Amingasreinigung aus Schwefelwasserstoff: Prinzip, wirksame Möglichkeiten und Anlagendiagramme

Erdgas, das aus Feldern gefördert und über Pipelines an Verbraucher geliefert wird, enthält Schwefelverbindungen in unterschiedlichen Anteilen.Werden sie nicht entsorgt, zerstören aggressive Stoffe die Rohrleitung und machen die Armaturen unbrauchbar. Darüber hinaus werden bei der Verbrennung von kontaminiertem blauem Kraftstoff Giftstoffe freigesetzt.

Um negative Folgen zu vermeiden, wird eine Amingasreinigung aus Schwefelwasserstoff durchgeführt. Dies ist die einfachste und kostengünstigste Möglichkeit, schädliche Bestandteile aus fossilen Brennstoffen abzutrennen. Wir erklären Ihnen, wie der Prozess der Abtrennung von Schwefeleinschlüssen abläuft, wie die Reinigungsanlage aufgebaut ist und funktioniert.

Zweck der Sanierung fossiler Brennstoffe

Gas ist die beliebteste Kraftstoffart. Es lockt mit dem günstigsten Preis und verursacht den geringsten Schaden für die Umwelt. Zu den unbestreitbaren Vorteilen zählen die einfache Steuerung des Verbrennungsprozesses und die Möglichkeit, alle Phasen der Brennstoffverarbeitung bei der Erzeugung von Wärmeenergie sicherzustellen.

Das natürliche gasförmige Mineral wird jedoch nicht in seiner reinen Form abgebaut, weil Gleichzeitig mit der Gasförderung werden die damit verbundenen organischen Verbindungen aus dem Bohrloch abgepumpt. Am häufigsten kommt Schwefelwasserstoff vor, dessen Gehalt je nach Lagerstätte zwischen Zehntel und zehn Prozent oder mehr schwankt.

Schwefelwasserstoff ist giftig, umweltschädlich und schädlich für die bei der Gasverarbeitung verwendeten Katalysatoren. Wie bereits erwähnt, ist diese organische Verbindung äußerst aggressiv gegenüber Stahlrohren und Metallventilen.

Natürlich korrodiert das private System und Hauptgasleitung, Schwefelwasserstoff führt zum Austreten von blauem Kraftstoff und zu äußerst negativen, riskanten Situationen, die damit verbunden sind. Um den Verbraucher zu schützen, werden gesundheitsschädliche Verbindungen aus dem gasförmigen Kraftstoff entfernt, bevor dieser in die Pipeline eingespeist wird.

Den Normen zufolge dürfen Schwefelwasserstoffverbindungen im Gas, das durch Rohre transportiert wird, 0,02 g/m³ nicht überschreiten. Tatsächlich gibt es jedoch noch viel mehr davon. Um den durch GOST 5542-2014 geregelten Wert zu erreichen, ist eine Reinigung erforderlich.

Bestehende Methoden zur Schwefelwasserstoffabtrennung

Neben Schwefelwasserstoff, der neben anderen Verunreinigungen vorherrscht, kann Blue Fuel auch andere schädliche Verbindungen enthalten. Darin sind Kohlendioxid, leichte Mercaptane und Schwefelkohlenstoff enthalten. Aber Schwefelwasserstoff selbst wird immer vorherrschen.

Es ist anzumerken, dass ein geringer Gehalt an Schwefelverbindungen im gereinigten gasförmigen Kraftstoff akzeptabel ist. Der konkrete Toleranzwert hängt von den Zwecken ab, für die das Gas hergestellt wird.Um beispielsweise Ethylenoxid herzustellen, muss der Gesamtgehalt an Schwefelverunreinigungen weniger als 0,0001 mg/m³ betragen.

Die Reinigungsmethode wird je nach gewünschtem Ergebnis ausgewählt.

Alle derzeit existierenden Methoden sind in zwei Gruppen unterteilt:

• Sorptiv. Dabei handelt es sich um die Absorption von Schwefelwasserstoffverbindungen durch ein festes (Adsorption) oder flüssiges (Absorption) Reagens mit anschließender Freisetzung von Schwefel oder seinen Derivaten. Anschließend werden die aus dem Gas abgetrennten schädlichen Verunreinigungen entsorgt oder verarbeitet.
• Katalytisch. Sie bestehen aus der Oxidation oder Reduktion von Schwefelwasserstoff und seiner Umwandlung in elementaren Schwefel. Der Prozess wird in Gegenwart von Katalysatoren durchgeführt – Substanzen, die den Ablauf einer chemischen Reaktion anregen.

