Очистка природного газа аминами

Образование термостойких солей в аминовых растворах очистки природных газов

Хасанов, А. С. Образование термостойких солей в аминовых растворах очистки природных газов / А. С. Хасанов, М. О. Сатторов, А. А. Ямалетдинова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 2 (82). — С. 223-225. — URL: https://moluch.ru/archive/82/14945/ (дата обращения: 19.08.2023).

Очистка газов аминами растворами от кислых компонентов (СО2 и H2S) является типичным процессом хемосорбции, широко распространенным в настоящее время в нефтегазовой промышленности по причине того, что аминные растворы обладают хорошей поглотительной способностью. Сегодня узбекским нефтегазовым предприятиям, использующим этот метод очистки, необходимы новые эффективные способы решения проблем, связанных с эксплуатацией аминных установок, таких, как потери амина при уносе, коррозийный износ оборудования. вспенивание рабочих растворов, загрязнение продуктами деградации и т. д. Устранение этих негативных факторов является первостепенной задачей, так как они непосредственно влияют на производительность аминной системы и качество продукции.

В ходе очистки газов протекают реакции с образованием побочных соединений (формамидов, аминокислот, оксазолидонов, мочевины, диаминов), в аминный раствор попадают примеси, например тяжелые углеводороды и сульфид железа, которые оказывают негативное влияние на ведение процесса, например, повышают вспениваемость растворов, увеличивают скорость коррозии.

Газы, подвергаемые очистке растворами этаноламинов, могут содержать большое количество различных примесей, необратимо реагирующих с аминами: сернистых соединений, карбоновых кислот и др. Со всеми этими соединениями амины образуют термостойкие соли (ТСС) — любые ионные соединения, которые не могут быть выведены из аминного раствора нагреванием (например, в регенераторе или десорбционном устройстве). Данные соли не ограничиваются только соединениями, возникающими в результате реакций с загрязняющими примесями, накапливающимися в контакторе. Это также соли, возникающие при введении «нейтрализаторов» и других специальных добавок, а также солей, проникающих в амин в результате утечки охлаждающей воды и т. п.

Читайте также:  Изучение природного комплекса своей местности

Научной новизной в данной работе является исследование и анализ кубового остатка абсорбера кислого газа узла подготовки газового сырья ШГХК — насыщенного раствора ДЭА на предмет присутствия в нем термостойких солей.

Когда катионом соли является протонированный (связанный) амин, соли носят название термостойких аминных солей (ТСАС). Обычно соли, в которых катионную часть составляет не протонированный амин, а натрий или калий, не принимаются во внимание, что ведет к неправильной оценке состава раствора. Исследования химических лабораторий показали, что независимо от природы катиона любой вид термостойких солей оказывают одинаковое влияние, повышая уровень коррозии. Считается, что между негативно заряженными анионами и ионом сульфида происходит своего рода борьба за ионное железо в пассивационном слое, при этом анионы формируют стабильные комплексы соединений.

Термостойкие соли обычно получают название по аниону ионной пары, например, ацетаты, сульфаты, тиоцианаты, бутираты, оксалаты, хлориды, фосфаты и т. п. Данные соли носят название термостойких, потому что не выводятся из раствора и не покидают «связанный» амин после прохождения раствором регенератора. Каждый моль ТСС блокирует моль амина, препятствуя очистке от кислых газов. Все это уменьшает эффективность работы системы и может привести к усложнению условий аминной циркуляции, большему использованию пара в ребойлере аминной десорбции, низкому выведению серы из питательного или рабочего раствора газа, пониженной производительности.

Известны следующие способы накопления термостойких солей в алканоламинных системах:

1) реакция цианистого водорода и/или нитрила (продукты — формат, ацетат, тиоцианид);

2) окисление H2S (сульфат, тиосульфат);

3) абсорбция или добавление крепкого кислого аниона (хлорид, сульфат, фосфат);

4) окисление и распад этанола амина (формат, оксалат, ацетат);

5) гидролиз СО, катализированного металлами (формат).

Очень маленькая концентрация первичных реагентов в обработке газа приводит к постепенному образованию термостойких солей.

