Классификация сернистых газов и процессов их очистки
Классификация сернистых газов. Содержание сероводорода и других серосодержащих компонентов в газе изменяется в широком интервале. При этом основным компонентом, влияющим на технико-экономические показатели переработки сернистых тазов, является H2S.
Несмотря на большой опыт переработки сернистых газов до настоящего времени как за рубежом, так и в СССР нет их общепринятой классификации.
Согласно классификации, предложенной в работе, газы делятся на слабосернистые, малосернистые, сернистые и высокосернистые. Одновременно эти понятия увязаны с концентрацией серосодержащих компонентов в исходном газе и в газах, получаемых при регенерации абсорбентов. Учитывается также экономическая целесообразность производства серы из газов регенерации.
К слабосернистым отнесены те газы, в которых содержание сероводорода и тиоловой серы не превышает 20 и 36 мг/м3, то есть ниже допустимых норм по отраслевому стандарту ОСТ 51.40—83. Очистка таких газов от сероводорода не производится. Перед подачей в магистральные газопроводы такие газы обрабатывают с целью доведения их точки росы по воде и углеводородам до норм упомянутого стандарта.
К малосернистым отнесены те газы, при переработке которых для утилизации газов регенерации поглотителей строительство установок производства серы является экономически: нецелесообразным. Целью переработки таких газов является доведение в них содержания сернистых соединений, углеводородов и воды до норм отраслевого стандарта. Кислые газы, получаемые при регенерации поглотителей на установках переработки малосернистых газов, как правило, сжигаются на факелах.
При очистке малосернистых газов не ставится задача глубокой очистки газа от диоксида углерода, за исключением тех случаев, когда газ подается на установки выделения гелия.
К сернистым отнесены газы, при переработке которых для утилизации газов регенерации абсорбентов строительство установок производства газовой серы экономически целесообразно.
К месторождениям с высоким содержанием сернистых соединений отнесены такие, эксплуатация которых даже только для производства газовой серы является экономически целесообразной, например Астраханское газоконденсатное месторождение. актер и зависит не только от их состава, но и от уровня развития техники и технологии. Следует отметить, что по мере развития техники и технологии переработки газа и изменения-конъюнктуры газ из одной группы может перейти в другую.
Практически все показатели природных газов подчиняются правилу аддитивности. Следовательно содержание в газе кислых компонентов влияет на его термодинамические параметры.
Из кислых компонентов газа на его показатели заметное влияние оказывают сероводород и диоксид углерода, так как концентрации остальных компонентов — серооксида углерода, сероуглерода, тиолов и т. д. незначительны.
С увеличением концентрации сероводорода и диоксида углерода повышается температура гидратообразования газа и понижается его коэффициент сжимаемости.
Присутствие H2S и СО2 увеличивает растворимость природных газов в воде и реагентах, применяемых в процессах промысловой и заводской обработки газа. Это связано с тем, что растворимость H2S и СО2 в этих реагентах и в воде выше, по сравнению с растворимостью углеводородов.
Другие сернистые соединения (COS, CS2, R—SH, R—S—R, R—S2—R )) не оказывая заметного влияния на температуру гидратообразования, влагоемкость, коэффициент -сжимаемости и коррозионность газа, существенно влияют на качество ингибиторов гидратообразования, абсорбентов и на процесс их регенерации.
Как говорилось выше, перед подачей в магистральные газопроводы газы подвергают очистке от сернистых соединений. Содержание H2S и тиоловой серы в товарном газе допускается не более 20 и 36 мг/м3 соответственно.
Нормы на содержание диоксида углерода в составе газов не установлены. Однако при переработке газов надо иметь ввиду, что СО2) являясь балластом, снижает теплотворную способность газа и эффективность работы газотранспортных систем.
В настоящее время не установлены также нормы на содержание COS, CS2 и других сернистых соединений в товарном газе, что вызывает ряд затруднений при выборе технологических схем очистки газов от кислых компонентов.