Bei der Adsorption wird Schwefelwasserstoff durch seine Konzentration auf der Oberfläche eines Feststoffs gesammelt. Am häufigsten werden im Adsorptionsprozess körnige Materialien auf Basis von Aktivkohle oder Eisenoxid verwendet. Die für Körner charakteristische große spezifische Oberfläche trägt zu einer maximalen Rückhaltung von Schwefelmolekülen bei.

Alle Methoden zur Reinigung von blauem Kraftstoff sind in Sorption und Katalyse unterteilt. Die Reinigungsgeräte orientieren sich am Funktionsprinzip einer bestimmten Technologie. Es gibt jedoch Anlagen, die mehrere Methoden kombinieren und so eine umfassende Reinigung ermöglichen.

Die Absorptionstechnologie unterscheidet sich dadurch, dass gasförmige Schwefelwasserstoffverunreinigungen in der aktiven flüssigen Substanz gelöst werden. Dadurch gelangen gasförmige Schadstoffe in die flüssige Phase. Anschließend werden die isolierten schädlichen Bestandteile durch Strippen, andernfalls Desorption, entfernt, auf diese Weise werden sie aus der reaktiven Flüssigkeit eliminiert.

Obwohl sich die Adsorptionstechnologie auf „trockene Prozesse“ bezieht und eine Feinreinigung von blauem Kraftstoff ermöglicht, wird die Absorption häufiger zur Entfernung von Verunreinigungen aus Erdgas eingesetzt. Wirtschaftlicher und sinnvoller ist die Sammlung und Beseitigung von Schwefelwasserstoffverbindungen mit flüssigen Absorptionsmitteln.

Der beliebteste Adsorbertyp ist Aktivkohle, die in Form von Kapseln oder Körnern eingesetzt wird. Die Oberfläche jedes Elements „absorbiert“ Schwefelwasserstoff und andere organische Einschlüsse

Bei der Gasreinigung eingesetzte Absorptionsverfahren werden in die folgenden drei Gruppen eingeteilt:

• Chemisch. Hergestellt unter Verwendung von Lösungsmitteln, die leicht mit Schwefelwasserstoffsäure-Schadstoffen reagieren. Ethanolamine oder Alkanolamine haben unter den chemischen Sorptionsmitteln die höchste Absorptionskapazität.
• Körperlich. Sie werden durchgeführt, indem Schwefelwasserstoffgas in einem Flüssigkeitsabsorber physikalisch gelöst wird. Darüber hinaus ist der Auflösungsprozess umso schneller, je höher der Partialdruck des gasförmigen Schadstoffs ist. Als Absorber kommen hier Methanol, Propylencarbonat etc. zum Einsatz.
• Kombiniert. Bei der Mischvariante der Schwefelwasserstoffgewinnung kommen beide Technologien zum Einsatz. Die Hauptarbeit wird durch Absorption geleistet, die Feinreinigung erfolgt durch Adsorbentien.

Die beliebteste und beliebteste Technologie zur Abtrennung und Entfernung von Schwefelwasserstoff und Kohlensäure aus natürlichen Brennstoffen ist seit einem halben Jahrhundert die chemische Gasreinigung unter Verwendung eines Amin-Sorptionsmittels, das in Form einer wässrigen Lösung verwendet wird.

Sorptionsmethoden zur Reinigung natürlicher Brennstoffe basieren auf der Fähigkeit fester und flüssiger Stoffe, mit Schwefelwasserstoff und anderen organischen Verunreinigungen zu reagieren und diese dadurch aus der Gaszusammensetzung freizusetzen

Die Amintechnologie eignet sich besser für die Verarbeitung großer Gasmengen, weil:

• Kein Mangel. Reagenzien können immer in der für die Reinigung erforderlichen Menge erworben werden.
• Akzeptable Absorption. Amine zeichnen sich durch ein hohes Absorptionsvermögen aus. Von allen eingesetzten Stoffen sind nur sie in der Lage, 99,9 % des Schwefelwasserstoffs aus dem Gas zu entfernen.
• Prioritätsmerkmale. Wässrige Aminlösungen zeichnen sich durch die akzeptabelste Viskosität, Dampfdichte, thermische und chemische Stabilität sowie geringe Wärmekapazität aus. Ihre Eigenschaften sorgen für den besten Ablauf des Absorptionsprozesses.
• Keine Toxizität reaktiver Substanzen. Dies ist ein wichtiges Argument, das einen davon überzeugt, auf die Aminmethode zurückzugreifen.
• Selektivität. Qualität, die für eine selektive Absorption erforderlich ist. Es bietet die Möglichkeit, die notwendigen Reaktionen nacheinander in der für ein optimales Ergebnis erforderlichen Reihenfolge durchzuführen.

