 |
Глава 7. Очистка газов от сероводорода и сероорганических соединений
|
|
|
|
Сероводород (H2S) и сероорганические соединения (СОС) обра- зуются при переработке газов, вызывают отравление катализаторов, ухудшение качества продукции, коррозию аппаратуры и загрязнение атмосферы.
В состав органической серы чаще всего входят сероуглерод (СS2),
сероокись углерода (СОS), тиофен, меркаптаны и сульфиды.
Проведение глубокой очистки от H2S и СОС рекомендуется на возможно более ранней стадии обработки газа. Выбор способа очистки обусловлен составом и свойствами газов, требованиями к степени очистки.
Очистка газов от H2S и СОС осуществляется в двух направлени-
ях:
1. Санитарная очистка отходящих производственных и вентиля-
ционных газов.
2. Очистка природных, коксовых и других промышленных газов, используемых в качестве сырья для синтеза, а также газов, образую- щихся на разных ступенях технологической нитки химических и неф- техимических производств. В этом случае решаются параллельно две задачи. С одной стороны, яд для каталитических процессов - H2S вы- водится из схемы и, как правило, перерабатывается в товарные продук- ты: серу, сернистый ангидрид, серную кислоту. С другой стороны, удаление H2S и СОС снижает или даже ликвидирует выброс в атмо- сферу диоксида серы, образующегося на окислительных стадиях хими- ческого процесса.
Все горючие газы, содержащие H2S, должны подвергаться очист- ке от него. К таким газам, кроме природного и коксового, относятся все газы нефтепереработки (крекинга, риформинга, гидроочистки и т.д.), генераторный, сланцепереработки.
При выборе метода очистки от H2S нужно всегда иметь в виду присутствие в газе другого “кислого” компонента - диоксиду углерода (СО2). С технико-экономической точки зрения удалять СО2 частично или полностью не всегда целесообразно. Но тогда поглотитель H2S должен обладать высокой избирательностью сорбции основного целе- вого компонента (H2S) в присутствии СО2.
|
|
|
Требования к степени очистки от H2S - разные, в зависимости от назначения газа. Для природного и других газов, предназначенных для
транспорта по магистральным газопроводам и для бытовых целей пре- дельно допустимое содержание H2S составляет 0,02 г/м3, в газе для производства обычной мартеновской стали допускается 2-3 г/м3, а для химического синтеза, в зависимости от процесса, от 1 до 50 мг/м3.
ПДК рабочей зоны 10 мг/м3. Максимальная разовая и среднесу- точная ПДК в атмосферном воздухе равны 0,008 мг/м3.
H2S, уловленный из газов, в зависимости от метода очистки, вы- деляется в виде элементарной серы или концентрированного газа, ко- торый каталитически перерабатывается в серную кислоту и элементар- ную серу. По технико-экономическим соображениям H2S более целе- сообразно перерабатывать в элементарную серу (ЭС), которая является дефицитным продуктом, примерно одну треть которого получают именно из газа (газовая сера).
Одним из основных методов сероочистки газов, который был описан ранее применительно к технологии очистки газов от диоксида углерода, является этаноламиновый метод. В равной степени, как ука- зывалось, этот метод решает задачу очистки газов от сернистых соеди- нений.
ФИЗИЧЕСКАЯ АБСОРБЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИМИ РАСТВОРИТЕЛЯМИ
Как было указано ранее, процессы очистки от “кислых” газов, ос- нованные на абсорбции хемосорбентами, и в первую очередь раство- рами МЭА, имеют принципиальный недостаток, заключающийся в том, что расход тепла на отпарку увеличивается с повышением кон- центрации “кислых” газов. Растворимость СО2 и Н2S в этих растворах с ростом парциального давления обычно возрастает медленнее.
