Nordon gazlarni tozalashda aminli absorbentlarni taqqoslash orqali ularning selektivligini aniqlash

HOCH₂CH₂NH₂ + H₂S ←→ HOCH₂CH₂NH₃ + HS ^– ,
HOCH₂CH₂NH₂ + H₂O + CO₂ ←→ HOCH₂CH₂NH₃ + HCO ^{– 3} (1)
Bu qaytarilish reaksiyasidir. Ularning tenglashtirilishi temperaturani boshqarishda siljishi mumkin. Bundan tashqari sistemani tenglashtirish ba’zi ta’sirlarni ko‘rsatadi, hamda kislotali gazlarni parsial bosimi va boshqa faktorlar. Kontaktlashtirilgan temperatura odatda 25-50⁰С ni tashkil etadi. Bunda bosim gazni samarali amalga oshiradi. Keng intervalda – atmosferadan cheksizlikgacha tebranadi va ma’lum darajada 7 MPa ga ko‘tariladi.Aminlarni tanlashda har bir aniq vaziyatda diqqat bilan texnik ekonomik tekshirish ishlarini o‘tkazish kerak[54].
Nozik gazlarni tozalash qurilmasi uchun dietanolamin (DEA) yoki trietanolamin (TEA) ga nisbatan monoetanolamin (MEA) to‘g‘ri keladi, chunki u anchagina kuchli asos va pastroq molekulyar massaga ega. MEA ni dissotsiatsiyalanish konstantasi 20⁰С da 5х10^-5 ga teng 6х0^-6 DEA uchun 3х10^-7 ga teng TEA ni dietanolamin bilan solishtirganda. kislotali gazlar bilan dissotsiatsiyalanish konstantasi 1,7 marta ko‘p. MEA ga nisbatan reaksiya uchun talab etiladi. Bundan tashqari MEA juda past qaynash nuqtasi, distillyatsion tozalashga yengil duch keladi.
MEA ning kamchiligi shundaki uning bug‘larini yengilligi DEA yoki TEA yengilligidan ancha ko‘p va shuning uchun ham bug‘lantirishda uni yo‘qotish yuqori bo‘lishi mumkin. Biroq yuqori tarelkani suv bilan yuvib tozalash yordamida MEA ni yo‘qotilishi kamayishi mumkin. MEA eritmasi DEA ga nisbatan korroziyaga aktivligi xususiyatiga ko‘proq egadir.
DEA afzalligiga eritmalarni qayta ishlash regeneratsiyasi jarayonida kam energiya sarflanishi, qisman korroziyaga aktivligini kiritish mumkin, bu eritmalarni ko‘proq konsentrlanganini ishlatish ruxsat etiladi. Ularni to‘yingan gazlar bilan ko‘proq qo‘yiladi.
Tabiiy gaz tozalanganda so‘ng minimal miqdorda kislotali komponentlarni saqlashi zarur. Karbonat angidrid gazi va oltingugurtli birikma qurilma va trubalarda korroziyaga olib keladi. Oltingugurt birikmasi va ularni yonishi atrof muhitni zaharlaydi.
Kislotali komponentlardan gazlarni tozalash uchun suyuqlik jarayonlari qo‘llaniladi. Suyuqlik jarayonlari va adsorbsiya tozalash jarayonlari qo‘llaniladi.
Xemosorbsiya jarayonlari. Bu guruhga kislotali komponentlarni absorbentlar bilan ximiyaviy ta’siri afzalligiga asoslangan, ulardan ko‘prog‘i aminlar hisoblaniladi: MEA, DEA,TEA,MDEA, diizopropanolamin, diglikolamin. Bu guruhga ishqoriy tozalash va aminokislotali tozalash jarayonlarini ham kiritish mumkin.
Absorbsiya jarayonlari. Bu shunday jarayonki, bunda kislotali komponentlarni ajratib olingan yutuvchanlik absorbsiyalar yordamida chiqarib olish.Bu jarayonlarda absorbent sifatida N – metilperrilidon, propilenkarbonat, tribetilfosfat, atseton, metanol va boshqalarni qo‘llash mumkin.