Классификация процессов очистки газов.Для очистки газа от кислых компонентов применяют жидкостные процессы и процессы адсорбционной очистки.
Жидкостные процессы условно можно разделить на следующие группы:
1. Хемосорбционные процессы — процессы, основанные преимущественно на химическом воздействии H2S и СО2 с активной частью абсорбента. Наиболее распространенными реагентами этих процессов являются амины и щелочи.
2. Абсорбционные процессы — процессы, в которых извлечение кислых компонентов из газа происходит только благодаря их растворимости в абсорбентах. В качестве абсорбентов применяют N-метилпирролидон, гликоли, пропиленкарбонат, трибу-тилфосфат, метанол и др.
Преимущества этих процессов выявляются при обработке газов, содержащих большие количества кислых компонентов, так как поглотительная способность абсорбентов практически прямо пропорциональна парциальному давлению кислых компонентов в обрабатываемом газе.
3. Комбинированные процессы — процессы, использующие смешанные — одновременно химические и физические поглотители. Из этих процессов наиболее широкое распространение получил процесс Сульфинол, где в качестве поглотителя используется сульфолан (диоксид тетрагидротиофена) в сочетании с каким-либо химическим поглотителем. В качестве химического поглотителя используют амины, в первую очередь диизопропаноламин (ДИПА).
Во всех способах поглотители кислых компонентов должны обладать селективностью, химической и термической стабильностью, низкой упругостью паров и коррозионной способностью, высокой поглотительной способностью и химической инертностью к углеводородам. Кроме того, они должны быть доступными по цене и по мере возможности слабо токсичными.
4. Окислительные процессы — процессы, основанные на необратимом превращении поглощенного сероводорода в элементную серу. Примерами этих процессов могут быть процессы Джиаммарко—Ветрокок или Стретфорд. В первом процессе в качестве поглотителя используется горячий раствор мышьяковых солей щелочного металла. Во время процесса поглощенный H2S окисляется в элементную серу. В отношении С02 этот процесс является обычным циклическим сорбционным процессом. Основным недостатком процесса является высокая токсичность применяемого поглотителя. В процессе Стретфорд в качестве поглотителя применяют водный раствор натриевых солей двух форм антрахинондисульфокислот.
Адсорбционные процессы. Эти процессы в основном применяют в тех случаях, когда требуется достичь более низких концентраций сернистых соединений в природном и нефтяном газах. В качестве адсорбента в этих процессах могут применяться активированные угли, молекулярные сита, природные цеолиты и др.
Способ очистки газа выбирают с учетом таких факторов, как состав сырьевого газа, область применения товарного газа (бытовое или моторное топливо, сырье для производства химических продуктов и т. д.), наличие определенной марки поглотителя и т. д. При этом основным фактором, определяющим способ и технологическую схему очистки газа, является концентрация в сырьевом газе H2S, CO2 и сероорганических соединений.
При выборе способа очистки газов необходимо иметь в виду также то, что наряду с H2S регламентируется также концентрация углеводородов в газе, подаваемом на установку Клауса. Содержание углеводородов в газах регенерации более 2—4% приводит к снижению активности катализатора установок Клауса и ухудшению качества серы.
Применение физических поглотителей предпочтительно при высоких парциальных давлениях кислых компонентов в сырьевом газе. Повышение давления абсорбции приводит к снижению количества циркулирующего в системе абсорбента и, как следствие, к уменьшению расхода тепла в блоке регенерации.
Основным недостатком физических поглотителей является их низкая избирательность в отношении углеводородов. Поэтому нередко возникает вопрос о предварительной очистке сырьевого газа от тяжелых углеводородов.
При низких парциальных давлениях H2S в газе предпочтительными являются окислительные процессы, а при средних — хемосорбционные процессы с использованием различных аминов.
Дата добавления: 2015-06-10; просмотров: 2092;