Классификация установок очистки газов и применяемые поглотители

Для очистки природного газа от сероводорода и диоксида углерода применяют различные процессы, которые можно разбить на следующие группы:

- хемосорбционные процессы, основанные на химическом взаимодействии сероводорода и диоксида углерода с активной частью абсорбента;

- процессы физической абсорбции, в которых извлечение кислых компонентов (сероводород и диоксид углерода) происходит за счет их растворимости в органических поглотителях;

- комбинированные процессы, использующие одновременно химические и физические поглотители;

- окислительные процессы, основанные на необратимом превращении поглощенного сероводорода в элементную серу;

- адсорбционные процессы на активированных углях, цеолитах и других твердых поглотителях.

Наиболее широко применяются абсорбционные процессы с использованием химических и физических абсорбентов и их комбинации. Окислительные и адсорбционные процессы применяют, как правило, для очистки небольших потоков газа или для тонкой очистки газа.

К абсорбентам, используемым в промышленности, предъявляются следующие требования: недефицитность, высокая поглотительная способность, низкое давление насыщенных паров, химическая и термическая стабильность при использовании в рабочих условиях процесса, низкие вязкость и теплоемкость, нетоксичность, селективность (при селективной абсорбции).

Из физических абсорбентов промышленное применение для очистки газов нашли такие, как метанол, N-метилпирролидон, пропиленкарбонат, алкиловые эфиры полиэтиленгликоль, диэтиленгликоль и др. Регенерация этих абсорбентов на технологических установках в большинстве случаев происходит только за счет снижения давления в системе без дополнительного подвода тепла. Физические абсорбенты не пенятся, не корродируют аппаратуру, имеют низкую температуру замерзания (от минус 24⁰С для N-метилпирролидона до минус 97,8⁰С для метанола), извлекают из газа одновременно с H₂S и СО₂ меркаптаны и сероуглерод, в ряде случаев осушают газ. К недостаткам использования физических абсорбентов относится повышенная растворимость в них углеводородных компонентов газа и невозможность получить глубокую степень очистки газа, а также их сравнительно высокая стоимость.

Из химических абсорбентов наиболее широко применяются водные растворы алканоламинов концентрацией 10-20% масс. для моноэтаноламина (МЭА), 20-30% масс. для диэтаноламина (ДЭА) и 30-50% масс. для метилдиэтаноламина (МДЭА). Использование ДЭА особенно целесообразно в тех случаях, когда в исходном газе наряду с H₂S и СО₂ содержатся серооксид углерода (СОS) и сероуглерод(СS₂), которые вступают в необратимую реакцию с МЭА, вызывая его значительные потери МДЭА используется для селективного извлечения H₂S в присутствии СО_2. Кроме этих, наиболее широко распространенных абсорбентов, используются также триэтаноламин (ТЭА), дигликольамин (ДГА), диизопропаноламин (ДИПА). К хемосорбционным процессам относятся также процессы с использованием других поглотителей: поташа, щелочи, аммиака, медно-аммиачного комплекса и гидрооксида железа. В табл. 1. приведены основные процессы очистки природного газа.

Табл.1

Основные процессы очистки природного газа, синтез газа и нефтезаводских газов

Анализ мировой практики, накопленной в области сероочистки, показывает, что циклические хемосорбционные процессы в сероочистке являются лидерами в этой отрасли (см. табл. 1). В качестве реагентов в этих процессах чаще всего применяются: моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА), метилдиэтаноламин (МДЭА), триэтаноламин (ТЭА), диизопропаноламин (ДИПА), дигликольамин (ДГА), щелочные соли аминокислот угольной и фосфорной кислоты [5].

Таблица 2