Установки очистки нефтезаводских газов

 

  Главная       Учебники - Нефть      Переработка нефти (справочник) - 2017 год

 поиск по сайту           правообладателям

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

этапа

Входной

поток

Этап

процесса

Выходной

поток

Основное

технологическое

оборудование

Эмиссии

1.1

Кислый газ

Абсорбция (поглощение кислых газов)

Очищенный

газ

Насыщенный

кислыми

газами

раствор

абсорбента

Абсорбер

-

1.2

Газ

Нагрев газа

Горячий газ

Трубчатый

нагреватель

-

1.3

Горячий газ

Нагрев

адсорбента,

десорбция

Газ и пары воды

Адсорбер

Сток

воды

1.4

Исходный холодный газ

Охлаждение

адсорбента

Нагретый газ

Адсорбер

Сток

воды

 

 

 

 

 

 

 

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     ..