パイプラインを通じて消費者に配送するためにフィールドから生産された天然ガスには、さまざまな割合で硫黄化合物が含まれています。それらが除去されない場合、攻撃的な物質はパイプラインを破壊し、フィッティングを使用不可能にします。さらに、汚染された青い燃料の燃焼中に毒素が放出されます。
悪影響を避けるために、硫化水素からのアミンガス精製が行われます。これは、化石燃料から有害な成分を分離する最も簡単で安価な方法です。硫黄含有物の分離のプロセスがどのように発生するか、処理プラントがどのように配置されて機能するかを教えます。
化石燃料処理の目的
ガスは最も人気のあるタイプの燃料です。それは最も手頃な価格を引き付け、環境へのダメージを最小限に抑えます。議論の余地のない利点には、燃焼プロセスを制御する単純さ、および熱エネルギーを得るプロセスにおける燃料処理のすべての段階を確保する能力が含まれます。
ただし、天然ガス化石は純粋な形で抽出されません。井戸からのガスの抽出と同時に、関連する有機化合物が排出されます。これらの中で最も一般的なのは硫化水素であり、その含有量は分野によって10分の1から10パーセント以上まで変化します。
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天然ガスは最も一般的な燃料です。
調理におけるガスの使用
工業企業の暖房におけるガスの使用
ガスボイラーの大気バーナー
生産工程におけるガスの使用
技術ガスの生産
化学産業における原料としてのガスの使用
ガス本管によるガス輸送
硫化水素は有毒であり、環境に有害であり、ガス処理で使用される触媒に有害です。すでに述べたように、この有機化合物は鋼管や金属バルブに対して非常に攻撃的です。
当然、プライベートシステムとメインガスパイプラインを腐食させる硫化水素は、青い燃料の漏れと、この事実に関連する非常に否定的で危険な状況につながります。消費者を保護するために、不健康な化合物は、高速道路に運ばれる前に気体燃料の組成から取り除かれます。
硫化水素化合物の基準によれば、パイプを介して輸送されるガスは0.02 g /m³を超えることはできません。しかし、実際にはもっとたくさんあります。 GOST 5542-2014で規制されている値を達成するには、クリーニングが必要です。
硫化水素を分離するための既存の方法
他の不純物に対して優勢な硫化水素に加えて、他の有害な化合物も青色燃料に含まれる可能性があります。二酸化炭素、軽質メルカプタン、硫化炭素が含まれています。しかし、硫化水素自体は常に優勢です。
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ガス管内の腐食
ガスパイプラインの気密性の喪失
鋼管継手の錆び
不安定な圧力によるガス爆発
精製ガス燃料中の硫黄化合物のわずかな含有量は許容できることは注目に値します。具体的な許容値は、ガスが生成される目的によって異なります。たとえば、エチレンオキシドの製造では、総硫黄含有量は0.0001 mg /m³未満でなければなりません。
クリーニングの方法は、望ましい結果に焦点を当てて選択されます。
既存のメソッドはすべて2つのグループに分けられます。
- 収着。 それらは、固体(吸着)または液体(吸収)試薬による硫化水素化合物の吸収と、それに続く硫黄またはその誘導体の放出にあります。その後、ガス組成物から分離された有害不純物は、廃棄またはリサイクルされます。
- 触媒。 それらは元素状硫黄への変換を伴う硫化水素の酸化または還元にある。このプロセスは、化学反応の過程を刺激する物質である触媒の存在下で実施されます。
吸着は、硫化水素を固体の表面に集中させることによって硫化水素を収集することを含みます。ほとんどの場合、活性炭または酸化鉄に基づく粒状材料が吸着プロセスに関与しています。粒子の大きな比表面積特性は、硫黄分子の最大保持に貢献します。