Zu den Ethanolaminen, die in chemischen Verfahren zur Gasreinigung von Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid verwendet werden, gehören Monoethanolamine (MEA), Diethanolamine (DEA) und Triethanolamine (TEA). Darüber hinaus werden Stoffe mit den Präfixen Mono- und Di- aus dem Gas und H entfernt₂S und CO₂. Aber die dritte Option hilft nur, Schwefelwasserstoff zu entfernen.

Bei der selektiven Reinigung von blauem Kraftstoff werden Methyldiethanolamine (MDEA), Diglycolamine (DGA) und Diisopropanolamine (DIPA) verwendet. Selektive Absorptionsmittel werden hauptsächlich im Ausland eingesetzt.

Selbstverständlich ideale Absorptionsmittel, die allen Reinigungsanforderungen vor der Einspeisung in die Anlage genügen Gasheizung und die Versorgung mit anderen Geräten ist noch nicht vorhanden. Jedes Lösungsmittel hat einige Vorteile, aber auch Nachteile. Bei der Auswahl eines reaktiven Stoffes wählen Sie einfach aus mehreren Vorschlägen den am besten geeigneten aus.

Funktionsprinzip einer typischen Installation

Maximale Aufnahmekapazität in Bezug auf H₂S ist durch eine Lösung von Monoethanolamin gekennzeichnet. Dieses Reagenz weist jedoch einige erhebliche Nachteile auf. Es zeichnet sich durch einen relativ hohen Druck und die Fähigkeit aus, während des Betriebs der Amingas-Reinigungsanlage irreversible Verbindungen mit Schwefelkohlenstoff einzugehen.

Der erste Nachteil wird durch das Waschen beseitigt, wodurch die Amindämpfe teilweise absorbiert werden. Letzteres kommt bei der Verarbeitung von Feldgasen selten vor.

Die Konzentration einer wässrigen Lösung von Monoethanolamin wird experimentell ausgewählt und auf der Grundlage der durchgeführten Untersuchungen zur Reinigung von Gas aus einem bestimmten Feld verwendet. Bei der Auswahl des Reagenzanteils wird dessen Fähigkeit berücksichtigt, den aggressiven Auswirkungen von Schwefelwasserstoff auf die Metallkomponenten des Systems zu widerstehen.

Typische Absorptionsgehalte liegen typischerweise im Bereich von 15 bis 20 %. Allerdings kommt es häufig vor, dass die Konzentration auf 30 % erhöht oder auf 10 % reduziert wird, je nachdem wie hoch der Reinigungsgrad sein soll. Diese. Zu welchem ​​Zweck, zum Erhitzen oder zur Herstellung von Polymerverbindungen, wird das Gas verwendet.

Beachten Sie, dass mit zunehmender Konzentration an Aminverbindungen das korrosive Potenzial von Schwefelwasserstoff abnimmt. Wir müssen jedoch berücksichtigen, dass in diesem Fall der Verbrauch des Reagenzes steigt. Folglich steigen die Kosten für gereinigtes kommerzielles Gas.

Die Haupteinheit der Kläranlage ist ein Absorber in Platten- oder Aufsatzausführung. Hierbei handelt es sich um ein vertikal ausgerichtetes Gerät, das im Aussehen einem Reagenzglas ähnelt und in dem sich Düsen oder Platten befinden. An seinem unteren Teil befindet sich ein Einlass zur Zufuhr eines ungereinigten Gasgemisches, an der Oberseite ein Auslass zum Wäscher.

Wenn das in der Anlage zu reinigende Gas unter einem ausreichenden Druck steht, damit das Reagens in den Wärmetauscher und dann in die Strippkolonne gelangen kann, erfolgt der Prozess ohne Beteiligung einer Pumpe.Wenn der Druck zu niedrig ist, um den Prozess fortzusetzen, regt die Pumptechnik den Abfluss an

Nachdem der Gasstrom den Einlassabscheider passiert hat, wird er in den unteren Abschnitt des Absorbers gedrückt. Anschließend passiert es Platten oder Düsen in der Körpermitte, auf denen sich Verunreinigungen ablagern. Die vollständig mit der Aminlösung benetzten Düsen sind zur gleichmäßigen Verteilung des Reagenzes durch Gitter voneinander getrennt.

Anschließend wird der von Verunreinigungen befreite blaue Kraftstoff dem Wäscher zugeführt. Dieses Gerät kann im Verarbeitungskreislauf nach dem Absorber angeschlossen oder in dessen oberem Teil angeordnet sein.

