Войти
Аминный газ обработка, также известная как очистка амином, очистка газа и удаление кислого газа, относится к группе процессов, в которых используются различные водные растворы алкиламины (обычно называемые просто амины ) для удаления сероводорода (H2S) и диоксида углерода (CO 2) от газов. Это обычный единичный процесс, используемый на нефтеперерабатывающих заводах, а также на нефтехимических заводах, заводах по переработке природного газа и других отраслях промышленности.
Процессы на нефтеперерабатывающих или химических заводах, которые удаляют сероводород, называются процессами «подслащивания», потому что запах переработанных продуктов улучшается за счет отсутствия сероводорода. Альтернативой использованию аминов является мембранная технология. Однако мембранное разделение менее привлекательно из-за относительно высоких капитальных и эксплуатационных затрат, а также других технических факторов.
При очистке газа используется много различных аминов:
Амины, наиболее часто используемые в промышленные предприятия - это алканоламины DEA, MEA и MDEA. Эти амины также используются на многих нефтеперерабатывающих заводах для удаления высокосернистых газов из жидких углеводородов, таких как сжиженный нефтяной газ (LPG).
Обычно упоминаются газы, содержащие H. 2S или одновременно H. 2S и CO. 2 как высокосернистые газы или кислые газы в отраслях переработки углеводородов.
Химический состав, участвующий в обработке таких газов амином, несколько варьируется в зависимости от конкретного используемого амина. Для одного из наиболее распространенных аминов, моноэтаноламина (MEA), обозначенного как RNH 2, химический состав может быть выражен как:
Типичный процесс очистки газа амином (как показано на блок-схеме ниже) включает блок абсорбера и блок регенерации, а также вспомогательное оборудование. В абсорбере нисходящий поток амина абсорбирует H 22 2S и CO 22 2 из восходящего высокосернистого газа с получением потока подслащенного газа (т.е. газа, не содержащего сероводорода и диоксида углерода) в качестве продукта и амина. раствор, богатый абсорбированными кислыми газами. Полученный «богатый» амин затем направляют в регенератор (отпарную колонну с ребойлером ) для получения регенерированного или «обедненного» амина, который рециркулируют для повторного использования в абсорбере. Отгоняемый из регенератора концентрируется H 22 2S и CO 22.
Технологическая схема типичного процесса аминовой очистки, используемого на нефтеперерабатывающих заводах, заводах по переработке природного газа и других промышленных объектах. Альтернативные конфигурации отпарной колонны включают матрицу, внутренний обмен, мгновенное испарение подача, и мультидавление с раздельной подачей. Многие из этих конфигураций предлагают более высокую энергоэффективность для определенных растворителей или условий эксплуатации. Вакуумный режим отдает предпочтение растворителям с низкой теплотой поглощения, тогда как при работе при нормальном давлении предпочтение отдается растворителям с высокой теплотой поглощения. Растворители с высокой теплотой поглощения требуют меньше энергии для удаления из-за колебаний температуры при фиксированной производительности. Отгонщик матрицы извлекает 40% CO 22 2 при более высоком давлении и не имеет недостатков, связанных с отгонным устройством с несколькими давлениями. Энергия и затраты снижаются, поскольку рабочий цикл ребойлера немного меньше, чем у отпарной колонны нормального давления. Отгонная колонна с внутренним обменом имеет меньшее отношение водяного пара к CO 22 в потоке верхнего погона, и поэтому требуется меньше пара. Многонапорная конфигурация с раздельной подачей уменьшает поток в нижнюю секцию, что также снижает эквивалентную работу. Сырье для мгновенного испарения требует меньшего количества подводимого тепла, поскольку оно использует скрытую теплоту водяного пара, чтобы помочь удалить часть CO 22 из богатого потока, поступающего в отпарную колонну в нижней части колонны. Конфигурация с несколькими давлениями более привлекательна для растворителей с более высокой теплотой абсорбции.
Концентрация амина в абсорбирующем водном растворе является важным параметром при проектировании и эксплуатации газоочистки амином. процесс. В зависимости от того, для какого из следующих четырех аминов устройство было разработано, и для каких газов оно предназначено для удаления, это некоторые типичные концентрации амина, выраженные как массовые проценты чистого амина в водном растворе:
Выбор концентрации амина в циркулирующем водном растворе зависит от ряда факторов и может быть совершенно произвольным. Обычно это делается просто на основе опыта. В число вовлеченных факторов входит то, обрабатывает ли аминовая установка неочищенный природный газ или побочные продукты нефтепереработки, которые содержат относительно низкие концентрации как H 2 S, так и CO. 2 или обрабатывает ли установка газы с высоким процентным содержанием CO 2, такие как отходящий газ от процесса парового риформинга, используемого в производстве аммиака или дымовые газы от электростанций.
