содержание      ..     22      23      24      25     ..

2.15 Установки очистки нефтезаводских газов

Предварительная подготовка нефтезаводских газов к переработке включает процесс очистки газа от сероводорода, меркаптановой серы. Наиболее распространенным методом является метод очистки с помощью этаноламинов. Газы нефтепереработки и нефтехимии могут содержать от 0,5 до 15% сероводорода. При очистке технологического газа содержание сероводорода регламентируется требованиями процессов дальнейшей переработки. В частности, для химических синтезов содержание сероводорода в технологическом газе иногда может находиться в пределах от 1 до 50 мг/м3. Сероводород, выделяемый при очистке, перерабатывают (утилизируют) в элементарную серу или серную кислоту. При очистке водородсодержащего потока на установках гидроочистки в очищенном газе должно оставаться не менее 5 г/м3 сероводорода, а при очистке этилена, идущего на производство оксида этилена, суммарное содержание сернистых соединений не должно превышать 0,0001 мг/м3.

На НПЗ для очистки нефтезаводских газов используются, в основном, химические абсорбционные (хемосорбционные) способы очистки.

Хемосорбционные процессы очистки газа аминами

Для очистки используются водные растворы моноэтаноламина (МЭА) -первичный амин, диэтаноламина (ДЭА) - (вторичный амин), метилдиэтаноламина (МДЭА). Обычно применяют 15,20, 30%-ные растворы.

Моно- и диэтаноламины извлекают из газов как сероводород, так и диоксид углерода, а триэтаноламин (третичный амин) - только сероводород. При взаимодействии с кислыми компонентами газа этаноламины образуют химические соединения, легко распадающиеся на исходные компоненты при повышении температуры и снижении давления.

Химизм процесса аминовой очистки газа

Основные химические реакции, протекающие в жидкой фазе:

При низкой температуре реакции (1,2) протекают слева направо, а при высокой температуре - наоборот, т.е. они обратимы. Экзотермический эффект реакции составляет: при взаимодействии H2S с МЭА - 1511 кДж/кг; для МДЭА - 1047 кДж/кг. Первичные амины более реакционно способны, и равновесное давление H2S над их растворами ниже, чем над растворами третичных аминов. Первичные амины регенерируются труднее, чем третичные.

Условия проведения процесса

При температурах 20-40°С и повышенном давлении проходит процесс абсорбции - поглощения водным раствором амина кислого газа., а при температуре 105-130°С и давлении, близком к атмосферному, происходит процесс дессорбции -регенерации поглотителя и выделение кислых газов.

Сырьевыми потоками газов для очистки являются водородсодержащий газ с гидроочистки, углеводородный газ, газ стабилизации бензина. Принцип работы данного процесса очистки газа от сероводорода применительно к каждому из вышеназванных аминовых растворах представлен на рисунке 2.64.

Рисунок 2.64 - Схема однопоточной аминовой очистки газа I - газ на очистку; II - очищенный газ; III - экспанзерный газ; IV - кислый газ;
V- водяной пар; 1 - абсорбер; 2,9 - насосы; 3,7 - холодильники; 4 - экспанзер;
5- теплообменник; 6 - десорбер; 8 - сепаратор; 10 - кипятильник; 11 - емкость
регенерированного амина

Очищаемый газ подают восходящим потоком через абсорбер навстречу водному раствору абсорбента. Насыщенный химически связанным и физически растворенным H2S и другими примесями раствор выводят из нижней части абсорбера, дросселируют со снижением давления, а затем нагревают в рекуперативном теплообменнике и направляют в десорбер. Необходимая для регенерации теплота сообщается раствору в кипятильнике (рибойлере), обогреваемом глухим водяным паром. Регенерированный аминовый раствор из нижней части десорбера снова подают в абсорбер. С верха десорбера отводят смесь извлеченных кислых компонентов - кислых газов(сероводорода) и водяного пара. Охлажденные кислые газы (сероводород) направляют на переработку в элементарную серу или серную кислоту.

В производственных схемах аминовой очистки газа предусматривается также система фильтрации (очистки) водного раствора амина и ввода антивспенивателя (пеногасителя) в систему.

Приведенная схема имеет совершенно одинаковое оборудование, обвязку аппаратов для всех используемых водных растворов аминов и различается концентрацией раствора, расходами аминов, энергетическими и тепловыми затратами.

Многие предприятия располагают несколькими аминовыми абсорберами и одной общей установкой регенерирации амина (абсорбером).

На рисунке 2.65 представлена принципиальная технологическая схема блока аминовой очистки с тремя абсорберами и одним десорбером.

Рисунок 2.65 - Принципиальная технологическая схема блока аминовой очистки К-202, К-203, К-204 - абсорберы очистки циркулирующего водородсодержащего газа, газа стабилизации бензина, углеводородного газа соответственно К-205 - общий десорбер

Таблица 2.47 - Описание технологического процесса очистки газа МДЭА

2.15.1 Технология регенерации амина
Аминовые растворы после некоторого времени работы загрязняются и начинают вспениваться.

