Основной задачей любой технологии очистки газа от сероводорода является выбор поглотителя. От правильного выбора поглотительного раствора зависит не только качество товарного газа, но и металло- энергоемкость установки, экономичность процесса, а также вопросы экологической безопасности.
Абсорбенты должны отвечать следующим требованиям:
- высокая поглотительная емкость по сероводороду;
- низкие давления насыщенных паров (нелетучи), чтобы уменьшить потери с очищенным газом;
- низкая вязкость (хороший массообмен);
- низкая растворимость углеводородов;
- не коррозионно опасны;
- термическая стабильность;
- устойчивость к побочным реакциям с примесями;
- не быть токсичными;
- дешевы.
Не всегда удается найти поглотитель, который отвечал бы всем предъявляемым требованиям. Поэтому при выборе абсорбента необходимо учитывать технико-экономическую оценку процесса.
6.3.1 Технология очистки газа от H2S и СО2 растворами этаноламинов
В настоящее время широко применяемой в промышленности является технология очистки газа от сероводорода водными растворами аминов.
|
|
Этаноламины – это вещества, содержащие одну или несколько аминогрупп NН
и гидроксильную группу –ОН. Присутствие гидроксильной группы –ОН снижает давление насыщенных паров и повышает растворимость амина в воде, а аминогруппа придает водным растворам щелочную реакцию, например, 12% раствор МЭА имеет рН=12.
Этаноламины – это бесцветные жидкости, вязкие, гигроскопичные, смешивающиеся с водой во всех соотношениях, не растворимы в неполярных растворителях.
Наибольший интерес для промышленного применения представляет МЭА, ДЭА, МДЭА.
МЭА НО - СН2 - СН2 - NH2
ДЭА НО –СН2 – СН2
NH
НО –СН2 – СН2
НО
СН2
СН2
ТЭА
N – СН2 – СН2 – НО низкая емкость
СН2
СН2
НО
НО
СН2
СН2
МДЭА
N – СН3
СН2
СН2
НО
Физико-химические свойства аминов.
Показатель | МЭА | ДЭА | ТЭА | МДЭА |
Молекулярная масса | ||||
Плотность при 200С, г/см3 | 1,015 | 1,011 | 1,119 | 1,03 |
Температура кипения при атмосферном давлении | 170,3 | 268,4 | 338,8 | |
Давление паров при 600С, Па | 4,7 | 0,1 | ||
мм рт ст | 1,55 | 0,005 | <0,005 | 0,02 |
Теплота реакции: кдж/кг | ||||
с сероводородом | ||||
с диоксидом углерода |
МЭА стабилен, обладает высокой реакционной способностью, дешев, легко регенерируется.
Недостатки: необратимо реагирует с COS (компонент крекинга), относительно высокое давление паров, неселективен в присутствии СО2.
МДЭА – применяется для селективного извлечения H2S из газа.
Для одновременной очистки газа от сероводорода, диоксида углерода и сероорганики используют комбинированные поглотители, состоящие из амина и органического растворителя (чаще эфиры полиэтиленгликолей), например, ДГА (дигликольамин)
|
|
Концентрация амина в абсорбенте может изменяться в широких пределах, ограничением являются только процессы коррозии. Растворы МЭА обычно имеют концентрацию 15-20%, но иногда 10% или 30%. Уменьшение концентрации снижает коррозию. Из опыта эксплуатации рекомендуемая концентрация – 15%. Повышение концентрации приводит к уменьшению циркуляции растворов и, следовательно, к снижению энергозатрат, а также позволяет уменьшить габариты оборудования (уменьшение металлоемкости).
Растворы ДЭА – 20-30%, а МДЭА – до 40 -45%.
Выбор концентрации раствора определяется, главным образом, соображениями коррозионной безопасности оборудования. Интенсивность коррозии возрастает в ряду: первичные >вторичные >третичные. Например, 40% раствор ДЭА – скорость коррозии достигает 0,06 мм/год, а МДЭА (40%) – 0,074 мм/год.