И H 2 S, и CO 2 являются кислыми газами и, следовательно, вызывают коррозию углеродистой стали. Однако в установке аминовой обработки CO 2 является более сильной кислотой из двух. H 2 S образует пленку сульфида железа на поверхности стали, которая защищает сталь. При обработке газов с высоким процентным содержанием СО 2 часто используются ингибиторы коррозии, что позволяет использовать более высокие концентрации амина в циркулирующем растворе.
Другим фактором, влияющим на выбор концентрации амина, является относительная растворимость H 2 S и CO 2 в выбранном амине. Выбор типа амина будет влиять на требуемую скорость циркуляции раствора амина, потребление энергии для регенерации и возможность выборочного удаления либо только H 75 2 <80 S, либо только CO 2. при желании. Для получения дополнительной информации о выборе концентрации амина читателю отсылаем к книге Коля и Нильсена.
MEA и DEA представляют собой первичные и вторичные амины. Они очень реакционны и могут эффективно удалять большой объем газа из-за высокой скорости реакции. Однако из-за стехиометрии загрузочная способность ограничена 0,5 моль CO 2 на моль амина. MEA и DEA также требуют большого количества энергии для удаления CO 2 во время регенерации, что может составлять до 70% от общих эксплуатационных затрат. Кроме того, они более агрессивны и химически нестабильны по сравнению с другими аминами.
На нефтеперерабатывающих заводах отбираемый газ в основном представляет собой H 2 S, большая часть которого часто поступает из процесса удаления серы, называемого гидродесульфуризацией. Этот обогащенный H 2 S газовый поток затем обычно направляют в процесс Клауса для преобразования его в элементарную серу. Фактически, подавляющее большинство из 64 000 000 метрических тонн серы, произведенной во всем мире в 2005 году, составляла сера из побочных продуктов нефтеперерабатывающих заводов и других предприятий по переработке углеводородов. Другой способ удаления серы - это процесс WSA, который извлекает серу в любой форме в виде концентрированной серной кислоты. На некоторых заводах более чем один блок абсорбера амина может использовать общий блок регенерации. Акцент в настоящее время на удалении CO 2 из дымовых газов, выбрасываемых электростанциями, работающими на ископаемом топливе, вызвал большой интерес к использованию аминов для удаления CO 2. (См. Также: Улавливание и хранение углерода и Обычная угольная электростанция.)
В конкретном случае промышленного синтеза аммиака, для процесса парового риформинга углеводородов с получением газообразного водорода обработка амином является одним из обычно используемых процессов для удаления избытка диоксида углерода при окончательной очистке газообразного водорода.
При производстве биогаза иногда необходимо удалить диоксид углерода из биогаза, чтобы сделать его сопоставимым с природным. Удаление иногда высокого содержания сероводорода необходимо для предотвращения коррозии металлических деталей после сжигания биогаза.
Для удаления CO 2 используются амины. в различных областях, от добычи природного газа до производства продуктов питания и напитков, и существует уже более шестидесяти лет.
Существует несколько классификаций аминов, каждая из которых имеет разные характеристики, относящиеся к CO 2 захват. Например, моноэтаноламин (MEA) сильно реагирует с кислыми газами, такими как CO 2, и имеет быстрое время реакции и способность удалять высокие проценты CO 2, даже при низком CO 2 концентраций. Как правило, моноэтаноламин (MEA) может улавливать от 85% до 90% CO 2 из дымовых газов угольной электростанции, что является одним из наиболее эффективных растворителей для улавливания CO 2.
. Улавливание углерода с использованием амина включает:
Парциальное давление является движущей силой переводят CO 2 в жидкую фазу. При низком давлении этого переноса трудно достичь без увеличения тепловой нагрузки ребойлера, что приведет к более высокой стоимости.
Первичные и вторичные амины, например, MEA и DEA, будут реагировать с CO 2 и образуют продукты разложения. O 2 из входящего газа также вызовет деградацию. Разложившийся амин больше не может улавливать CO 2, что снижает общую эффективность улавливания углерода.
В настоящее время синтезируются и тестируются различные смеси аминов для достижения более желательного набора общие свойства для использования в системах улавливания CO 2. Одним из основных направлений является снижение энергии, необходимой для регенерации растворителя, что существенно влияет на стоимость процесса. Однако необходимо учитывать компромиссы. Например, энергия, необходимая для регенерации, обычно связана с движущими силами для достижения высокой улавливающей способности. Таким образом, уменьшение энергии регенерации может снизить движущую силу и тем самым увеличить количество растворителя и размер поглотителя, необходимые для улавливания заданного количества CO 2, таким образом, увеличивая капитальные затраты.
