром газе,

- раствор может также осушить газ,

- селективная абсорбция для HjS.

2.4.5.2.3. Процессы превращения HjS непосредственно в серу

Они базируются на прямом окислении HzS в жидкой фазе.

Эти процессы применяются только для сырого газа с низким содержанием H2S и для не очень высоких дебитов. Они находят небольшое применение для природных газов.

Полученная сера часто загрязнена химическими продуктами, участвующими в процессе. Используемая вода требует особой обработки перед сбросом.

2.4.5.2.4. Процессы на твердом слое

Использование твердых тел для извлечения кислых компонентов из газов базируется на адсорбции кислых газов их поверхностью или на реакции с другим веществом на этой поверхности.

Областью применения этих процессов являются газы с низким и средним содержанием H2S и мер-

каптанов. Они дают очищенный газ с очень слабым содержанием HjS, который они абсорбируют обычно селективно. Расходы газа должны быть относительно небольшими (100 - 200 ООО мЗ(н)-сут-) или газ должен иметь очень слабое парциальное давление кислых газов.

2.4.5.3. Аминовые процессы

Это базовые процессы, наиболее часто употребляемые для переработки больших количеств газа со слабой и средней концентрацией кислых газов.

Первичные амины имеют более высокую поглотительную способность, чем другие амины, но они более коррозионны и не могут применяться в присутствии таких примесей, как COS и CSj. Их селективность НгЗ/СОг слабая.

Вторичные амины менее активны, чем М.Э.А., но не имеют этих недостатков. Их селективность более высокая.

Третичные амины абсорбируют СОг с кинетикой реакции более медленной (промежуточное образование угольной кислоты) и поэтому они более селективны.

Основные характеристики аминов даны в двух нижеследующих таблицах.

Физические свойства аминов.

Уравнения реакции Н/СОг/амины.

2.4.5.3.1. Сравнение аминовых процессов

М.Э.А

Применяется для одновременной и тонкой очистки от СОг и Нг8 газов, свободных от посторонних примесей. Слабая концентрация (15 - 20%) и низкая степень насыщения, лимитируемая коррозион-ностью. Повышенное потребление энергии. Д.ГА.

Та же область применения, что и М.Э.А. Раствор более концентрированный, но и более дорогой. Скорость циркуляции более слабая и минимальное потребление энергии.

Д.ЭЛ.

Одновременная очистка от СОг и HjS для природных газов высокого давления, можно использовать концентрированный раствор (до 40% массовых в процессе S.N.E.A.(P)). Небольшая скорость циркуляции и меньшие энергетические затраты по сравнению с М.Э.А.

Д.И.П.А.

Характеристики, сравнимью с Д.Э.А., но раствор мвнее дорогостоящий. Используется в комбинации с другими растворителями в процессах "Shell" ("Сульфинол", А.Д.И.П.).

2.4.5.3.2. Описание типовой установки Приведено ниже на рисунке.

2.4.5.3.2.1. Качество серы

Большая часть углеводородов в парообразном состоянии отделяется от обогащенного амина в расширительном баллоне, содержание углеводородов в кислом газе обычно меньше 0,5%, что поз-

воляет получать серу высшего качества при высокой и стабильной рентабельности.

2.4.5.3.2.2. Дополнительный контур

Приблизительно 10% расхода постоянно циркулирующего амина фильтруется через ацетатно-целлюлозные фильтры, чтобы отделить твердые частицы (оксид или сернистое железо), принесенные газом или являющиеся результатом эрозии. 10% этого расхода проходит затем через фильтры активированного угля, который абсорбирует тяжелые углеводороды, растворенные в амине, продукты разложения и другие химические примеси.

Для постоянного ввода небольшого количества антивспенивающего раствора (силикон) предусматривается система впрыска (с возможностью более значительного ввода в случае закупорки).

2.4.5.3.2.3. Экономия энергии

В случае высокого содержания кислых компонентов, требующего повышенного расхода амина, может быть предпочтительнее использовать, с помощью теплообмена амин/амин, потенциальную тепловую энергию, содержащуюся в потоке регенерированного амина. Это может быть осуществлено с помощыо последовательного снижения давления амина и механического сжатия пара, полученного таким образом, чтобы ввести его в нижнюю часть колонны регенерации.