Die verbrauchte Lösung fließt an den Wänden des Absorbers entlang und wird zu einer Stripperkolonne geleitet – einem Stripper mit Kessel. Dort wird die Lösung durch die beim Kochen des Wassers freigesetzten Dämpfe von aufgenommenen Verunreinigungen gereinigt, um der Anlage wieder zugeführt zu werden.

Regeneriert, d.h. Von Schwefelwasserstoffverbindungen befreit, fließt die Lösung in den Wärmetauscher. Darin wird die Flüssigkeit gekühlt, indem Wärme auf die nächste Portion der kontaminierten Lösung übertragen wird. Anschließend wird sie in den Kühlschrank gepumpt, um den Dampf vollständig abzukühlen und zu kondensieren.

Die abgekühlte Absorptionslösung wird dem Absorber wieder zugeführt. Auf diese Weise zirkuliert das Reagenz durch die Anlage. Seine Dämpfe werden ebenfalls gekühlt und von sauren Verunreinigungen befreit, woraufhin sie den Reagenzvorrat wieder auffüllen.

Am häufigsten werden bei der Gasreinigung Schemata mit Monoethanolamin und Diethanolamin verwendet. Diese Reagenzien ermöglichen es, nicht nur Schwefelwasserstoff, sondern auch Kohlendioxid aus blauem Kraftstoff zu extrahieren.

Wenn es notwendig ist, gleichzeitig CO aus dem verarbeiteten Gas zu entfernen₂ und H₂S wird eine zweistufige Reinigung durchgeführt.Es besteht darin, zwei Lösungen unterschiedlicher Konzentration zu verwenden. Diese Option ist wirtschaftlicher als die Reinigung in einem Schritt.

Zunächst wird gasförmiger Kraftstoff mit einer starken Zusammensetzung gereinigt, die 25–35 % Reagenz enthält. Anschließend wird das Gas mit einer schwachen wässrigen Lösung behandelt, in der der Wirkstoff nur 5-12 % ausmacht. Dadurch erfolgt sowohl die Grob- als auch die Feinreinigung bei minimalem Lösungsverbrauch und sinnvoller Nutzung der erzeugten Wärme.

Vier Alconolamin-Reinigungsoptionen

Alconolamine oder Aminoalkohole sind Substanzen, die nicht nur eine Amingruppe, sondern auch eine Hydroxygruppe enthalten.

Die Konstruktion von Anlagen und Technologien zur Reinigung von Erdgas mit Alkanolaminen unterscheidet sich hauptsächlich in der Art der Zufuhr des Absorptionsmittels. Am häufigsten werden bei der Gasreinigung mit dieser Art von Aminen vier Hauptmethoden eingesetzt.

Erster Weg. Bestimmt die Zufuhr der aktiven Lösung in einem Strahl von oben. Das gesamte Absorptionsvolumen wird auf die obere Platte der Anlage geleitet. Der Reinigungsprozess erfolgt bei einer Hintergrundtemperatur von nicht mehr als 40 °C.

Die einfachste Reinigungsmethode besteht darin, die aktive Lösung in einem Strahl zuzuführen. Diese Technik wird verwendet, wenn die Menge an Verunreinigungen im Gas unbedeutend ist

Diese Technik wird üblicherweise bei geringfügigen Verunreinigungen mit Schwefelwasserstoffverbindungen und Kohlendioxid eingesetzt. Der gesamte thermische Effekt zur Erzeugung von Nutzgas ist in der Regel gering.

Zweiter Weg. Diese Reinigungsmöglichkeit kommt zum Einsatz, wenn gasförmiger Kraftstoff einen hohen Gehalt an Schwefelwasserstoffverbindungen aufweist.

In diesem Fall wird die Reagenzlösung in zwei Strömen zugeführt. Der erste mit einem Volumen von ca. 65-75 % der Gesamtmasse wird in die Mitte der Anlage geleitet, der zweite wird von oben zugeführt.

Die Aminlösung fließt die Böden hinunter und trifft auf die aufsteigenden Gasströme, die auf den unteren Boden der Absorptionseinheit gedrückt werden. Vor der Zufuhr wird die Lösung auf maximal 40 °C erhitzt, bei der Wechselwirkung des Gases mit dem Amin steigt die Temperatur jedoch deutlich an.

Um zu verhindern, dass die Reinigungseffizienz aufgrund eines Temperaturanstiegs abnimmt, wird überschüssige Wärme zusammen mit der mit Schwefelwasserstoff gesättigten Abfalllösung abgeführt. Und oben in der Anlage wird der Durchfluss gekühlt, um die restlichen sauren Bestandteile zusammen mit dem Kondensat abzusaugen.

