Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Аминовая очистка представляет собой процесс химической абсорбции кислых компонентов водными растворами органических аминов. Метод основан на обратимости реакции между алканоламинами и кислыми газами, которая протекает при контакте в абсорбере с образованием нестойких соединений и распадается при повышении температуры в десорбере.
Технология применяется более полувека на газоперерабатывающих предприятиях для удаления сероводорода, углекислого газа и частично меркаптанов. Главное преимущество метода заключается в возможности глубокой очистки до содержания H₂S менее 1,5 мг/м³ при различных давлениях и концентрациях кислых компонентов в исходном сырье.
Установки аминовой очистки используются для подготовки природного газа, попутного нефтяного газа, биогаза, а также очистки сжиженных углеводородных газов на нефтеперерабатывающих и газоперерабатывающих заводах.
Алканоламины представляют собой органические соединения, содержащие гидроксильную группу и аминогруппу. Гидроксильная группа обеспечивает растворимость в воде, а аминогруппа обеспечивает взаимодействие с кислыми компонентами газа. По структуре амины подразделяются на первичные, вторичные и третичные.
Моноэтаноламин относится к первичным аминам и характеризуется высокой скоростью реакции с H₂S и CO₂. Благодаря низкой молекулярной массе при одинаковой концентрации раствор содержит больше молей амина по сравнению с другими алканоламинами. Однако МЭА имеет повышенную коррозионную активность и образует необратимые соединения с сероокисью углерода и сероуглеродом.
Диэтаноламин представляет собой вторичный амин, который устраняет некоторые недостатки МЭА. Важным преимуществом ДЭА является возможность применения для очистки газов, содержащих COS и CS₂, так как он образует с ними соединения, легко гидролизующиеся при повышенных температурах с выделением H₂S и CO₂. Химическая стабильность ДЭА выше, чем у МЭА, а давление насыщенных паров ниже.
Метилдиэтаноламин относится к третичным аминам и обладает селективностью по отношению к сероводороду. МДЭА медленно реагирует с CO₂, что позволяет проводить селективную очистку газа от H₂S в присутствии значительных количеств углекислого газа. Это свойство используется при необходимости сохранения CO₂ в товарном газе.
Процесс очистки с применением МЭА обеспечивает высокую скорость поглощения кислых газов и эффективную регенерацию абсорбента. Концентрация водного раствора составляет 15-20% для одновременного удаления CO₂ и H₂S, при этом для преимущественного удаления углекислого газа концентрация может повышаться до 32%.
Увеличение содержания МЭА в растворе выше 20% при одновременном присутствии H₂S и CO₂ повышает коррозионную активность абсорбента. Процесс характеризуется значительными потерями амина от испарения и необратимым образованием химических соединений с COS, CS₂ и кислородом.
Основные преимущества МЭА включают низкую стоимость реагента, легкость регенерации и низкую растворимость углеводородов. Тем не менее, процесс требует применения углеродистой стали с ингибиторами коррозии и периодической добавки свежего амина для компенсации потерь. Вспениваемость раствора в присутствии жидких углеводородов требует использования антивспенивателей.
Технология с применением ДЭА получила широкое распространение благодаря сбалансированным характеристикам. Концентрация раствора составляет 20-25%, что обеспечивает эффективное удаление H₂S и CO₂ при умеренной коррозионной активности. Важной особенностью является способность работать с газами, содержащими сероорганические соединения.
Процесс очистки ДЭА характеризуется сравнительно легкой регенерацией и низким давлением насыщенных паров, что уменьшает потери растворителя. Химическая стабильность ДЭА в условиях промышленной эксплуатации выше, чем у первичных аминов, что снижает частоту замены раствора.
Для улучшения технико-экономических показателей применяется модификация с использованием смеси МДЭА и ДЭА в соотношении 50-70% и 30-50% соответственно. Такой подход позволяет в два раза снизить удельное орошение по сравнению с чистым раствором ДЭА и значительно уменьшить коррозионную активность.
МДЭА применяется при необходимости селективного извлечения H₂S в присутствии CO₂. Концентрация раствора составляет 30-55%, при этом высокая концентрация не приводит к существенному повышению коррозионной активности. Рабочая нагрузка достигает 0,9 моль кислых компонентов на моль амина для оборудования из углеродистой стали.
Технологическими преимуществами МДЭА являются низкое давление паров, меньшая экзотермичность реакции с кислыми компонентами по сравнению с другими аминами и существенно меньшие затраты на регенерацию. Удельный расход 35%-ного МДЭА в два раза ниже по сравнению с 20%-ным ДЭА, что обеспечивает экономию электрической и тепловой энергии в пределах 20-30%.
Степень очистки газа от H₂S при использовании МДЭА составляет 99,98%, однако очистка от CO₂ достигает только 26-32%, что означает переход 68-74% углекислого газа в товарный газ. Эта особенность используется когда требуется глубоко очистить поток от сероводорода при сохранении значительных количеств CO₂ с малыми капитальными и эксплуатационными затратами.