Читайте также:  Особенности западной сибири природные зоны

Известно, что анионы многих термостойких солей входят в соединения с железом. Эти соединения получаются в результате реакций:

Анионы, как тиоцианид, формат и ацетат, анионы обычных аминных термостойких солей формируют соединения с железом. Эти соединения потом вызывают растворение сульфида железа, что приводит к большему образованию ионов железа.

Термостойкие соли и продукты распада способствуют тому, что карбонат и сульфид железа становятся примерно в 30 раз более растворимы в ненасыщенной среде аминной системы. Когда амин попадает обратно в контактор и «собирает» СО2 и H2S, карбонат железа и сульфид железа осаждаются, оставляя ТСС и продукты распада свободными. Эти свободные соединения попадают обратно в ненасыщенный раствор, в котором они «вытягивают» железо. Этот процесс может повторятся снова и снова, вызывая сильную коррозию в ненасыщенном растворе, что приводит к нестабильной работе всей системы.

Для определения состава ТСС был проведен качественный и количественный анализ кубового остатка абсорбера кислого газа — насыщенного аминового раствора в лабораторных условиях.

В таблице 1 приведены основные определенные анионы ТСС, их общее количество, которое в пересчете на аминовый 31,81 %-ный раствор составляет 0,13 %.

Источник

Абсорбционная технология. Аминовая отмывка

Во многих углеводородных газах (ПНГ, природный газ, биогаз и др.) содержится значительное количество кислых компонентов, наиболее распространенными из которых являются углекислый газ (СО2) и сероводород (H2S), но могут встречаться также сероорганические соединения — серооксид углерода (COS), сероуглерод (CS2), меркаптаны (RSH), тиофены и другие примеси. Подобные примеси являются токсичными веществами, осложняют транспортирование и переработку газа, так как снижают эффективность каталитических процессов, приводят к возникновению коррозии газопроводов и оборудования.

Одни из методов удаления кислых примесей из углеводородного газа является химическая сорбция СО2 и H2S водными растворами различных аминов, моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА) и метилдиэтаноламин (МДЭА).

Читайте также:  Природа зависит от дождя

Основная однопоточная схема абсорбционной очистки газа растворами этаноламинов

Схема однопоточной очистки газа растворами этаноламинов

Краткое описание процесса

Абсорбционная очистка газа аминами основана на том, что при взаимодействии с кислыми компонентами газа амины образуют химические соединения, легко распадающиеся на исходные компоненты при повышении температуры и снижении давления.

Для проведения процесса сырьевой газ подогревается до температуры, примерно равной температуре окружающей среды, и подается в абсорбционную колонну, в которой контактирует с раствором амина. Очищенный от кислых примесей газ затем проходит через сепаратор для отделения капельной жидкости и направляется на дальнейшую подготовку. Насыщенный раствор амина дегазируется, подогревается в рекуперативном теплообменнике и поступает в десорбер для регенерации. Регенерированный раствор амина затем охлаждается и насосами подается снова в абсорбционную колонну.

Преимущества установок аминовой очистки:

  • Обеспечивают тонкую очистку газов от сероводорода и СО2, при различных давлениях, расходах и концентрациях кислых компонентов в исходном сырье
  • Простота и надежность работы установки

К основным недостаткам процесса относятся:

  • Низкая глубина извлечения меркаптанов и некоторых других сероорганических соединений
  • Большие теплоэнергетические затраты на реализацию процесса
  • Абсорбенты и продукты взаимодействия их с примесями, содержащиеся в сыром газе, нередко обладают повышенной коррозионной активностью
  • Снижение эффективности процесса при высоком содержании тяжелых углеводородов
  • Необходимость осушки газа и утилизации кислых газов после аминовой очистки

Абсорбционная технология (аминовая отмывка) применима в широком диапазоне концентраций серосодержащих соединений и СО2. Для различных задач используются растворы МЭА, ДЭА, ТЭА, МДЭА. В ряде случаев могут использоваться и другие абсорбенты. Для сокращения эксплуатационных затрат технология может комбинироваться с мембранной и адсорбционной очисткой.

Не является публичной офертой

Получите больше информации
Отправьте запрос и наш менеджер свяжется с Вами в ближайшее время

Источник

Оцените статью