Bu jarayonlar ko‘p kislotali komponentlardan tarkib topgan gazlar uchun samaralidir, chunki absorbentlarni yutuvchanlik qobilyati kislotali gazlar parsial bosimiga mutonosibligidir.
Birlashtirilgan jarayonlar. Bu gruppaga ximiyaviy va fizikaviy yutuvchanlik bir vaqtni o‘zida aralashgan holda ishlatilish jarayonlari kiradi. Bu jarayonlardan ko‘proq tarqalgani “Sulfinol” – bunda yutuvchanlik sifatida sulfinol, dioksidtetragidrotiofenni biron bir ximiyaviy yutuvchanlik bilan birikmasini ishlatiladi. Ximiyaviy yutuvchanlik sifatida aminlar, birinchi navbatda diizopropanolamin (DIPA) qo‘llaniladi. Kislotali komponentlarni yutuvchanligining barcha usullarida selektivlilik (samaradorlilik) ximiyaviy va yuqori haroratga moslashishi, bug‘larini past bug‘lanishi, korroziyaga aktivligi kamligi, yuqori yutish qobiliyati va uglevodorodlarga ximiyaviy intertligiga ega bo‘lishi lozim. Bundan tashqari narxi hammabop va kam zaharli.
Oksidlanish jarayonlari. Bu jarayonlar vodorod sulfidni elementar oltingugurtga qaytmas almashinishiga asoslangan. Bunday jarayonlarga quyidagilar misol bo‘lishi mumkin “Djemarko - Vetrokok” va “Stretford”.
Dastlabki jarayonda yutuvchanlik sifatida ishqoriy metallarning margumishli tuzining issiq eritmasi ishlatiladi. Н₂S ni yutuvchanlik jarayoni vaqtida oddiy oltingugurtgacha qaytariladi. СО₂ ga nisbatan bu jarayon oddiy siklik sorbsion jarayon xisoblanadi. Jarayonni asosiy kamchiligi yutuvchanlikning ishlatilishda yuqori zaharliligidir. “Stretford”da jarayon yutuvchanlik sifatida suvli eritmalar natriy tuzi antraxinondisulfokislotani ikki shakli ishlatiladi. Xemosorbsion jarayonida kislotali tuzlardan tabiiy gazni tozalash uchun faqat aminli jarayonlar ishlatiladi.
Dunyo amaliyotida gazlarni tozalash uchun birinchi bo‘lib amin qorishmasini ishlab chiqarishda qo‘llashni TEA topdi, juda past yutuvchanlik qobilyati mono va dietanolaminni siqib chiqaradi.
Мa’lumotlar monoetanolaminni ko‘proq uchuvchanlik qobiliyatiga ega ekanligini ko‘rsatadi. 75⁰С bug‘ning elastikligida mono-, di-, trietanolaminni 25% li eritmasi 0,40,0,043,0,039 mm rt.st muofiq tashkil etadi. Etanolaminni konsentratsiyasini o‘sishi bilan etanolamin elastikligi o‘sadi.
Zavodda tabiiy gazni ikki oqimda tozalanadi: kam oltingugurtli gazni joyi (% hajmdan) iborat: H₂S – O.3 – O.4 va СО₂ – 1.3 – 1.4 va yuqori oltingugurtli gazlarni vatani O‘rtabuloq va Dengiz ko‘li, H₂S dan 6 ti va СО₂ dan 5 – ti % foizdan iborat. MEA eritmalarni kislotali gazlar bilan to‘yinish darajasi 0.5 – 0.6 mol/molni tashkil etadi, shu bilan birga H₂S – O.20 – O.25 mol/mol yutish hisobidan СО₂ - O.30 – O.35 mol/mol yutish hisobiga. Bitta daraja vodorod sulfiddan 20mg/m³ gacha ta’minlash gazni tozalashni ta’minlamaydi. Ikkinchi darajada gazlarni tozalashgacha qadar 20mg/m³ ko‘p bo‘lmagan vodorod sulfid tarkibli gaz olishga imkon beradi [53].
