9.4. Очистка газа от сероводорода и углекислоты Аминовая очистка газа

Для извлечения H₂S и СО₂ из нефтяного газа обычно применяют моноэтаноламин, что объясняется в основном его низкой стоимостью, высокой реакционной способностью, стабильностью, легкостью регенерации.

Основным недостатком этого сорбента является относительно высокое давление паров (при температуре +38° С 1,55 мм рт. ст.).

Основные свойства моноэтаноламина: плотность 1,02 г/см³; температура кипения 171 °С; молекулярная масса 61,1; растворимость в воде полная, в углеводородах нерастворим; применяют при концентрации не выше 15%.

На рис.9.5 приведена принципиальная схема очистки газов от сероводорода и углекислого газа. Процесс очистки по этой схеме осуществляется следующим образом. Газ, содержащий H₂S и СО₂, под давлением 1,39 МПа (14 кгс/см²) поступает в нижнюю часть коллектора (абсорбера), где происходит предварительная сепарация его от жидкости. Отсепарированный газ проходит затем 16 тарелок абсорбера, на которые сверху подают регенерированный моноэтаноламин. Поглощая H₂S и СО₂, он перетекает в низ абсорбера, а очищенный газ через верхний патрубок поступает в магистральный газопровод. Насыщенный сероводородом и углекислым газом моноэтаноламин из нижней части абсорбера поступает в теплообменник 4, где предварительно нагревается горячим регенерированным моноэтаноламином. Затем насыщенный моноэтаноламин поступает в пароподогреватель (ребойлер) 6, из которого с температурой 125 °С разливается на тарелки десорбера, где поддерживается нормальное давление.

Рис.9.5. Принципиальная схема очистки газа от сероводорода и углекислого газа моноэтаноламином:

1 — абсорбер; 2 — тарелки; 3,4,8 — теплообменники (холодильники); 5 — насос для подачи регенерированного моноэтаноламина; 6— рибойлер (пароподогреватель); 7—ре-генерационная колонна; 9 — насос для подачи конденсата; 10 — сепаратор

Избыток воды и растворенные в моноэтаноламине сероводород и углекислый газ при этой температуре на тарелках в десорбере быстро испаряются и выходят через верх десорбера в холодильник 8 и затем в сепаратор 10. Здесь происходит конденсация паров моноэтаноламина, а газы H₂S и СО₂ сбрасываются на факел или поступают на специальные установки для получения из сероводорода элементарной серы.

Концентрированный моноэтаноламин из сепаратора 10 забирается насосом 9 и вновь нагнетается в десорбер, что предотвращает потери моноэтаноламина.

Регенерированный моноэтаноламин забирается насосом 5 с низа десорбера и через теплообменник 4 и холодильник 3 вновь подается на тарелки абсорбера (контактора).

Очистка гидроокисью железа

При очистке газа с небольшим содержанием H₂S (до 0,5%) и при высоком содержании СО₂ использование аминовой очистки связано со значительными энергозатратами. При этом в большинстве случаев невозможно получать серу как товарный продукт. В этом случае экономически целесообразно использовать схемы (рис.9.6), позволяющие селективно извлекать сероводород с помощью водного раствора гидроокиси железа. Газ, содержащий H₂S, поступает в сепаратор 1, где от него отделяется жидкая фаза (углеводородный конденсат, конденсационная и пластовая вода). После сепаратора 1 в газовый поток вводят водный раствор гидроокиси железа.

Так как в основе процесса извлечения H₂S лежит химическая реакция, то это позволяет с успехом применять прямоточные абсорбционные аппараты, что упрощает обслуживание всей установки.

Д

Рис.9.6. Технологическая схема очистки газа от сероводорода растворами на основе гидроокиси железа:

1, 3 — сепараторы; 2 — прямоточный абсорбер; 4 — дегазатор; 5 — регенератор; 6 — сборник серной пены; 7 — емкость отстоя серного шлама; 8—компрессор; 9 — насос-турбина; 10 — емкость регенерированного раствора; I — неочищенный газ; II — очищенный газ; III — газ дегазации; IV — раствор сульфида железа; V—серный шлам; VI — воздух; VII — раствор гидроокиси железа; VIII — конденсационная жидкость

алее газожидкостный поток поступает в контактор 2, заполненный насадкой (например, кольцами Рашига), или в змеевиковый абсорбер. При контакте гидроокиси железа с сероводородом, находящимся в газе, происходит извлечение H₂S с образованием твердого осадка сульфида железа. В контакторе 2 поддерживают большую скорость газового потока (более 0,5 м/с), вследствие чего происходит вынос жидкой фазы в сепаратор 3, где происходит разделение потоков. Чистый газ, пройдя каплеуловитель, направляется в газопровод, а отработанный раствор через насос-турбину 9 поступает в дегазатор 4, где вследствие снижения давления (до 0,5—0,7 МПа) выделяются растворенные в поглотителе углеводородные газы. После дегазатора 4 раствор сульфида железа подается в регенератор 5, где он контактирует с кислородом воздуха, подаваемым компрессором 8. В процессе регенерации при давлении 0,5— 0,7 МПа сульфид железа окисляется до гидроокиси железа, при этом выделяется сера, которую в виде пены выводят из верхней части регенератора 5 и собирают в пеносборнике 6. Регенерированный поглотительный раствор собирают в емкость 10, из которой насосом-турбиной он подается в газовый поток на стадию очистки. Из пеносборника серный концентрат отфильтровывают на фильтре 7 и направляют на дальнейшую переработку (получение чистой серы, серной кислоты и пр.).