«neft- gazni qayta ishlash kimyoviy texnologiyasi» kafedrasi «neft-gazni qayta ishlash jihozlari va uskunalari» fanidan kurs loyiha ishi

Gazni vodorod sulfididan alkanolaminlar eritmalari bilan tozalashning sorbsiya usullari

Aminli tozalash texnologiyasi

Alkanolaminlar gidroksidi bo'lib, H₂S bilan osongina reaksiyaga kirishib, suvda eruvchan tuzlarni hosil qiladi. H₂S ning alkanolaminlar bilan o'zaro ta'sir qilish jarayoni quyidagi umumiy reaktsiyalar bilan tavsiflanadi (masalan, monoetanolamin).
2RNH₂ + H₂S - (RNH₃)₂S
(RNH₃)₂S + H₂S - 2RNH₃HS
Bu erda R - OHCH₂CH₂ guruhi .
Vodorod sulfidining so'rilishi jarayoni issiqlikning chiqishi (1-jadval), changni yutish eritmasining qayta tiklanishi - issiqlikning yutilishi bilan birga keladi.
Merkaptanlar alkanolaminlar bilan teskari reaksiyaga kirishib, suvda eriydigan merkaptidlarni hosil qiladi, ular changni yutish eritmasini qayta tiklash jarayonida yo'q qilinadi. Ominlarning suvli eritmalarida uglerod sulfidi gidrolizlanadi:
COS + H₂O CO ₂ + H₂S
Hosil boʻlgan H₂S va CO₂ asosiy reaksiyalarga koʻra aminlar bilan reaksiyaga kirishadi, lekin manba gazida COS ning kamligi tufayli bu reaksiyalar hech qachon oxiriga yetmaydi. To'yingan changni yutish eritmasida vodorod sulfidi va boshqa olinadigan gaz komponentlari nafaqat kimyoviy reaktsiyalar tufayli bog'langan holda, balki erkin, erigan shaklda ham bo'ladi. Le Chatelier printsipiga ko'ra, haroratning pasayishi va bosimning oshishi to'g'ridan-to'g'ri yo'nalishdagi reaktsiyalarga yordam beradi va haroratning oshishi va bosimning pasayishi - teskari yo'nalishda. Ushbu pozitsiya gazni tozalash va to'yingan changni yutish vositasini qayta tiklash usullarini tanlashda hal qiluvchi ahamiyatga ega.
2-jadval - Alkanolaminlarning asosiy fizik-kimyoviy xossalari

Ko'rsatkichlar	MEA	DEA	MDEA
Formula	HOC2H4NH2	(HOC2H4)2NH	(HOC2H4)2 CH3N
Molekulyar massa	61.1	105.1	119.2
20 ^0C da zichlik, kg/m ^3	1.015	1.094	1.018
Harorat, ^0 C:
Atmosfera bosimida qaynash	170	268	247
Muzlash	10.5	27.5	-21,0
To'yingan bug 'bosimi 60 ^0 C, Pa	660	4.5	24
20 ^0 C, 10^3 Pa/s da dinamik yopishqoqlik	19	300	80
20^0 C da solishtirma issiqlik quvvati ,kJ/kg	2.72	2.47	2.32
Ishchi eritmadagi aminning massa ulushi, %	10-20	20-30	30-50
Reaksiya issiqligi, kJ/kg:
H2S dan	1511	1173	1047
Asosiy moddaning tarkibi, og'irligi%,	99,0	99,0	99,0

Etanolamin eritmalari bilan bir oqimli yutuvchi gazni tozalashning sxematik oqim diagrammasi 2-rasmda ko'rsatilgan. Tozalash uchun berilgan gaz I yuqoriga oqimda absorber 1 orqali regeneratsiyalangan absorbent V oqimiga o'tadi. Kislota gazlari bilan to'yingan changni yutish VI eritmasi absorberning pastki qismini qoldirib, issiqlik almashtirgich 5 desorberda 6 isitiladi va uning yuqori qismiga beriladi. 5-gachasi issiqlik almashtirgichda qisman sovutilgandan so'ng, regeneratsiya qilingan eritma qo'shimcha ravishda muzlatgichda 3 sovutiladi va absorber 1 ning yuqori qismiga beriladi.