青色燃料のすべての精製方法は、吸着と触媒に分けられます。洗浄装置は、特定の技術の動作原理に焦点を当てています。ただし、複雑な洗浄を行うため、いくつかの方法を組み合わせた設備もあります。
吸収技術は、気体状の硫化水素不純物が活性液体物質に溶解することを特徴としています。その結果、ガス状汚染物質が液相に入ります。次に、選択された有害な成分は、蒸発またはその他の方法で脱着によってこの方法で除去され、反応性液体から除去されます。
吸着技術は「乾式法」に属し、青色燃料の微細な精製が可能であるという事実にもかかわらず、吸収は天然ガスからの汚染物質の除去に最もよく使用されます。液体吸収装置を使用した硫化水素化合物の収集と除去は、より収益性が高く適切です。
最も一般的なタイプの吸着剤は、カプセルまたは穀物の形で使用される活性炭です。各元素の表面は硫化水素およびその他の有機介在物を「吸収」します
ガス精製で使用される吸収方法は、次の3つのグループに分類されます。
- ケミカル。 硫化水素酸性汚染物質と自由に反応する溶剤を使用して製造されています。エタノールアミンまたはアルカノールアミンは、化学吸着剤の中で最も高い吸収能力を持っています。
- 物理的。液体吸収装置内の硫化水素ガスの物理的溶解によって行われます。さらに、ガス状汚染物質の分圧が高いほど、溶解プロセスが速くなります。ここでは吸収剤としてメタノール、プロピレンカーボネートなどを使用しています。
- 結合。硫化水素の抽出の混合バージョンでは、両方の技術が関係しています。主な作業は吸着により行われ、吸着剤により微細な3次処理が行われます。
半世紀の間、天然燃料から硫化水素と炭酸を分離および除去するための最も一般的で一般的な技術は、水溶液の形で使用されるアミン吸着剤を使用したガスの化学精製でした。
天然燃料を洗浄するための吸着方法は、固体および液体物質が硫化水素および他の有機不純物と反応して、それらをガスから分離する能力に基づいています
アミン技術は、大量のガスを処理するのに適しています。
- 赤字の欠如。 試薬は、常に洗浄に必要な量で購入できます。
- 許容できる吸収。 アミンは高い吸収能力が特徴です。使用されているすべての物質のうち、99.9%の硫化水素をガスから除去できるのはそれらのみです。
- 優先度の特性。 アミン水溶液は、最も許容可能な粘度、蒸気密度、熱的および化学的安定性、低熱容量を特徴としています。それらの特性は、吸収プロセスの最良のコースを提供します。
- 反応性物質の毒性なし。 これは重要な議論であり、特にアミン法に頼ることを説得します。
- 選択性。 選択的吸収に必要な品質。それは、最適な結果を得るために必要な順序で必要な反応を連続的に実行する可能性を提供します。
硫化水素と二酸化炭素からガスを浄化する化学的方法を実行する際に使用されるエタノールアミンには、モノエタノールアミン(MEA)、ジエタノールアミン(DEA)、トリエタノールアミン(TEA)があります。さらに、接頭辞がmono-およびdi-の物質は、ガスおよびHから除外されます2S、CO2。しかし、3番目のオプションは、硫化水素のみを除去するのに役立ちます。
青色燃料を選択的に洗浄する場合、メチルジエタノールアミン(MDEA)、ジグリコールアミン(DHA)、およびジイソプロパノールアミン(DIPA)が使用されます。選択的吸収剤は主に海外で使用されます。
当然、ガス加熱システムに供給され、他の機器に供給する前に、すべての洗浄要件を満たす理想的な吸収剤はまだ存在しません。各溶媒には、マイナスに加えていくつかの利点があります。反応性物質を選択するとき、提案されたシリーズの中で最も適切なものを決定するだけです。
典型的なインストールの原則
Hに関する最大吸光度2Sは、モノエタノールアミンの溶液によって特徴付けられます。ただし、この試薬にはいくつかの重大な欠点があります。それは、かなり高い圧力と、アミンガス精製ユニットの操作中に一酸化炭素で不可逆的な化合物を生成する能力を特徴としています。
最初のネガは洗浄により除去され、その結果、アミン蒸気が部分的に吸収されます。 2つ目は、フィールドガスの処理ではまれです。
