Тема лекции: Разделение и переработка газов. Установка очистки углеводородных газов от Н2S раствором МЭА.

В нефтеперерабатывающем промышленности для очистки углеводородных газов от сероводорода наибольшее распространение получил процесс очистки моноэтаноламином (МЭА), а за рубежом чаще используют диэтаноламин (ДЭА) и совсем редко из-за малой поглотительной способности, - триэтаноламин (ТЭА). Если принять поглотительную способность по отношению к сероводороду у моноэтаноламина за 100%, то у диэтаноламина – меньше на 15%. Правда, с повышением давления растворимость сероводорода быстрее увеличивается у триэтаноламина, так что поглотительные способности при повышении давления абсорбции начинают выравниваться.

Основными аппаратами этаноламиновой очистки газов являются абсорбер и десорбер колонного типа с насадкой или тарелками. Технологическая схема типовой установки очистки углеводородных газов от сероводорода и диоксида углерода раствором моноэтаноламина приведена на рисунке 2.26. Производительность установки по сырью 170 тыс. т/год.

Очистка газа проводится в две ступени. Поступающий на очистку газ попадает в сепаратор для отделения сопутствующего ему конденсата. Выходящий с верха сепаратора 1 газ направляется в низ абсорбционной колонны 2, где, поднимаясь вверх, он контактирует на тарелках (или насадке) с 15-17%-ным водным раствором моноэтаноламина, подаваемого в колонну сверху. В колонне имеется 22-24 ситчатых тарелки (или 15м насадки из колец Рашига). Насадочный абсорбер превосходит тарельчатый по скорости абсорбции и коэффициенту массопередачи в два раза. Температура в колонне 2 25-40^оС, давление 1, 47-1, 57МПа. Частично очищенный газ выводится из колонны сверху и подается в низ абсорбционной колонны 9. На верх этой колонны вводится 10-12%-ный раствор МЭА. Устройство колонны 9 аналогично устройству колонны 2; температура в колонне 9 20-40^оС, давление 1, 37-1, 47МПа. Если нужно снизить содержание диоксида углерода до 0, 001% (об.),

1, 13 – газосепараторы; 2, 9 – абсорбционные колонны; 3, 10, 15-водяные холодильники; 4, 11 – серия теплообменников; 5, 7, 12, 19-насосы; 6, 14-десорберы; 8, 17-паровые кипятильники; 16-газоводоотделитель; 18-отгонная колонна.

Рисунок 2.26- Технологическая схема установки этаноламиновой очистки газов.

Выходящий с низа колонны 2 насыщенный раствор МЭА нагревается в теплообменниках 4 до 80-90^оС регенерированным раствором МЭА и поступает в десорбер 6. Десорбер представляет собой колонный аппарат, оборудованный 14-16 ситчатыми или желобчатыми тарелками и работающий при давлении 0, 15-0, 20МПа. Низ колонны отгорожен глухой тарелкой, с которой раствор МЭА перетекает в кипятильник 8, где подогревается и с температурой около 130^оС возвращается в колонну 2 под глухую тарелку. В десорбере удаляются остатки сероводорода и диоксида углерода. Регенерированный раствор МЭА насосом 7 направляется в теплообменники 4, водяной холодильник 3 и с температурой 20-30^оС возвращается в колонну 2. Туда же насосом 5 подается свежий раствор МЭА.

Очищенный углеводородный газ, выходящий с верха абсорбционной колонны 9, проходит газосепаратор 13, затем выводится с установки. Насыщенный раствор МЭА с низа колонны 9 нагревается в теплообменниках 11 и проходит регенерацию в десорбере 14. Регенерированный раствор МЭА с низа десорбера 14 забирается насосом 12, прокачивается через теплообменники 11 и холодильник 10 и возвращается на абсорбцию в колонну 9. Низ десорбера 14 подогревается за счет тепла кипятильника 17. Выходящие с верха десорбера 14 сероводород и диоксид углерода направляются в десорбер 6. Вместе с десорбированными Н₂S и СО₂ после I ступени очистки газы проходят водяной холодильник 15, где конденсируются водяные пары, и попадают в газоводоотделитель 16. С верха газосепаратора выводится кислые газы (сероводород, диоксид углерода и примеси), а снизу – водный конденсат, который насосом 19 направляется в десорбер 6.

В результате побочных реакций моноэтаноламина с диоксидом углерода и присутствующими в углеводородном газе кислородом, сероводородом, диоксидом углерода и другими соединениями образуются сложная смесь, имеющая высокие температуры кипения. С сероводородом, например, в присутствии кислорода образуется тиосульфат, не регенерируемый в условиях очистки моноэтаноламином. Количество образующихся побочных продуктов примерно 0, 5% (масс.) на циркулирующий раствор МЭА. Во избежание накопления в системе нерегенерируемых продуктов часть раствора МЭА с низа десорбера 14 насосом 12 направляется на разгонку в колонну 18 (часто вместо колонны ставят периодически действующий перегонный куб), куда подается раствор щелочи. Выделившиеся при разгонке водяные пары и пары моноэтаноламина возвращаются в десорбер 14, остаток высококипящих продуктов сбрасываются в канализацию. Температура в отгонной колонне вверху 170^оС, внизу 220^оС; часто разгонку ведут в вакууме.

Расходные показатели установки очистки моноэтаноламином производительностью по сырью 170тыс.т в год:

Содержание сероводорода и оксида углерода в газе до и после очистки: