Современные методы очистки углеводородных газов от сернистых соединений



МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

 

ТАШКЕНТСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

 

 

На правах рукописи 

                                                                                     УДК  678.063. 541.64.

 

Кафедра

«ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА»

 

 

МАНСУРОВА МАДИНА АЛЬБЕРТОВНА

 

ОЧИСТКА ОТРАБОТАННЫХ АМИНОВЫХ РАСТВОРОВ ОТ ПРОДУКТОВ ДЕГРАДАЦИИ

ДИССЕРТАЦИОННАЯ

 работа  на соискание ученой степени магистра по специальности

5А321302 – Технология переработки нефти и газа

 

Научный руководитель,

к.х.н., доцент                                                                              Каримов К.Г.

 

Представлено к защите на основании

решением заседания кафедры

«Химическая технология переработки

нефти и газа» №____  от “­­__”______2013 года

 

Заведующий кафедры, к.х.н.                                         Зиядуллаев О.Э.

 

Начальник отдела  

«Магистратура», к.т.н., доцент                                                 Мухамедов К.Г.

 

 

ТАШКЕНТ – 2013

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.........................................................................................................3

ГЛАВА I. Литературный обзор

1.1. Современные методы очистки углеводородных газов от сернистых соединений……………………………………………………………………...5

1.1.1. Очистка газов физическими и комбинированными поглотителями…8

1.1.2. Методы очистки газов от трудноудаляемых примесей……………...14

1.1.3. Выбор метода очистки кислых газов………………………………….18

1.2. Физико-химические свойства алканоламинов и их водных растворов………………………………………………………………………20

1.3. Химизм взаимодействия Н2S, CО2 и других компонентов с алканоламинами………………………………………………………………25

ГЛАВА II. Объекты исследования

2.1. Образование продуктов деградации в аминовых растворах…………..30

2.2. Осмоление аминовых растворов………………………………………...37

2.3. Пенообразование на установках очистки кислых газов……………….38

2.4. Коррозия аппаратуры…………………………………………………….42

ГЛАВА III. Технологическое оформление процесса

3.1. Наиболее перспективныетпроцессы аминовой очистки………………50

3.2.Теехнологическое оформление установок аминовой очистки газов…52

3.3. Технические решения, положенные в основу проекта………………...55

3.3.1 Описание технологической схемы…………………………………….61

3.3.1.1. Блок очистки газа................................................................................61

3.3.1.2. Блок регенерации раствора амина…………………………………..63

3.3.1.3. Блок фильтрации раствора амина…………………………………...64

3.4. Области использования получаемых продуктов……………………….67

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………...69

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………..….71

ПРИЛОЖЕНИЕ……………………………………………………………...76

 

 

ВВЕДЕНИЕ

    Актуальность проблемы.Узбекистан богат природными ресурсами, одним из которых является природный газ. В настоящее время использование природного газа, являющегося экологически чистым видом ископаемого топлива и химического сырья, покрывает ~25% мировой потребности в нем, а в настоящее время эта доля будет увеличиваться [2]. Как известно, природный газ содержит агрессивные компоненты, помимо токсичного и коррозионно агрессивного сероводорода, природные газы содержат СО2, тиолы, СОS, CS2 и алкилсульфиды, которые должны быть извлечены на начальной стадии переработки газа [3, 4].   

Как показал анализ мировой практики, одним из лучших методов очистки природного газа от агрессивных компонентов, в частности от сероводорода является абсорбционный метод с использованием аминовых растворов.

    Как известно, этаноламины подвержены деградации в реакциях с кислородом по нескольким направлениям: - это прямое окисление амина до органических кислот и косвенная реакция кислорода с сероводородом до образования элементарной серы, которая затем реагирует с аминами и образуются дитиокарбаматы, тиомочевина и др.продукты. Третий способ разложения аминов под действием кислорода – это окисление H2S до более сильных кислотных анионов, таких как тиосульфат, который связывает амин в термоустойчивую соль. Вторичные продукты разложения аминов способствуют пенообразованию, потере активности аминов, уменьшении концентрации раствора.

    Исследование процесса разложения и потери активности аминовых растворов и устранение этих негативных явлений является актуальной задачей

    Цель и задача работы.Осуществить подбор способов удаления продуктов деградации и разработать технологию этого процесса. В настоящее время эта проблема частично решалась фильтрованием отработанного раствора аминов через активированный уголь.

    Научная новизна. Предложен экстракционный способ очистки растворов аминов от вторичных продуктов окисления, разработана технология процесса.

    Объект и предмет исследования. Объектом исследования является природный газ и раствор алканоламина, а также экстрагент. Предметом исследования является увеличения степени очистки аминовых растворов, восстановления активности.

    Практическая значимость результатов исследований. Внедрение результатов исследований позволит уменьшит пенообразование, сокращается потери, способствует восстановлению активности аминовых растворов.

    Апробация работы. Содержание диссертационной работы доложено на научно-практической конференции «Умидли кимёгар 2013».