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ガスから硫化水素を抽出するための吸収ユニット
高速道路の処理プラントの複合体
高度なガス洗浄システム
天然ガス精製パイプライン
モノエタノールアミンの水溶液の濃度は、特定の分野からガスを精製するために行われた研究に基づいて、経験的に選択されます。試薬のパーセンテージの選択は、システムの金属コンポーネントに対する硫化水素の攻撃的な影響に耐える能力を考慮に入れます。
標準的な吸収剤の含有量は、通常15〜20%の範囲です。しかし、精製の程度によっては、濃度が30%に増加したり、10%に減少したりすることがよくあります。それら。どのような目的のために、ガスは加熱または高分子化合物の製造に使用されます。
なお、アミン化合物の濃度が高くなると、硫化水素の腐食性が低下します。ただし、この場合、試薬の消費量が増えることを考慮する必要があります。その結果、精製された商用ガスのコストが上昇します。
処理プラントの主要ユニットは、プレートまたはマウントされた品種の吸収体です。これは垂直に向けられた、試験管、内部にノズルまたはプレートを備えた装置に外見的に似ています。その下部には未処理のガス混合物を供給するための入口があり、上部にはスクラバーへの出口があります。
設備内で精製されるガスが、試薬が熱交換器に入り、次に蒸留カラムに入るのに十分な圧力がかかっている場合、プロセスはポンプを使用せずに行われます。圧力がプロセスに十分でない場合、流出はポンプ技術によって刺激されます
入口セパレータを通過した後のガス流は、吸収器の下部セクションにポンプで送られます。次に、ケーシングの中央にあるプレートまたはノズルを通過し、そこに汚染物質が付着します。アミン溶液で完全に湿らせたノズルは、試薬を均一に分配するために格子で分離されています。
さらに、不純物が取り除かれた青い燃料はスクラバーに送られます。このデバイスは、吸収器の後の処理回路に接続するか、その上部に配置できます。
使用済みの溶液は、吸収器の壁を流れ落ち、蒸留塔(ボイラー付きストリッパー)に送られます。そこで、溶液は、沸騰した水によって放出された蒸気によって吸収された汚染物質から精製され、設備に戻ります。
再生、すなわち硫化水素化合物を取り除くと、溶液は熱交換器に流れ込みます。その中で、液体は、汚染された溶液の次の部分への熱伝達の過程で冷却され、その後、蒸気によって完全に冷却および凝縮するために、ポンプによって冷凍機に送り込まれます。
冷却された吸収剤溶液は再び吸収器に供給される。したがって、試薬は装置内を循環します。その蒸気も冷却され、酸性不純物から精製された後、試薬の供給を補充します。
ほとんどの場合、ガス精製スキームはモノエタノールアミンとジエタノールアミンで使用されます。これらの試薬は、硫化水素だけでなく二酸化炭素も青色燃料の組成から抽出することを可能にします
処理ガスからCOを同時に除去する必要がある場合2 とH2S、2段階洗浄を行います。それは、濃度の異なる2つの溶液を使用することにあります。このオプションは、1段階の洗浄よりも経済的です。
最初に、ガス燃料は、25〜35%の試薬含有量の強い組成物で洗浄されます。次に、ガスは弱い水溶液で処理されますが、活性物質はわずか5〜12%です。その結果、溶液の最小流量と発生した熱の合理的な使用で、粗い洗浄と細かい洗浄の両方が実行されます。
4つのアルコノラミン治療オプション
アルコノールアミンまたはアミノアルコールは、アミン基だけでなくヒドロキシ基も含む物質です。
アルカノールアミンで天然ガスを精製する装置と技術は、主に吸収性物質の供給方法が異なります。ほとんどの場合、このタイプのアミンを使用したガス精製では、4つの基本的な方法が使用されます。
最初の方法。これは、上から単一のストリーム内のアクティブなソリューションのフローを決定します。吸収剤の全量が設備の上部プレートに送られます。クリーニングプロセスは、40ºС以下の温度バックグラウンドで行われます。
