Reinigungsanlage für Schwefelwasserstoff-Brennstoffgas

Einführung

Mit der Entwicklung unserer Gesellschaft setzen wir uns für saubere Energie ein, wodurch auch die Nachfrage nach Erdgas als sauberer Energiequelle steigt. Bei der Erdgasförderung enthalten viele Gasquellen jedoch häufig Schwefelwasserstoff, der Korrosion an Anlagen und Rohrleitungen verursacht, die Umwelt verschmutzt und die menschliche Gesundheit gefährdet. Dank des wissenschaftlichen und technologischen Fortschritts und der weitverbreiteten Anwendung von Erdgasentschwefelungstechnologien konnten diese Probleme zwar gelöst werden, gleichzeitig sind aber die Kosten für die Erdgasreinigung und -aufbereitung entsprechend gestiegen.

Prinzip

Die Molekularsieb-Entschwefelungsanlage (auch Entschwefelungsanlage genannt), auch Molekularsieb-Entschwefelungsanlage genannt, ist eine Schlüsselkomponente in Erdgasreinigungs- oder Erdgasaufbereitungsprojekten.

Molekularsiebe sind Alkalimetall-Aluminosilicat-Kristalle mit einer Skelettstruktur und gleichmäßiger mikroporöser Struktur. Sie sind Adsorptionsmittel mit exzellenter Leistung, hoher Adsorptionskapazität und Selektivität. Erstens weisen die Molekularsiebstrukturen zahlreiche Kanäle mit einheitlicher Porengröße und geordnet angeordnete Poren auf. Dies bietet nicht nur eine sehr große Oberfläche, sondern verhindert auch das Eindringen von Molekülen, die größer als die Poren sind. Zweitens besitzt die Oberfläche von Molekularsieben aufgrund der Eigenschaften des Ionengitters eine hohe Polarität, wodurch sie eine hohe Adsorptionskapazität für ungesättigte, polare und polarisierbare Moleküle aufweist. Wasser und Schwefelwasserstoff sind polare Moleküle, deren Moleküldurchmesser kleiner ist als der Porendurchmesser von Molekularsieben. Wenn Rohgas, das Spuren von Wasser enthält, bei Raumtemperatur durch das Molekularsiebbett geleitet wird, werden Spuren von Wasser und Schwefelwasserstoff adsorbiert. Dadurch wird der Gehalt an Wasser und Schwefelwasserstoff im Zufuhrgas reduziert und die Entwässerung und Entschwefelung erreicht. Die Adsorption von Molekularsieben umfasst Kapillarkondensation und physikalische Adsorption aufgrund von Van-der-Waals-Kräften. Gemäß der Kelvin-Gleichung nimmt die Kapillarkondensation mit steigender Temperatur ab, während die physikalische Adsorption ein exothermer Prozess ist, dessen Adsorption mit steigender Temperatur abnimmt und mit steigendem Druck zunimmt. Daher wird die Adsorption von Molekularsieben üblicherweise bei niedriger Temperatur und hohem Druck durchgeführt, während die analytische Regeneration bei hoher Temperatur und reduziertem Druck erfolgt. Unter dem Einfluss von heißem, sauberem und unter niedrigem Druck stehendem Regenerationsgas gibt das Molekularsieb-Adsorptionsmittel das Adsorbat aus den Mikroporen in den Regenerationsgasstrom ab, bis die Adsorbatmenge im Adsorptionsmittel ein sehr niedriges Niveau erreicht. Es besitzt zudem die Fähigkeit, Wasser und Schwefelwasserstoff aus dem Zufuhrgas zu adsorbieren, wodurch die Regeneration und das Recycling des Siebs ermöglicht werden.

Technologischer Prozess

Der Prozessablauf ist im Diagramm dargestellt. Die Anlage arbeitet mit einem Drei-Turm-Verfahren: einem Adsorptionsturm, einem Regenerationsturm und einem Kühlturm. Beim Eintritt in die Anlage wird die Temperatur des Zufuhrgases in der Vorkühleinheit gesenkt. Anschließend wird das freie Wasser im Koaleszenzabscheider entfernt, bevor das Gas in die Molekularsieb-Entschwefelungstürme A-801, A-802 und A-803 eintritt. Dort werden Wasser und Schwefelwasserstoff im Zufuhrgas an den Molekularsieben adsorbiert, wodurch die Entwässerung und Schwefelwasserstoff-Adsorption erfolgen. Das gereinigte Gas durchläuft den Produktgas-Staubfilter, um den Molekularsiebstaub zu entfernen, und wird als Produktgas exportiert.

Das Molekularsieb muss nach der Adsorption einer bestimmten Menge Wasser und Schwefelwasserstoff regeneriert werden. Ein Teil des Produktgases wird nach der Staubfiltration als Regenerationsgas abgeleitet. Nachdem das Gas im Heizofen auf 270 °C erhitzt wurde, wird der Turm, der den Adsorptionsprozess abgeschlossen hat, schrittweise von oben nach unten auf 270 °C erhitzt. Dadurch werden das am Molekularsieb adsorbierte Wasser und der Schwefelwasserstoff gelöst und stehen als Regenerationsgas zur Verfügung, wodurch der Regenerationsprozess abgeschlossen wird.

Das angereicherte Regenerationsgas gelangt nach Verlassen des Regenerationsturms in den Regenerationsgaskondensator, wo es auf etwa 50 °C abgekühlt wird. Anschließend wird das Gas dem Fackelverteiler zugeführt.

Der Molekularsiebturm muss nach der Regeneration gekühlt werden. Um die Wärmeenergie vollständig zurückzugewinnen und zu nutzen, wird das Regenerationsgas zunächst als Kaltblasgas verwendet. Der Turm wird dabei von oben nach unten durch den regenerierten Molekularsieb-Entschwefelungsturm auf etwa 50 °C abgekühlt. Gleichzeitig erfolgt eine Eigenvorwärmung. Nachdem das Kaltblasgas den Kühlturm verlassen hat, wird es im Regenerationsgas-Heizofen erhitzt und dient anschließend als mageres Regenerationsgas zur Regeneration des Molekularsieb-Entschwefelungsturms. Die Anlage schaltet alle 8 Stunden um.

Auslegungsparameter