Очистка газа от агрессивных примесей с помощью химической абсорбции (МЭА-процесс и ДЭА-процесс)

а) МЭА-процесс

До 70 - х годов являлся наиболее распространённым способом очистки. Характеризуется высо­кой поглощающей способностью, возможностью достижения высоких степеней очистки и лёгкостью регенерации. Особенно эффективен при давлениях менее 1,4 МПа и исходной концентрации кислых компонентов до 15 % об. Реагент применяется в виде 10 - 20 % водного раствора со степенью насыщения кислыми компонентами не более 0,25 - 0,45 моль/ моль, в противном случае, оборудование будет под­вергаться интенсивной коррозии. К другим недостаткам процесса относятся: высокий расход реаген­та из-за уноса с уходящим газом мелкодисперсных капель раствора в результате вспенивания, высокой упругости паров МЭА, потерь МЭА из-за необрати­мых реакций с СО₂, СOS и СS₂; его малая эффективность при удалении меркаптанов и высокие зат­раты на регенерацию.

Существует несколько модификаций технологи­ческих установок, реализующих подобный процесс, отличающихся, в зависимости от страны изготовителя как производительностью, так и деталями оформления схемы. Так, в России и-том ГИПРОВостокНефть и ЦКБН разработаны установки для очистки газа от H₂S МЭА с пропускной способностью 100 и 300 тыс.м³/сутки в блочном исполнении на рабочее давление от 6 до 17 атм. (рис.58).

Рис.58. Технологическая схема МЭА – процесса

Исходный газ, содержащий кислые компоненты, потоком I подаётся в нижнюю часть насадочного абсорбера - 1, орошаемого частично регенериро­ванным МЭА - поток Х (предварительная очистка) и полностью регенерированным МЭА - поток III (окончательная очистка). Очищенный газ с верхней части абсорбера по шлемовой линии поступает в га­зовый сепаратор 2, где освобождается от унесённых капель МЭА и потоком II покидает установку.

Насыщенный раствор МЭА вместе с жидкостью из сепаратора 2 поступает самотёком в выветриватель 3, где вследствие снижения давления на нес­колько атмосфер происходит выделение увлечённых углеводородов, которые потоком IV выводятся с установки в качестве топочного газа. Для гаранти­рования отсутствия в топочном газе H₂S в верхней части выветривателя имеется насадка, орошаемая полностью регенерированным МЭА. Для предотвращения уноса брызг предусмотрен газовый сепаратор 4.

После выветривателя насыщенный раствор МЭА подогревается в теплообменнике 5 и 6 частич­но и полностью регенерированным МЭА и поступа­ет на регенерацию в отпарную колонну 7 (десорбер) тарелчатого типа. Стекая по тарелка вниз реагент нагревается до температур достаточных для полного выделения поглощенных кислых компонентов, которые выводятся сверху десорбера, охлаждаются в водяном холодильнике 8 и поступают в сепаратор 9 где и разделяются на кислые газы и сконденсиро­вавшуюся воду. Кислые газы потоком VI выводятся на утилизацию (например на установку Клауса по производству элементарной серы; установку по по­лучению H₂SO₄, сухого льда и т.п.), а вода в качес­тве орошения возвращается в десорбер.

Источником тепла служат два рибойлера 17 и 18, обогреваемых паром (поток VII и УШ). Через первый рибойлер с помощью насоса 16 прокачива­ется поток, образующий горячую струю, почти целиком возвращаемую в десорбер. Во второй рибойлер подается лишь несколько % реагента для его очист­ки от продуктов осмоления. Для этого он нагревается гораздо сильнее (~200°С) вплоть до полного испарения с возвратом в десорбер в паровой фазе. Нака­пливающиеся в рибойлере 18 смолы выводятся по­током IX.

Полностью и частично регенерированный МЭА забираются соответственно насосами 11 и 14, отдают своё тепло в теплообменниках 6 и 5 и после охлаждения в АВО 13 и 15 до температуры ~30°С возвращаются в абсорбер. При этом. полностью регенерированный поток прогоняется ещё через фи­льтр 12 на котором задерживаются продукты коррозии.

Использование двух потоков реагентов позволяет существенно сократить размеры аппаратов и улучшить экономические показатели процесса.

Естественная убыль реагента непрерывно пополняется насосом 20 из ёмкости 19.

б) ДЭА - процесс

В последние 20 лет успешно применяется наряду с МЭА. По сравнению с МЭА он имеет следующие преимущества: образует с СOS и СS₂ легко разлагаемые соединения, разрушающиеся на стадии регенерации и целесообразен для ещё более жирных газов. Упругость паров ДЭА при 40°С почти в 300 раз меньше, чем у МЭА, что существенно сокращает потери абсорбента. Насыщение ДЭА Н₂S может превышать 0,5 моль кислых газов на моль амина без опасности усиления коррозии, а для его регенерации необходимо гораздо меньший расход пара, ибо его связь с Н₂S существенно слабее. Та­ким образом, лёгкость регенерации и высокая поглотигельная способность, обусловленная не только слабой коррозионной активностью, но и более высокой исходной концентрацией (до 35 %), делают этот процесс весьма конкурентноспособным, особен­но при концентрации кислых компонентов от 10 до 25 % об.

К недостаткам процесса следует отнести мень­шую реакционную способность ДЭА по сравнению с МЭА, что обеспечивает ему меньшую эффективность при небольших концентрациях агрессивных компонентов.

Существует несколько модификаций техноло­гических установок, реализующих подобный процесс, отличающихся, в зависимости от страны изго­товителя, как производительностью, так и деталями оформления схемы.

Наиболее широкое распространение получил модифицированный процесс ДЭА - очистки, имею­щий название SNРА - ДЭА, который был разрабо­тан в конце 50-х годов во Франции. В настоящее время в мире насчитывается более 200 подобных установок (рис.59), причём, основное отличие от уста­новок МЭА сводится к отсутствию куба-регенерато­ра, испаряющего реагент.

№ 8