Свойства адсорбентов

К адсорбентам предъявляются следующие требования:

1. Высокая стабильность - способность сохранять достаточно высокую активность после многократной регенерации

2. Высокая механическая прочность на сжатие и истирание. Адсорбен­ты не должны крошиться и разбухать при насыщении водой. В про­тивном случае происходит резкое увеличение перепада давления в системе

3. Адсорбенты должны обладать не только высокой поглощающей способностью, но и иметь большую скорость адсорбции. Это позволяет пропускать газ с высокой скоростью и, следовательно, использовать небольшие, компактные установки

4. Адсорбенты должны быть дешевыми и недефицитными

В последние годы наиболее широкое применение находят синтетиче­ские цеолиты или молекулярные сита. Поры цеолитов - это сферические по­лости диаметром ~ 11,4 - 11,9 ангстрем, соединенные друг с другом узкими отверстиями, которые принято называть окнами. Основное различие между цеолитами А и X заключается в размерах этих окон.

В поры цеолитов проникают только те молекулы, диаметр которых меньше диаметра окон. Таким образом, цеолиты как бы отсеивают молекулы различных размеров. Для осушки используют цеолиты типа А в калиевой и натриевой форме. Они избирательно адсорбирую воду, а молекулы газов в полости цеолитов не проникают.

Влажный газ после редуктора подается наверх десорбера. Осушенный газ снизу адсорбера выводится в систему назначения. Продолжительность работы адсорбера определяется по "проскоку влаги" (резкое возрастание точ­ки росы выходящего газа). Переключаются на другой адсорбер, а в первом адсорбере начинают регенерацию адсорбента.

По данной схеме газ для регенерации адсорбента отбирается от главно­го потока влажного газа до редукционного клапана, вследствие чего поддер­живается достаточное давление для движения регенерирующего газа через подогреватель, адсорбер, холодильник и сепаратор, после чего этот газ воз­вращается в линию влажного газа.

После завершения регенерации, что обнаруживается по повышению температуры выходящего газа приблизительно до температуры поступающе­го газа, подачу водяного пара в нагреватель прекращают и от газа отбирают небольшой поток для охлаждения регенерированного адсорбента.

Во время осушки газа скорость самая высокая, поэтому газ пропускают сверху, чтобы предотвратить взрыхление слоя.

При регенерации газ движется восходящим потоком до полной регене­рации нижних зон слоя, т.к. именно в этих зонах происходит последний кон­такт адсорбента с осушаемым газом.

В период охлаждения снова применяется нисходящий поток газа, что­бы выделяющаяся из охлаждающего газа вода находилась в верхней зоне слоя. Это предотвращает повторное испарение её в осушенный газовый по­ток, выходящий из адсорбера.

Полный цикл процесса осушки составляет 17-28 ч. При насыщении адсорбента наблюдается "проскок" в.п., сопровождаю­щийся резким повышением точки росы осушенного газа.

Адсорбционная емкость адсорбентов постепенно снижается и, в конце концов, адсорбент необходимо заменить свежим.

Чем выше температура регенерации, тем дольше поддерживается адсорбционная емкость адсорбента, однако, при этом существует опасность разрушения пористой структуры (спекания) адсорбента.

Наконец, для более полного удаления влаги из адсорбента регенерацию следует вести сухим газом.

9. Классификация газов по содержанию кислых примесей. Технологическая схема очистки газов моноэтаноламином.

Попутные и некоторые природные газы содержат H₂S и CO₂. При химической переработке таких газов H₂S отравляет катализаторы. Кроме того, H₂S и CO₂ вызывают коррозию оборудования, трубопроводов и арматуры в присутствии воды. Поэтому газы, содержащие кислые компоненты, подвергают очистке перед переработкой или перед подачей потребителю.

Согласно общепринятой классификации газы делятся на:

1.Слабосернистые – с содержанием сероводорода и тиоловой серы менее 20 и 36 мг/м³ соответственно, которые не подвергаются специальной сероочистке.

2.Сернистые – содержащие сероводород и тиоловую серу более 20 и 36 мг/м³ соответственно

а)малосернистые – утилизация сероводорода из газов регенерации не производится (экономич. нецелесообразно). Кислые газы регенерации сжигаются на факелах.

б)сернистые – строительство установок получения газовой серы экономически целесообразно

в)высокосернистые – при переработке которых сера дает прибыль, окупающая все затраты на очистку газа и даже более.

Очистка газов жидкими поглотителями

Из всех способов выделения H2S и CO2 моноэтаноламиновый способ находит наиболее широкое применение.

Преимущества его в следующем:

1. Установки МЭА-очистки компактны и их легко автоматизировать

2. Достигается при сравнительно благоприятных показателях необходимая глубина очистки от H2S (не более 0,02 г/м3 газа)

3. Этот способ можно применять при высоком давлении (5 МПа и выше), под которым газ поступает из месторождения в магистральный газопровод.

Недостатками МЭА-очистки являются:

1. В присутствии некоторых примесей, например, сероуглерода (CS2) и сероокиси углерода (COS) МЭА разлагается.

2. При наличии в газе небольшого количества О2 протекает необратимая реакция МЭА с H2S с образованием тиосульфитов.

3. Сравнительно большой расход водяного пара

Основные параметры процесса:

1. Давление (чем выше, тем лучше)

2. Температура 25-400С (чем ниже, тем лучше)

3. Концентрация растворов амина обычно колеблется в пределах 15-20%. При концентрации ниже 15% снижается коррозия стальной аппаратуры, однако, в этом случае необходимо повышать количество циркулирующего раствора. При концентрации выше 20% казалось бы можно существенно снизить количество циркулирующего раствора. Но оказывается, что абсорбция малым количеством раствора одного и того же количества газа приводит к повышению температуры за счет выделяющегося тепла реакции. При этом возрастает упругость паров кислого газа над раствором и, следовательно, уменьшается глубина извлечения. При увеличении концентрации выше 30% резко возрастает коррозия оборудования.

4. Количество циркулирующего раствора 1,5-5 л/м3 газа (чем больше содержание кислых компонентов в исходном газе, тем выше количество циркулирующего раствора)

5. Число тарелок в абсорбере до 24 (в десорбере до 20) (с увеличением числа тарелок требуемая глубина очистки достигается при меньшем количестве циркулирующего раствора МЭА).