Вспенивание растворов аминов - одна из серьезных проблем при эксплуатации установок очистки газа. Вспенивание приводит к нарушению режима работы установки, к снижению производительности установки, ухудшению качества очищенного газа. При вспенивании возрастают потери аминов в результате уноса с газом.

Вспенивание возникает, как правило, в абсорберах. Но бывают случаи, когда начинается вспенивание раствора. Признаками вспенивания являются увеличение объема пены на контактных тарелках, резкое увеличение перепада давления в аппарате, появление значительного уровня жидкости в сепараторах очищенного (абсорбер) и кислого (десорбер) газов.

Основная причина вспенивания - это примеси, поступающие вместе с сырым газом и попадающие в абсорбент (жидкие углеводороды, механические примеси, ингибиторы коррозии, продукты коррозии, различные ПАВы, смолистые вещества, продукты деградации аминов, термостабильные соли (ТСС), и др. Все эти продукты скапливаются в растворе амина, и при определенной их концентрации раствор амина начинает вспениваться.

Для предотвращения пенообразования раствор амина перед входом регенерированного поглотителя в абсорбер подвергается обработке от механических примесей на фильтрах грубой и тонкой очистки.

Но для полного решения этой проблемы необходима реализация следующих основных мероприятий: сведение к минимуму содержания в поступающем на очистку газе примесей, вызывающих или способствующих вспениванию, подача регенерированного амина при температуре на 2-5 °С выше температуры уходящего из абсорбера газа для предупреждения конденсации углеводородов, периодическая промывка и очистка аппаратов от шлама.

Наиболее эффективное средство - вывод примесей из системы путем непрерывной фильтрации раствора амина.

Вначале раствор прокачивается через грубый фильтр для вывода из раствора механических частиц. Отфильтрованный от механических примесей раствор подается в абсорбер с активированным углем для улавливания углеводородов, продуктов деградации амина и других примесей. После угольного фильтра устанавливается фильтр для улавливания частиц угля, уносимых раствором из адсорбера. На угольный фильтр подается только часть раствора (5-20%). Высота фильтрующего слоя в одном адсорбере составляет 3-4 м.

По практическим данным для нормального ведения технологического процесса содержание примесей в растворе не должно превышать 2 г/л.

До недавних пор считалось эффективным средством против вспенивания -применение антивспенивателей (пеногасителей). В качестве антипенных добавок используются различные силиконовые композиции, высококипящие спирты и их эфиры и др. Концентрация их составляла 0,001-0,01%.

Пеногасители используют в виде растворов в амине или других растворителях и подают в систему либо постоянно небольшими порциями, либо осуществляют кратковременную подачу их в момент вспенивания раствора. Второй путь является более предпочтительным. Однако продолжительное использование пеногасителя приводит к его накапливанию в растворе амина, он сам становится нежелательной примесью и вызывает еще более активное вспенивание раствора амина и стабилизацию пены.

Наиболее эффективным методом предотвращения и устранения пенообразования является очистка самого абсорбента фильтрацией. Различные фильтры быстро выходят из строя и требуют частой замены.

Среди загрязнителей особенно опасными являются термостабильные соли (ТСС), образованные примесными кислотными анионами (формиаты, карбонаты, ацетаты, хлориды и пр.), соединения класса аминокислот (бицин), которые невозможно удалить обычной фильтрацией. Известны несколько способов удаления ТСС: вакуумная дистилляция, электродиализ на ионообменных мембранах, ионный обмен на ионитах. Последний является наиболее технологичным, экономичным, экологичным. Применение ионитов дополняет в схемах очистки газа систему фильтрации. В зависимости от ситуации удаление ТСС можно проводить в непрерывном и периодическом режимах. Данный процесс реализован компанией ЕКО-ТЕХ ipc, на установке АмиПюр-Plus. Схема очистки с использованием модуля очистки аминового раствора представлена на рисунке 2.66.

 

Описание работы модуля

Аминовый раствор проходит через патронный фильтр и слой ионообменной смолы в модуле. ТСС удаляются из аминового раствора в результате ионного обмена и удерживаются ионообменной смолой, а очищенный аминовый раствор возвращается в очищаемый контур очистки серосодержащего газа. Затем модуль переключается с режима очистки аминового раствора на регенерацию ионообменной смолы, для чего через слой ионообменной смолы пропускается вода и каустическая сода, выделившиеся ТСС отправляются в отходы. После регенерации смолы аппарат снова переключается на режим очистки аминового раствора.

Рисунок 2.66 - Принципиальная схема очистки серосодержащего газа с использованием модуля очистки аминового раствора

 

содержание      ..     22      23      24      25     ..