Например, снижение давления в две ступени со сжатием пара позволяет сэкономить 8,14 кВт • ч тепловой энергии на киловатт-час расхода механической энергии. Эта экономия пара составляет приблизительно 30% от потребления в классической установке.

----14

Принципиальная схема установки очистки газа от кислых компонентов с помощью химической реакции. I - Сырой газ. II -Очищенный газ. Ill -Газ на топливо. IV - Кислый газ. 1 - абсорбер (7-100 бар абс.). 2 -регенератор (2 бар. абс). 3 - Фильтр. 4 - Насос. 5 - Емкость. 6 - Холодильник. 7 - Аминовый темплообменник (богатый I бедный). 8 - Приемный насос. 9 -Выавтриватель. 10 - Конденсатор. 11 - Насос орошения. 12. - Рекуператор. 13 - Ребоилер. 14 - Дополнительное оборудование.

2.4.5.3.3. Основа технического расчета

Расход циркулирующего растворителя составляет основу технического расчета установки. Этот расход зависит от величин содержания HzS, подлежащего извлечению; концентрации раствора Д.Э.А. и допустимой степени насыщения извлечения внизу абсорбера.

Концентрация может быть относительно высокой (до 40 массовых % в процессе С.Н.П.А.). Это позволяет одновременно снизить расход растворителя и потребление пара в ребойлере.

Степень насыщения растворов (HzS или HjS -i-+ СОг - переменная величина) является основным фактором извлечения кислого газа. Движущей силой, определяющей массообмен, является, в самом деле, разность между парциальным давлением вещества в газовой фазе и упругостью паров его же в жидкой фазе.

Максимальные опытные значения приведены в нижеследующей таблице.

Абсорбционные харектвристики аминоеых растеорое.

Изотермы равновесия, полученные экспериментально, являются предметом многочисленных публикаций (смотрите рисунки на с. 322) и более или менее точного моделирования.

Принимая некоторые меры предосторожности в концепции установок (скорость циркуляции, режим отпарки, устройство ребойлеров, максимальная температура и т.д.) можно использовать Д.Э.А. с повышенными концентрацией раствора и степенью насыщения кислыми газами.

Степень насыщения аминоеых растеорое (практический предел).

Использование низкоуглеродистой стали является правилом.

При расчетах аппаратов обращаются к специальным руководствам, несколько основных определяющих значений приводятся ниже.

Абсорбер

- с 20 тарелок возможно увеличение до 30 тарелок при более высоких требованиях по СОг;

- степень насыщения амина: 80% от равновесного.

«С.О.С»: Cleveland Open Cup.

Физичеаою сеойства аминоеых растеорое (практические предел).

Регенератор

- 20 тарелок,

- потребление пара охлажденного, низкого давления: 80 -130 кг м- раствора амина,

- не превышает 130°С внизу.

2.4.5.4. Процессы очистки карбонатом калия

2.4.5.4.1. Базовый процесс ("Горячий поташ")

Химические равновесия, в целом, следующие:

КгСОз + СОг + НгО 2КНСОз КгСОз + НгЗ KHS + КНСОз

Технологические схемы процессов сходны с аминовыми процессами. Основное отличие заключается в отсутствии теплообменника в системе раствора и присутствии теплообменника сырой газ/газ очищенный.

В зависимости от желаемого содержания СОг в очищенном газе различают следующие схемы (см. рисунки на с. 323):

- содержание от 1,5 до 2%:

Единственный ввод регенерированного раствора. Давление регенерации от 0,2 до 0,7 бар. Число тарелок абсорбера от 20 до 25, десор-бера- от 15 до 20;

- содержание от 0,8 до 1% ("Сплит-стрим"):

Приблизительно от 1/4 до 1/3 раствора охлаждается (80°С) и вводится в верхнюю часть, а остальная - на тарелку в середине абсорбера;

- содержание от 0,5 до 0,8%:

Часть фубо регенерированного раствора отбирается в средней части регенератора и направляется в промежуточную точку абсорбера. Остальной раствор из нижней части регенератора, более полно отрегенерированный, направляется из регенератора в верхнюю часть абсорбера.