В современных схемах синтеза аммиака и ряде других схем газ поступает на очистку под давлением до 2,94 МПа (30 кгс/см2). В этих условиях эффективны процессы физической абсорбции органическими растворителями, что позволяет проводить их регенерацию без нагрева путем только снижения парциального давления кислых газов.
|
|
|
«Флюор» - процесс
Фирма “Флюор” разработала промышленный процесс, основан- ный на применении органических растворителей, имеющих в области высоких температур весьма низкое давление пара. В качестве абсор- бентов применяют пропиленкарбонат (запатентованы также триацетат глицерина, бутоксидиэтиленгликольацетат и метокситриэтиленгли- кольацетат).
Основное преимущество «Флюор» - процесса заключается в том, что десорбция кислых газов происходит только за счет снижения дав- ления, поэтому энергия расходуется в основном только на перекачива- ние абсорбента. Такой способ десорбции может быть осуществлен лишь при достаточно высоком давлении кислых газов в очищаемом газе. Так, при очистке газа, содержащего только СО2, процесс эконо- мичен при парциальном давлении СО2 в исходном газе, превышающем
3,92.105-6,86.105 Па (4-7 кгс/см2). При очистке от Н2S, а также при со-
вместной очистке от СО2 и Н2S «Флюор» - процесс экономичен и при более низких парциальных давлениях.
Технологическая схема процесса по существу не отличается от схемы водной очистки газов от диоксида углерода.
Процесс «Пуризол»
Другим способом физической абсорбции СО2 и Н2S является про- цесс «Пуризол», принципиально не отличающийся от «Флюор» – про- цесса. В качестве абсорбента используется N-метилпирролидон (NMP)
- растворитель, нашедший широкое применение для выделения ацети- лена из газов окислительного пиролиза метана.
NMP является хорошим абсорбентом при очистке газов от мер- каптанов благодаря высокой поглотительной способности и одновре- менной возможности легкой регенерации (вследствие более резкой за- висимости растворимости меркаптанов от температуры).
NMP можно применять для избирательной очистки газов от H2S, т.к. его растворимость в данном абсорбенте существенно отличается от растворимости СО2.
К другим преимуществам NМР следует отнести полное отсутст- вие агрессивных свойств, нетоксичность и легкую биологическую раз- лагаемость (в случае попадания в сточные воды).
|
|
|
Недостатком процесса, как и всех процессов физической абсорб- ции, является то, что при высоком давлении газа в раствор переходят большие количества углеводородных компонентов (метан и пр.), что неизбежно влияет на растворимость H2S и СО2.
В процессе «Пуризол» и других аналогичных процессах часть
раствора непрерывно отводят на ректификацию вместе с промывными водами, образующимися при промывке отходящих газовых потоков водой с целью снижения потерь растворителя. Для уменьшения расхо- да тепла на ректификацию и потерь растворителя, очищаемый газ под- вергают предварительной осушке в том же абсорбере.
Процесс «Селексол»
В качестве абсорбента применяют диметиловый эфир полиэти- ленгликоля. Для абсорбента характерна высокая селективность при из-
влечении H2S (растворимость Н2S в 7 раз выше растворимости СО2). Поглотительная способность растворителя по отношению к органиче- ским сернистым соединениям тоже велика.
Процесс «Сульфинол»
Разработан для очистки природных и нефтяных газов от H2S и СО2. Процесс отличается применением смешанного поглотителя суль- финол, состоящего из алканоламина (в частности диизопропанолами- на) и сульфолана (тетрагидротиофендиоксида).
Важным преимуществом процесса является возможность пере- ключения на данный поглотитель действующих установок аминовой очистки.
Схема процесса принципиально совпадает с обычной схемой очи- стки растворами аминов.
Преимуществом процесса является уменьшение интенсивности циркуляции и расхода тепла по сравнению с обычными процессами очистки аминами. Кроме того, сульфинол одновременно с H2S и СО2 удаляет низшие меркаптаны и сероокись углерода, содержащиеся во многих природных газах.
Скорость коррозии даже в узлах с наиболее тяжелыми условиями не превышает 0,025 мм в год. Вспенивание поглотителя в абсорбере и регенераторе полностью отсутствует. Тепловая нагрузка при очистке процессом сульфинол меньше, чем при этаноламиновой очистке.
|
|
|