Die zweite und dritte der beschriebenen Methoden legen die Zufuhr der Absorptionslösung in zwei Strömen fest. Im ersten Fall wird das Reagenz mit der gleichen Temperatur zugeführt, im zweiten Fall mit einer anderen Temperatur.

Dies ist eine wirtschaftliche Methode, die den Verbrauch sowohl an Energie als auch an aktiver Lösung reduziert. Eine zusätzliche Erwärmung erfolgt zu keinem Zeitpunkt. Im technologischen Kern handelt es sich um eine zweistufige Reinigung, die die Möglichkeit bietet, kommerzielles Gas mit minimalen Verlusten für die Einspeisung in die Pipeline aufzubereiten.

Dritter Weg. Dabei wird der Absorber in zwei Strömen unterschiedlicher Temperatur der Reinigungsanlage zugeführt. Das Verfahren kommt zum Einsatz, wenn das Rohgas neben Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid auch CS enthält₂, und COS.

Der überwiegende Teil des Absorbers, etwa 70-75 %, erwärmt sich auf 60-70 °C, der restliche Teil nur auf 40 °C. Die Einströmung in den Absorber erfolgt auf die gleiche Weise wie im oben beschriebenen Fall: von oben und in die Mitte.

Die Bildung einer Hochtemperaturzone ermöglicht eine schnelle und effiziente Entfernung organischer Verunreinigungen aus der Gasmasse am Boden der Reinigungskolonne. Und oben werden Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff durch ein Amin bei Normaltemperatur ausgefällt.

Vierte Methode. Diese Technologie sieht die Zufuhr einer wässrigen Aminlösung in zwei Strömen mit unterschiedlichem Regenerationsgrad vor. Das heißt, einer wird in unraffinierter Form geliefert und enthält Schwefelwasserstoffeinschlüsse, der zweite ohne diese.

Der erste Strom kann nicht als vollständig verschmutzt bezeichnet werden. Es enthält nur teilweise saure Bestandteile, da ein Teil davon bei der Abkühlung auf +50°C/+60°C im Wärmetauscher entfernt wird. Dieser Lösungsstrom wird aus der unteren Stripperdüse entnommen, gekühlt und in den mittleren Teil der Kolonne geleitet.

Bei einem erheblichen Gehalt an Schwefelwasserstoff- und Kohlendioxidbestandteilen im gasförmigen Brennstoff erfolgt die Reinigung mit zwei Lösungsströmen mit unterschiedlichem Regenerationsgrad

Nur der Teil der Lösung, der in den oberen Bereich der Anlage gepumpt wird, wird einer Tiefenreinigung unterzogen. Die Temperatur dieses Baches überschreitet normalerweise nicht 50 °C. Hier erfolgt die Feinreinigung gasförmiger Brennstoffe. Mit diesem Schema können Sie die Kosten um mindestens 10 % senken, indem Sie den Dampfverbrauch reduzieren.

Es ist klar, dass die Reinigungsmethode auf der Grundlage des Vorhandenseins organischer Verunreinigungen und der wirtschaftlichen Machbarkeit ausgewählt wird. In jedem Fall ermöglicht Ihnen die Vielfalt der Technologien, die beste Option zu wählen. In derselben Amingasaufbereitungsanlage ist es möglich, den Reinigungsgrad zu variieren und so blauen Brennstoff mit den für den Betrieb erforderlichen Anforderungen zu erhalten Gaskessel, Öfen, Heizungseigenschaften.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Das folgende Video führt Sie in die Besonderheiten der Gewinnung von Schwefelwasserstoff aus Begleitgas ein, das zusammen mit Öl von einer Ölquelle produziert wird:

Das Video stellt die Anlage zur Reinigung von blauem Kraftstoff aus Schwefelwasserstoff vor, um elementaren Schwefel für die Weiterverarbeitung herzustellen:

Der Autor dieses Videos erklärt Ihnen, wie Sie zu Hause Schwefelwasserstoff aus Biogas entfernen können:

Die Wahl der Gasreinigungsmethode ist in erster Linie auf die Lösung eines bestimmten Problems ausgerichtet. Der Darsteller hat zwei Möglichkeiten: einem bewährten Schema zu folgen oder etwas Neues zu bevorzugen. Die wichtigste Leitlinie sollte jedoch weiterhin die Wirtschaftlichkeit bei gleichbleibender Qualität und dem Erreichen des erforderlichen Verarbeitungsgrades sein.