Им. И. М. Губкина унц "газохимия" иох им. Н. Д. Зелинского ран ргу нефти и газа им. И. М. Губкина

Хемосорбционные процессы очистки

Процессы очистки аминами

Наибольшее распространение полу­чил метод хемосорбции, обеспечивающий степень очистки до 99,9%. При этом широко используют этаноламиновую очистку. Моно- и диэтаноламины извлекают из газов как сероводород, так и диоксид углерода, а триэтаноламин—только сероводород.
Моноэтаноламиновый процесс очистки газов является старей­шим, до конца 1950-х годов он был практически единственным процессом очистки газов от вредных кислых примесей.
При температурах 20-40°С и повышенном давлении равновесие реакций сдвинуто вправо (т.е. идет поглощение кислых газов), а при температуре 105-130ºС и давлении, близком к атмосферному, происходит регенерация поглотителя и выделение кислых газов. Обычно применяют 15-20%-ные растворы моноэтаноламина, а так­же смеси моно- и диэтаноламина.
При взаимодействии с кислыми компонентами газа этаноламины образуют химические соединения, легко распадающиеся на исходные компоненты при повышении температуры и снижении давления.
Широкое распространение в промышленности получила схема с раздельными потоками подачи в абсорбер раствора разной степени регенерации. Принципиальная схема такой установ­ки очистки газа приведена на рис.19.
Частично регенерированный раствор из десорбера подается в среднюю секцию абсорбера. Глубокой регенерации подвергается только часть раствора, которая подается на верх абсорбера для обеспечения тонкой очистки газа. Такая схема позволяет по сравнению с обычной схемой до 10-15% снизить расход пара на регенерацию раствора.
При очистке газа с высоким содержанием кислых компонентов целесообразно осуществить двойное расширение (выветрирование) насыщенного амина при разном давлении.
На первой ступени при давлении 1,5-2 МПа из раствора выделяется основное количество растворенных углеводородов, что обеспечивает в дальнейшем низкое (< 2%) содер­жание их в кислом газе - это гарантирует высокое качество получаемой серы. Этот поток экспанзерного газа либо используется после очистки от сероводорода в качестве топливного газа, либо компримируется и смешивается с основным потоком очищаемого (сырого) газа.
На второй ступени при давлении, близком к атмосферному, без тепловой регенерации выделяется из раствора поток кислого газа, который, после выделения из него воды и охлаждения, может быть непосредственно направлен на установку получения серы. За счет этого сокращается до 10% расход пара на регенерацию насыщенных растворов амина.
В схеме дополнительно устанавливается насос для подачи насы­щенного раствора из второго выветривателя в десорбер, который работает в неблагоприятных условиях (высокая степень насыщения амина кислыми газами и относительно высокая температура раство­ра) -это недостаток
схемы.
Рис. 19. Схема аминовой очистки газа с разветвленными потоками раствора разной степени регенерации:
I-газ на очистку; II-очищенный газ; III -кислый газ; IV- тонко регенерированный амин; V- грубо регенерированный амин; VI-насыщенный амин; VII, VIII - экспанзерные газы; IX- водяной пар; 1 -абсорбер; 2, 5, 13- холодильники; 3, 4-экспанзеры; 6, 8, 9, 15- насосы; 7, 11 -теплообменники; 10-емкость регенерированного амина; 12-десорбер; 14-рефлюксная емкость, 16 –кипятильник
При очистке газа, содержащего СOS наряду с Н₂S и СО₂, в абсорбере может быть предусмотрена зона поглощения и гидролиза СOS, состоящая из пяти-восьми тарелок, куда подается регенерированный раствор амина с повышенной температурой 70-80 °С.
В отличие от стандартной в указанной схеме охлаждение и кон­денсация парогазовой смеси, выделяющейся в десорбере, проводятся в верхней части колонны путем непосредственного контакта с флегмой, циркулирующей в замкнутом цикле. Такая схема позволяет снизить коррозию технологического оборудования и сократить количество аппаратов (конденсатор-холодильник, сепаратор и др.).
В производственных схемах аминовой очистки газа предусматри­вается также система фильтрации раствора и ввода антивспенивателя в систему.
По такой схеме работает большая часть установок очистки газа от кислых компонентов в Канаде, Франции, США. Аналогичная схема применена для очистки газа водным раствором ДЭА на Астраханском ГПЗ.
Достоинствами моноэтаноламиновой очистки являются высокая скорость поглощения кислых газов, низкая стоимость реагентов, легкость регенерации и низкая растворимость углеводородов. При всех достоинствах МЭА-процесс имеет ряд существенных недостатков, основными из которых являются:

• 
  необратимо образование химических соединений МЭА с COS, CS₂ и O₂;
  
• 
  большие потери от испарения;
  
• 
  низкая эффективность по меркаптанам;
  
• 
  неселективность к Н₂S в присутствии СО₂;
  
• 
  вспениваемость в присутствии жидких углеводородов, инги­биторов коррозии и механических примесей.