 

 

Глава I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Современные методы очистки углеводородных газов от сернистых соединений

  В настоящее время значительное количество добываемого газа (природного и попутного нефтяного) содержит кислые компоненты – сероводород и диоксид углерода. Содержание этих веществ в газах разных месторождений изменяется в широких пределах от долей до десятков процентов. Сероводород является ядовитым веществом, его максимальное количество в газе, подаваемом в магистральные трубопроводы, регламентируется. Сероводород, также как и диоксид углерода, в присутствии воды образует кислоты, которые вызывают химическую и электрохимическую коррозию металлов. При определенных условиях сероводород является причиной сульфидного растрескивания металлов. Присутствие значительного количества диоксида углерода в газе снижает его теплоту сгорания, которая также регламентируется.

   Эти причины привели к разработке и промышленной реализации множества способов очистки углеводородных газов от кислых компонентов.

  Кроме сероводорода в углеводородных газах могут присутствовать другие соединения серы: меркаптаны (метилмеркаптан, этилмеркаптан и др. R-SH – общая формула) и серооксид углерода (COS), сероуглерод (CS2).

  Сероводородсодержащий природный газ перед подачей в магистральный газопровод должен быть очищен от сернистых соединений в целях защиты трубопроводов и оборудования от коррозии, охраны населения от токсического воздействия, предохранения от отравления многих промышленных катализаторов, а также в связи с требованиями охраны окружающей среды. Вместе с тем получаемый при очистке газа сероводород перерабатывается в серу, что уменьшает затраты на очистку газа и дает ценное сырье для народного хозяйства.

  Кроме сероводорода в газе могут присутствовать и другие сернистые соединения (меркаптаны, сероокись углерода, сероуглерод), которые являются причиной коррозии оборудования и отравления катализаторов (в процессах синтеза). При сгорании они образуют диоксид серы.

  Диоксид углерода является балластом и увеличивает затраты на транспортировку газа. В ряде случаев наличие СО2 в газе затрудняет дальнейшую его переработку (выделение этана, гелия и другие процессы, связанные с глубоким охлаждением газа) [1].

  Выбор процесса очистки газа от сернистых соединений определяется экономикой и зависит от многих факторов, основными из которых являются: состав и параметры сырьевого газа, требуемая степень очистки и область использования товарного газа, наличие и параметры энергоресурсов, отходы производства и др.

  Для очистки природного газа от H2S, СО2 и других примесей применяют различные методы [2-5, 6-19]:

- хемосорбционные, основанные на химическом взаимодействии примесей с жидким абсорбентом;

- физическую абсорбцию, при которой примеси избирательно поглощаются органическим растворителем;

- комбинированные, использующие одновременно химические и физические абсорбенты;

- окислительные, основанные на необратимых превращениях примесей в элементарную серу и другие вещества;

- адсорбционные, в которых примеси избирательно поглощаются на поверхности твердых веществ – активированного угля, алюмосиликата и т.п.;

- щелочные методы очистки;

- безрегенерационные методы очистки.

  Выбор метода очистки природного газа зависит от многих факторов: состава и параметров сырьевого газа, необходимой степени его очистки, вида и количества имеющихся энергоресурсов, требований охраны окружающей среды и т.д.

Из хемосорбентов применяют едкий натрий и калий, углекислые соли щелочных металлов (карбонаты калия и натрия) и наиболее широко – алканоламины. Использование химических растворителей основано на химической реакции между активной частью хемосорбента и кислыми компонентами. Образующиеся соли при нагревании разлагаются. Максимальная поглотительная способность водных растворов химических абсорбентов определяется стехиометрией.

  Основным преимуществом хемосорбционных процессов, и в частности процессов с использованием водных растворов алканоламинов, является высокая и надежная степень очистки газа независимо от парциального давления кислых компонентов, а также низкая абсорбция углеводородных компонентов сырьевого газа, что гарантирует высокое качество товарной серы, получаемой из кислых газов, выделяемых при регенерации абсорбента [1].

   Ведущее место в мировой практике в области очистки природного газа от кислых компонентов занимают аминовые процессы. Они применяются для очистки природного газа уже несколько десятилетий, но до настоящего времени остаются основными - примерно 70% от общего числа установок. Наиболее известными этаноламинами, используемыми в процессах очистки газа от Н2S и СО2, являются: моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА), триэтаноламин (ТЭА), дигликольамин (ДГА), диизопропаноламин (ДИПА), метилдиэтаноламин (МДЭА).

  В состав установки очистки углеводородных газов растворами этаноламинов входят, по крайней мере, два аппарата колонного типа – абсорбер и колонна регенерации аминового раствора. Кроме этого установка оснащена необходимым насосным, теплообменным оборудованием, фильтрами, арматурой и т.п. Часто регенерация аминовых растворов осуществляется на централизованных установках в составе нефтеперерабатывающих заводов. Это значительно улучшает экономические показатели установки.

  При проектировании установки очистки основные решения относятся к выбору рабочего раствора амина или смеси аминов, определению параметров аппаратуры и технологии, обеспечивающих заданную степень очистки газа, проблемы защиты от коррозии, вспенивания раствора, снижение потерь за счет уноса и деградации раствора [20, 21].

 


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 913; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!