Медленная скорость реакции МДЭА с CO₂ преодолевается добавлением одного или двух более химически активных первичных или вторичных аминов для образования смеси. Кроме того, надлежащие параметры процесса, конструкция и вид тарелок в абсорбере обеспечивают соответствующее время пребывания жидкости для протекания реакции.
Типовая установка аминовой очистки включает колонну-абсорбер, десорбер, теплообменное оборудование, сепаратор и вспомогательные системы. Сырьевой газ подогревается до температуры окружающей среды и подается в нижнюю часть абсорбера, где движется противотоком к раствору амина.
В качестве контактных устройств применяются клапанные тарелки или неструктурированная насадка. Количество теоретических ступеней контакта для типичного абсорбера составляет 7-10. Поднимаясь по колонне, газ контактирует с раствором амина, при этом кислые компоненты переходят в жидкую фазу. После прохождения контактной части газ поступает в секцию каплеуловителя для максимального снижения уноса раствора.
Очищенный газ отводится за пределы установки при давлении абсорбции и температуре 40-45°C. Колонна-абсорбер оборудована датчиками температуры для отслеживания изменения температуры по высоте аппарата. Насыщенный раствор амина отводится из нижней части колонны посредством автоматического клапана по сигналу контроллера уровня.
При снижении давления из раствора амина выделяются фракции легкокипящих углеводородов. Разделение образовавшейся смеси происходит в сепараторе, где выделившийся газ отводится в факельную систему или блок термической деструкции. Дегазированный насыщенный раствор подогревается в рекуперативном теплообменнике регенерированным раствором амина с температурой 110-120°C.
Подогретый насыщенный раствор поступает в колонну-десорбер, работающую при давлении 0,08-0,15 МПа. Подвод тепла осуществляется в ребойлере, источником тепла служит прямой подогреватель или косвенный нагрев паром либо горячим маслом. Процесс десорбции протекает за счет снижения давления и повышения температуры до 110-130°C.
При нагревании происходит разложение химических соединений амина с кислыми газами до исходных компонентов с поглощением тепла. Раствор, проходя через тарелки десорбера, нагревается и теряет кислые газы, накапливаясь на дне колонны при температуре кипения. Для обеспечения полной регенерации необходимо молярное соотношение между паром и кислыми газами на входе конденсатора не менее 1,2-1,3.
Регенерированный раствор амина с низким содержанием H₂S подается обратно в процесс как обедненный амин. Остаточное содержание кислых газов составляет 0,010-0,015 моль на моль амина. Горячий регенерированный раствор охлаждается в теплообменнике за счет нагрева насыщенного раствора, затем дополнительно охлаждается в воздушном охладителе до температуры на один градус выше температуры очищаемого газа.
Для удаления загрязняющих веществ предусматривается фильтрация части регенерированного раствора через активированный уголь. С целью обеспечения устойчивого режима работы в систему вводится антивспениватель. Температура регенерированного раствора 70-80°C при давлении 2-6 кгс/см².
Эффективность аминовой очистки зависит от множества параметров процесса и состояния оборудования. Повышение давления при неизменных температуре и концентрации амина повышает степень очистки газа от кислых компонентов. Обычно очистку осуществляют при давлении 2-6 МПа.
Понижение температуры абсорбции приводит к повышению степени извлечения целевых компонентов, но снижает селективность процесса вследствие повышения растворимости углеводородов в аминовых растворах. Температура абсорбции обычно поддерживается в диапазоне 35-45°C. Слишком горячий раствор регенерированного амина может вызвать выделение поглощенных газов и снижение эффективности очистки.
Использование аминовых растворов высоких концентраций дает возможность уменьшить объем циркулирующего раствора и затраты на перекачку. Однако при этом увеличивается температура раствора амина, возрастает расход пара на регенерацию и повышаются потери от испарения. Оптимальная концентрация МЭА составляет 15-20%, ДЭА 20-30%, МДЭА 30-50%.
В системах аминовой очистки происходит некоторое разложение абсорбента. Первичные амины наиболее подвержены этой проблеме. Деструкция аминов максимальна при высоких температурах 80-110°C и высоких концентрациях диоксида углерода. Продукты разложения накапливаются в аппаратах, снижая активность амина, увеличивая вязкость и коррозионную активность раствора.
Коррозионная активность применяемых аминов снижается в следующем порядке: МЭА, ДЭА, МДЭА. На скорость коррозии влияют относительные количества CO₂ и H₂S в кислом газе. В целом CO₂ более коррозионен, чем H₂S. Применение ингибиторов коррозии является общепринятой практикой для уменьшения воздействия на углеродистую сталь.
Вспенивание происходит когда газ механически захватывается жидкостью в виде пузырьков. Причинами являются жидкие углеводороды, продукты распада аминов, химикаты из скважин и мелкодисперсные твердые суспензии. Лучший способ уменьшить склонность к вспениванию - обеспечить чистоту поступающего газа и очистку раствора механической и угольной фильтрацией.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.