Очистка от углекислого газа и серосоединений

Sorry, this entry is only available in Russian. For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

Нефтяные и природные газы наряду с углеводородами могут содержать кислые газы-диоксид углерода (СОа) и сероводород (H2S), а также сероорганические соединения -серооксид углерода (COS), сероуглерод (CS2), меркаптаны (RSH), тиофены и другие примеси, которые осложняют при определенных условиях транспортирование и использование газов. При наличии диоксида углерода, сероводорода и меркаптанов создаются условия для возникновения коррозии металлов, эти соединения снижают эффективность каталитических процессов и отравляют катализаторы.
При выборе способов очистки газов необходимо внимательно подходить к оценке химического состава сырья, включая примеси, которые не регламентируются в товарном газе и продуктах его переработки или не оказывают влияния на их качество из-за незначительного содержания в исходном газе. Это обусловлено в частности тем, что при взаимодействии примесей с некоторыми растворителями могут образоваться такие химические соединения, которые при нагревании их в процессе регенерации не распадаются на составные части (реакция между ними необратима в условиях процесса), в результате чего концентрация активной части растворителя постепенно уменьшается (возрастает содержание балласта в системе), растворитель дезактивируется и приходит в негодность.
Практика показывает, что наличие незначительного на первый взгляд содержания примесей может оказать принципиальное влияние на выбор растворителя или процесса очистки газа. Важное значение при рассмотрении этого вопроса имеет соотношение H2S : С02 в исходном газе – концентрация сероводорода в кислых газах может оказаться определяющей при выборе процессов и технологии очистки исходного сырья и способов утилизации «нежелательных» компонентов. Это отношение может быть настолько низким, что для переработки кислых газов в элементарную серу использовать наиболее распространенный метод термокаталитического окисления сероводорода (процесс Клауса) будет невыгодно.

Для очистки природных и нефтяных газов от сероводорода, СО2 и других серо- и кислородсодержащих «нежелательных» соединений используют в основном абсорбционные процессы, которые в зависимости от особенностей взаимодействия этих соединений с растворителями – абсорбентами можно условно объединить в следующие группы.
Хемосорбционные процессы очистки газа растворителями, представляющими собой водные растворы алканоламинов: моно- этаноламина (МЭА), диэтаноламина (ДЭА), дигликольамина (ДГА) и др. Они основаны на химической реакции «нежелательных» соединений с алканоламинами, являющимися активной, реакционной частью абсорбента. К этой же группе относят процессы поташной очистки.
Аминовые процессы обеспечивают тонкую очистку газов от сероводорода и С02 при различных рабочем давлении и концентрации их в исходном сырье; растворимость углеводородов в этих абсорбентах невелика. Технологическое и аппаратурное оформление процессов отличаются простотой и надежностью.
Основные недостатки процессов: не достигается комплексная очистка газов от H2S, С02, RSH, COS и CS2; низкая глубина извлечения меркаптанов и некоторых других сероорганических соединений; при взаимодействии меркаптанов, COS и CS2 с некоторыми растворителями образуются нерегенерируемые в условиях процесса химические соединения; для реализации процессов необходимы высокая кратность циркуляции абсорбента и большие теплоэнергетические затраты (с повышением концентрации «нежелательных» соединений они увеличиваются); абсорбенты и продукты взаимодействия их с примесями, содержащимися в сыром газе, нередко обладают повышенной коррозионной активностью.

С увеличением концентрации активного вещества и степени насыщения растворителя сероводородом и другими «нежелательными» соединениями возрастает коррозионная активность алканолами- новых абсорбентов. Поэтому поглотительная их способность часто лимитируется не условиями термодинамического равновесия, а предельно допустимой степенью насыщения абсорбентов’кислыми газами.
Процессы очистки газов методом физической абсорбции «нежелательных» соединений органическими растворителями: пропиленкарбонатом, диметиловым эфиром полиэтиленгликоля (ДМЭПЭГ), N-метилпирролидоном и др. Они основаны на физической абсорбции, а не на химической реакции, как хемосорбционные процессы.
Процессы физической абсорбции могут оказаться более экономичными также и потому, что органические растворители обеспечивают селективное извлечение сероводорода в присутствии С02 и позволяют получить хорошее сырье для производства серы при неблагоприятном соотношении H2S : С02 в исходном сырье газа и для производства товарного диоксида углерода. Эти процессы имеют при определенных условиях ряд преимуществ, которые могут быть выявлены только на основе технико-экономического анализа условий добычи, очистки и переработки газа и сопутствующих продуктов.

Рассматривая технологические особенности процессов очистки газов, необходимо отметить, что выбор способа очистки сводится, как правило, к выбору абсорбента, который при соответствующем конструктивном и технологическом оформлении процесса обеспечивает производство товарного газа и сопутствующих продуктов (серы и др.) при высоких технико-экономических показателях. Ниже перечислены процессы очистки газов от сероводорода, С02, RSH и других «нежелательных» соединений, основанных на химической и физической абсорбциях Основными критериями при выборе абсорбентов, а следовательно, и процессов являются начальное и конечное содержание извлекаемых «нежелательных» компонентов в газе и заданное рабочее давление в системе или начальное и конечное парциальное давление их в условиях очистки. Начальное давление предопределяет кратность циркуляции абсорбента (удельный его расход). Конечное парциальное давление (или глубина очистки газа) зависит в первую очередь от степени регенерации абсорбента и от равновесного давления извлекаемого газа над раствором от температуры. Капитальные и эксплуатационные затраты определяются главным образом кратностью циркуляции и условиями регенерации растворителя. Следовательно, экономика процесса предопределяется в основном парциальными давлениями извлекаемых «нежелательных» компонентов в сыром и очищенном газе. На основе этих данных можно оценить, какой из растворителей – химический или физический – наиболее приемлем для заданных условий. После этого, учитывая специфику содержащихся в газе примесей и возможные варианты взаимодействия их с растворителями данной конкретной группы, можно выбрать процесс, который целесообразно будет использовать для проведения технико-экономического исследования.