Orinburg GQIZ da DAZ eritmali gazlarni tozalash. Zavodni har bir navbatida tozalashni uchta qurilmasi gazlarni tozalash bo‘yicha kislotali komponentlardan har biri 5mlrd.m³ quvvatli qurilmani o‘z ichiga oladi. Bu qurilmalar bir xil unumdorlik bilan ikkita aynan o‘xshash liniyadan iborat.
Gaz tarkibida vodorod sulfiddan tashqari 500 mg/m³ gacha merkaptanlar bo‘ladi. Tozalangan absorber qurilmasi 25 ikki tomonlama o‘tuvchi tarelkalar bilan ta’minlangan. Absorberda ular ikki tomonlama oqimga tushuvchi, kislotali kompotentlar uchun 25% foizli suvli DEA eritmasi absorberni o‘rtasidan tushadi,(1chi tarelkaga) 50⁰С temperatura.
Yuqori tarelkaga 45⁰С temperaturada bitta korpusga absorbent bilan separator o‘rnatilgan. U yerda gazdan suyuqlik tomchilari ajralish sodir bo‘ladi.
Qurilmani normal ishida DEA kilo/mol kislotali gazni 0.738 m³ ushlab turish lozim. Tozalangan gaz quritish qurilmasiga 5.7 – 5.9 MPa li bosimda va 45⁰С temperaturada tushadi. DEA to‘yingan eritmadan absorberni tubidan regeneratsiyaga shamollatgich orqali o‘tadi.
To‘yingan DEA regeneratsiya blokining asosiy apparati desorber (D=3000 mm,n=29m) hisoblaniladi. U 21 to‘siqli tarelkalar bilan jihozlangan. DEA ning to‘yingan eritmasi 19 chi tarelkaga (pastdan sanaganda) tushadi.
Desorberdan aminli eritma bug‘lantirgichga tushadi. U yerda 130⁰С da qizdiriladi va desorberni kubiga, bug‘ soniga jo‘natiladi. Ular bug‘latgichga tushadi, DEA 0.14 kg/m3 teng turishi lozim, bug‘ bosimi 0.5 MPa ni tashkil etadi.
Desorber loyiha bo‘yicha 0.24 MPa tartibida ishlashi lozim. I’stemol temperaturasi 100 – 109⁰С kolonkaning yuqori va past temperaturasi 130 va 111⁰С dan kam. t⁰С ga mos ravishda Rekuperativ issiqlik almashuv qayta tiklovchi amin 84 – 88⁰С gacha muzlatiladi, keyin havo sovutgichlaridan o‘tadi va 50⁰С dan yuqori bo‘lmagan temperatura bilan aminning bak saqlagichiga tushadi. Ulardan suvli sovutgichlar orqali absorberning yuqori tarelkaga sig‘ishi uchun uni uzatadi.
Desorberni yuqori qismidan chiqadigan, kislotali gazlar va suv bug‘lari havo kondensatorlarida va suvli sovutgichda sovuydi. Keyin 40 – 45⁰С temperaturada sug‘orish idishiga kelib tushadi.
Qayta tiklovchi absorberni temperaturasi, absorber yuqoriga uzatuvchi, absorber gazini temperaturasidan bir qancha past. Bu ko‘ngildagidek emas. Chunki gazni sovuqroq suyuqlik bilan kontaktida absorberni yuqori qismi og‘ir uglevodorodlar kondensatsiyasi ko‘pik hosil qilish qobilyatiga ega bo‘ladi.
Bunga yo‘l qo‘ymaslik uchun qayta tiklangan DEA eritmasini temperaturasini, absorberga uzatiladigan, absorber tozalangan gazidan chiqadigan temperaturadan bir necha bor yuqori gradusga ushlab turish kerak.
Regeniratsiyalangan DEA eritmasi vodorod sulfidni 5mg/m³ tarkibli tozalangan gazini olishni ta’minlaydi.