3.2.4 Абсорбционный метод
Абсорбционный метод основан на способности жидких веществ в холодном виде избирательно растворять в себе (абсорбировать) тяжелые углеводороды, а при нагревании выделять их обратно. В качестве абсорбентов используют диэтиленгликоль - С4Н10О3 (ДЭГ), триэтиленгликоль - С6Н14О2, машинное масло и соляровое топливо.
Исходный попутный нефтяной газ (рис. 3.6) поступает в нижнюю часть абсорбера 1, представляющего собой колонну с тарельчатыми насадками, в которой снизу вверх движется газ, а противотоком сверху вниз стекает по тарелкам абсорбент. Конструкция тарелок обеспечивает хороший контакт газа с маслом, в результате чего масло растворяет основную массу тяжелых углеводородов. Легкие углеводороды поступают в верхнюю часть абсорбера и по газопроводу отбензиненного газа направляются к потребителю.
Рис. 3.6. Абсорбционный метод:
1 – абсорбер; 2 – подогреватель; 3 – десорбер; 4 – компрессор; 5, 7 – конденсаторы;
6 – сепаратор; 8 – сепаратор; 9 – насос; 10 – холодильник
Скапливающийся в нижней части абсорбент, насыщенный тяжелыми углеводородами, подается в подогреватель 2, затем десорбер 3. Выделяющиеся из абсорбента тяжелые углеводороды поступают в компрессор 4, где сжимаются до давления 17–20 кгс/см2 (1,7–2,0 МПа). Далее смесь тяжелых углеводородов охлаждается в конденсаторах 5 и 7. После первой стадии охлаждения в сепараторе сырого бензина 6 накапливается жидкий пентан, а в сепараторе 8 – сжиженная пропан-бутановая фракция. Освободившийся от углеводородов абсорбент из нижней части десорбера 3 насосом 9 перекачивается через холодильник 10 в верхнюю часть абсорбера 1 для повторения цикла.
Из рассмотренных методов в газобензиновом производстве наиболее распространен метод абсорбции, отличающийся простотой установки, большой производительностью и достаточно высокой степенью извлечения тяжелых углеводородов из исходных газов.
3.3. Очистка газа от сероводорода и углекислого газа
Очистку газа от H2S и СО2 осуществляют на головных сооружениях. Наиболее распространен этанолоаминовый способ, основанный на использовании в качестве поглотителей водных растворов этаноламинов: моноэтаноламина, диэтаноламина и триэтаноламина. Чаще всего используют моноэтаноламин, который обладает высокой реакционной способностью, стабильностью, легкостью регенерации от загрязненных растворов, низкой стоимостью.
Реакции моноэтаноламина с Н2S и водного раствора моноэтаноламина с СО2 протекают по следующим уравнениям:
.
(3.1)
Обе реакции обратимы, т.к. при температурах 20–40 °С они идут слева направо с поглощением Н2S и СO2, а с повышением температуры до 105 °С и более – справа налево, т.е. происходит регенерация этаноламина.
При очистке газа этаноламинами (см. рис. 3.7) неочищенный газ поступает по газопроводу 1, проходит через абсорбер 2 снизу вверх, контактирует со встречным потоком этаноламина, переливающегося через тарелки сверху вниз, освобождается от сероводорода и углекислого газа и уходит в газопровод 3. Продукты химического соединения этаноламинов с H2S и СО2 проходят через теплообменник 5 и поступают в выпарную колонну 7, где подогреваются. Кроме того, дополнительный подогрев проводится в кипятильнике 10. Здесь при температуре около 100 °С реакция протекает в обратном направлении с регенерацией этаноламинов и выделением H2S и СО2, которые содержат в себе пары этаноламинов. В холодильнике 6 эти пары смеси охлаждаются и в сепараторе 8 разделяются на газы и конденсат. Конденсат забирается насосом 9 и направляется в выпарную колонну 7, а газы идут на дальнейшую переработку для получения серы, серной кислоты или обезвреживаются (сжижаются). Регенерированный раствор этаноламинов из нижней части выпарной колонны 7 насосом 11подается снова в абсорбер 2. При этом раствор охлаждается в теплообменнике 5 и холодильнике 4. Степень очистки при этом достигает 99% и выше.
Рис. 3.7. Схема установки очистки газа от сероводорода:
1, 3 – газопроводы; 2 – абсорбер; 4, 6 – холодильники; 5 – теплообменник;
7 – выпарная колонна; 8 – сепаратор; 9, 11 – насосы; 10 – кипятильник
Основные достоинства этого способа очистки: достаточно высокая степень очистки, легкая регенерируемость раствора, незначительные потери реагента, компактность установки, небольшой расход воды и электроэнергии, возможность автоматизации процесса.
Очистка газа этим способом позволяет снизить содержание Н2S до приемлемой величины 2 г на 100 м3 газа.