Классификация методов очистки ПНГ

Совокупность методов очистки природного и попутного газа представлены на рисунке 11.

Рисунок 11 – Классификация способов очистки ПНГ и природного газа

Очистка жидкими сорбентами наиболее распространена (мокрые методы очистки) и используется для удаления СО₂, Н₂S и других сер­нистых соединений. Это классические абсорбционно-десорбционные ме­тоды. В стадии абсорбции происходит поглощение одного из компонен­тов очищаемого газа жидкостью. В стадии десорбции происходит выде­ление из жидкости поглощенного ею газа вследствие нагрева жидкости в потоке инертного газа или водяного пара, при снижении давления и т.п.

Абсорбционная очистка обычно проводится под давлением 1,5— 3,0 МПа. Типичная схема абсорбционных процессов предусматривает непрерывную циркуляцию абсорбента между абсорбером и десорбером [28-43].

Преимущества этих процессов проявляются при обработке газов, содержащих большие количества кислых компонентов, так как погло­тительная способность абсорбентов практически прямо пропорциональ­на парциальному давлению кислых компонентов в обрабатываемом газе.

Процессы химической абсорбции основаны на химическом взаимо­действии кислых компонентов газа (СО₂, Н₂S) с активной группой хемосорбента. В промышленных процессах широкое применение нашли такие хемосорбенты как алканоламины: первичные - моноэтаноламин (МЭА), вторичные - диэтаноламин (ДЭА), диизопропаноламин (ДИ- ПА) и третичные - метилдиэтаноламин (МДЭА). Кроме них в качестве хемосорбентов используются растворы щелочи, солей щелочных метал­лов, гидроксиды железа.

Процессы химической абсорбции характеризуются высокой избира­тельностью по отношению к кислым компонентам и позволяют дости­гать высокой степени очистки газа от СО₂ и H₂S. Сероорганические соединения при использовании растворов аминов извлекаются в относи­тельно небольших количествах. Тонкая очистка от сероорганическнх со­единений достигается при использовании растворов щелочи.

В процессах физической абсорбции извлечение кислых компонен­тов основано на различной растворимости компонентов газа в абсорбен­те. В качестве абсорбентов в этих процессах используют метанол, смеси димстиловых или метилизопропиловых эфиров полиэтиленгликоля, пропиленкарбонат, N-метилиирролидон, трибутнлфосфат.

Методами физической абсорбции можно наряду с СО₂, и H₂Sиз­влекать также COS, RSH, а в ряде случаев производить и осушку газа. Преимуществом использования физических абсорбентов являются более низкие затраты на их регенерацию, а недостатком - невысокая селек­тивность по углеводородам, что снижает качество кислого газа, на­правляемого на дальнейшую переработку [28-43].

В процессах физико-химической абсорбции используют смеси физических и химических абсорбентов. Для таких комбинированных сорбентов характерны промежуточные значения растворимости кислых компонентов газа, а также высокая степень очистки газа от сероорганических соединений.

Адсорбционные методы очистки газа основаны на селективном из­влечении кислых компонентов твердыми сорбентами. В случае химиче­ской адсорбции это происходит в результате химического взаимодей­ствия примеси с сорбентом. В случае физической адсорбции - вслед­ствие удерживания примеси поверхностью сорбента за счет сил физиче­ского взаимодействия.

Физическая адсорбция широко используется для тонкой очистки газов от сероводорода, сероорганическнх соединений, диоксида углеро­да и влаги. В качестве адсорбентов наибольшее распространение полу­чили активные угли и цеолиты.

Химическая адсорбция используется для тонкой очистки от серово­дорода и сероорганическнх соединений. В качестве адсорбентов исполь­зуются оксид цинка и др.

Преимуществами адсорбционной очистки являются высокая погло­тительная способность даже при низких парциальных давлениях кис­лых компонентов и возможность сочетать тонкую очистку газа с его глубокой осушкой. Недостаток этих процессов - относительно высокие эксплуатационные затраты и периодичность.

Процесс адсорбции проводят при обычных или низких температу­рах, а хемосорбционные процессы ведут при более высоких темпера­турах.

Каталитические методы очистки газов применяются при наличии в газах соединений, недостаточно полно удаляемых абсорбционными или адсорбционными методами. В промышленности нашли применение ме­тоды каталитического гидрирования - перевод всех содержащихся в газе сероорганических соединений в сероводород. При применении окислительных методов протекают реакции каталитического окисления сероводорода в серу на активном оксиде алюминия или активном угле, каталитическое окисление меркаптанов до сульфидов и др.

Выбор поглотителя является основной задачей технологии очистки газа от сероводорода, диоксида углерода, серооксида углерода, серо­углерода, тиолов и т.д. От правильного выбора поглотителя зависит не только качество товарного газа, но и металло- и энергоемкость устано­вок, а также решение проблем охраны окружающей среды на объектах газовой промышленности. В ряде случаев от наличия остатков поглоти­теля в товарном газе зависит также эффективность дальнейшего ис­пользования газа в других отраслях промышленности.

На установках переработки газа попадание поглотителей в водоемы и почвы в том или ином количестве неизбежно. Поэтому они должны быть как можно менее токсичными и подвергаться полному биологиче­скому разложению. Кроме того, поглотители кислых компонентов должны быть дешевыми и достаточно доступными. Однако на практике трудно найти химические реагенты, полностью отвечающие веем ука­занным требованиям [28-43].