2-rasm. Bir oqimli amin gazini tozalashning texnologik sxemasi:
1 - absorber; 2 - qayta tiklangan absorbentning sig'imi; 3 - muzlatgich; 
4 - kengaytirgich; 5 - issiqlik almashtirgich; 6 - desorber; 7 - kondensator-muzlatgich; 8 - ajratuvchi; 9 - qayta qozon; I - manba gaz; II - tozalangan gaz; III - kengaytiruvchi gaz; IV - kislotali gazlar; V,VI - mos ravishda qayta tiklangan va to'yingan amin eritmalari.
2-rasmda ko'rsatilgan sxemada regeneratsiyalangan absorbent bir oqimda (shuning uchun sxema bir oqim deb ataladi) absorberning yuqori plastinkasiga beriladi. Shu bilan birga, tavsiflanganidan tashqari, sanoatda absorberga bir xil darajadagi regeneratsiyalangan absorbentning alohida oqimlari bo'lgan sxema keng qo'llaniladi: changni yutish eritmasining 70-80% absorberning o'rtasiga, qolganlari - yuqori plastinkaga. Bu changni yutish eritmasini quyish uchun energiya sarfini kamaytirishga, absorberning metall sarfini kamaytirishga imkon beradi (plastinkalardagi suyuqlik yuklarining pastligi sababli absorber o'rtadagi changni yutish plitasidan kichikroq diametrga ega), shuningdek, changni yutish eritmasining o'rtacha oqimini yuqori harorat bilan ta'minlash va COS gidroliz reaktsiyasini amalga oshirish orqali COS ekstraktsiyasi darajasi.
Tozalanadigan gazda kislotali komponentlarning yuqori miqdori bo'lsa, changni yutish vositasining ikki qatorli kirishidan foydalanish tavsiya etiladi, ammo regeneratsiya darajasi boshqacha. Qisman regeneratsiyalangan absorbent absorberning o'rta qismiga, chuqur qayta tiklangan absorbent esa gazni nozik tozalash uchun yuqori plastinkaga beriladi. Bunday sxema an'anaviy bir oqimli sxema bilan solishtirganda (2-rasm) regeneratsiya uchun suv bug'ining sarfini 10-15% ga kamaytirish imkonini beradi. Bundan tashqari, yuqori kislotali gazlarni tozalashda turli bosimlarda to'yingan changni yutish eritmasini ikki marta nurashni amalga oshirish kerak: dastlab erigan uglevodorodlarning asosiy miqdorini ajratish uchun 1,5-2,0 MPa bosimda, ikkinchi bosqichda esa: atmosferaga yaqin bosim, issiqlik ta'minotisiz kislota gazlarining bir qismi chiqariladi; to'g'ridan-to'g'ri oltingugurt ishlab chiqarishga yuboriladi. Ikki bosqichli ob-havo tufayli desorberni qayta ishlaydigan qozonlarga beriladigan suv bug'ining 10% gacha qo'shimcha ravishda tejaladi, lekin shu bilan birga to'yingan changni yutish eritmasini ikkinchi ob-havo o'tkazgichdan desorberga etkazib berish uchun nasos o'rnatiladi. changni yutish eritmasining kislotali komponentlar bilan to'yinganligi va eritmaning yuqori harorati (65-75 gacha) bilan noqulay sharoitlarda ishlaydi.
H₂S va CO₂ bilan birga COS ni o'z ichiga olgan gazni tozalashda absorber 5-8 ta plastinkadan iborat COS yutilish va gidroliz zonasi bilan ta'minlanishi mumkin, bu erda regeneratsiyalangan amin eritmasi 10-15 % miqdorida beriladi. 70-80 ⁰ C gacha bo'lgan haroratda umumiy hajmning.

3-rasm Nordon komponentlari bo’lgan gazning aminlash usulida tozalashning texnologik sxemasi
1-absorber, 2-COS gidrolizning yutilish zonasi, 3,4-havo almashtirgish,5-nasos,
6,7-issiqlik almashinuvchilar, 8-desorber, 9-riboyler, 10-regeniratsiyalangan aminning sig’imi, 11,12-muzlatgichlar,
I-tozalanmagan gaz, II-tozalangan gaz, III,IV-to’liq va qisman regeniratsiyalangan amin eritmalari,V-to’yingan amin eritmasi, VI,VIII –kengaytirilgan gazlar,
VII-nordon gazlar.
Absorberdagi texnologik rejim quyidagicha: manba gazining harorati - 30-35 ⁰ C, regeneratsiyalangan MEA -35-45 ⁰ C; bosim 3 MPa. Desorber quyidagi ko'rsatkichlar bo'yicha ishlaydi: desorberning kirish joyidagi to'yingan aminning harorati -85-95 ⁰ C, desorber kubidagi regeneratsiyalangan amin - 110-120 ⁰ C (125 ⁰ S dan ko'p bo'lmagan); bosim 0,3-0,8 MPa. Absorber va desorberdagi plastinkalar soni 20-25 dona, plastinalar turi klapanli, elakli yoki panjarali, samaradorligi 0,25-0,40.
DEA jarayoni ikki xilda mavjud - odatiy DEA jarayoni (eritmadagi DEA kontsentratsiyasi og'irligi 20-25%, kislotali komponentlar uchun singdirish qobiliyati 0,5-0,8 mol / mol DEA) va DEA-SNPA jarayoni ( konsentratsiyasi DEA 25-30% og'irlikdagi eritmada, kislotali komponentlar uchun singdirish qobiliyati - 1,0-1,3 mol / mol DEA). Birinchi nav COS va CS₂ manba gazida mavjud bo'lganda va undagi kislotali komponentlarning qisman bosimi 0,2 MPa va undan yuqori bo'lsa, ikkinchisi - kislota gazining qisman bosimi 0,4 MPa dan yuqori bo'lganda qo'llaniladi. DEA - tozalash vaqtida absorberdagi texnologik rejim quyidagicha: absorberning yuqori oqimining harorati -35-40 ⁰ C; o'rta oqim -70-80 ⁰ C; to'yingan changni yutish - 65-75 ⁰C; bosim -6,0-7,0 MPa; changni yutish eritmasining umumiy iste'moli 1,0-1,5 l / m ³ gazni tashkil qiladi. Desorberning texnologik rejimining parametrlari quyidagicha: yuqori harorat - 50-55 ⁰ C; ovqatlanish -105-115 ⁰ C; pastki - 120-125 ⁰ C; bosim - 0,18-0,25 MPa. Absorber va desorberdagi plitalar soni, ularning turi va samaradorligi. MEA tozalash bilan bir xil.
MEA jarayoniga nisbatan shubhasiz afzalliklarga ega bo'lgan holda, DEA jarayonlari sezilarli kamchiliklardan xoli emas, ular orasida:

• 
  - yuqori narx;
  
• 
  - MEA ga nisbatan pastroq singdirish qobiliyati (chunki DEA ning molyar massasi MEA dan 1,7 baravar katta);
  
• 
  - MEA bilan bir xil darajada tozalash uchun erituvchining yuqori aylanish tezligi talab qilinadi.
  

3-jadval . Aminlarning (xemosorbentlar) tuzilishi va ayrim xossalari.