最も簡単な洗浄方法は、活性溶液を単一の流れで供給することです。この手法は、ガス中に少量の不純物がある場合に使用されます。
この手法は通常、硫化水素化合物と二酸化炭素による軽微な汚染に使用されます。この場合の商業ガスの生産に対する総熱効果は、原則として低いです。
二番目の方法。この洗浄オプションは、気体燃料中の高レベルの硫化水素化合物に使用されます。
この場合の反応溶液は2つの流れで供給されます。全量の約65-75%の体積を持つ最初の1つは、インストールの中央に送信され、2番目は上から送信されます。
アミン溶液はプレートを流下し、吸収ユニットの底板にポンプで送り込まれる上向きのガス流に出会います。提供する前に、溶液を40°C以下に加熱しますが、ガスとアミンの相互作用中に温度が大幅に上昇します。
温度上昇による洗浄効率の低下を防ぐため、硫化水素で飽和した使用済み溶液とともに余分な熱を取り除きます。そして、設備の上部では、凝縮物とともに残留酸性成分を抽出するために、ストリームが冷却されます。
説明した方法の2番目と3番目は、2つのストリームでの吸収液の流れを事前に決定します。前者の場合、試薬は同じ温度で、後者の場合は異なる温度で提供されます
これは、エネルギーとアクティブソリューションの両方の消費量を削減する経済的な方法です。追加の加熱は、どの段階でも実行されません。技術的には、これは2段階の浄化であり、高速道路への供給用に商用ガスを準備するための損失を最小限に抑える機会を提供します。
第三の方法。これは、異なる温度の2つのストリームでの洗浄プラントへの吸収装置の供給を想定しています。この方法は、硫化水素と二酸化炭素に加えて、原料ガスにもCSがある場合に適用されます。2、COS。
吸収剤の大部分、約70〜75%は60〜70°Cに加熱され、残りの部分は40°Cにのみ加熱されます。フローは、上記の場合と同じ方法で吸収体に供給されます。
高温のゾーンを形成することにより、洗浄塔の底部のガス塊から有機不純物を迅速かつ効率的に除去することが可能になります。上部では、二酸化炭素と硫化水素が標準温度のアミンで沈殿します。
第四の方法。この技術は、再生の程度が異なる2つのストリームでのアミン水溶液の供給を決定します。つまり、1つは硫化水素含有物を含む粗製の形で供給され、もう1つはそれらのないものとして供給されます。
最初のストリームは完全に汚染されているとは言えません。熱交換器で+50º/ +60ºCに冷却中に一部が除去されるため、部分的にしか酸性成分が含まれていません。この溶液ストリームはストリッパーの下部ノズルから取り出され、冷却されてカラムの中央部分に送られます。
気体燃料中の硫化水素と炭素成分の含有量が多い場合、再生は程度の異なる2つの溶液ストリームで行われます。
装置の上部セクターに注入された溶液の一部のみが、ディープクリーニングを受けます。このストリームの温度は通常50°Cを超えません。ここでは、気体燃料の細かい洗浄が行われます。このスキームは、蒸気消費量を削減することにより、コストを少なくとも10%削減します。
有機汚染物質の存在と経済的実現可能性に基づいて洗浄方法が選択されていることは明らかです。いずれにせよ、さまざまなテクノロジーにより、最適なオプションを選択できます。同じアミンガス処理ユニットで、精製の程度を変えることができ、ガスボイラー、ストーブ、およびヒーターの操作に必要な特性を持つ青い燃料を得ることができます。
次のビデオでは、油井の油で抽出された関連ガスから硫化水素を抽出する詳細について説明します。
このビデオの作者は、家庭で硫化水素からバイオガスを取り除く方法を教えてくれます。
ガス精製方法の選択は、主に特定の問題の解決に向けられています。アーティストには2つの方法があります。実証済みのパターンに従うか、何か新しいものを好みます。ただし、主なガイドラインは、品質を維持し、目的の加工度を得ながら、依然として経済的な実現可能性である必要があります。