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Prinzip
Die Molekularsieb-Entschwefelungsanlage, auch Molekularsieb-Entsüßungsanlage genannt, ist eine Schlüsselkomponente der Erdgasreinigung bzw. -konditionierung. Molekularsiebe sind Alkalimetall-Aluminosilicat-Kristalle mit Gerüststruktur und gleichmäßiger mikroporöser Struktur. Beim Durchströmen des spurenwasserhaltigen Zufuhrgases bei Raumtemperatur durch das Molekularsiebbett werden Spurenwasser und Mercaptane adsorbiert. Dadurch wird der Wasser- und Mercaptangehalt im Zufuhrgas reduziert und die Entschwefelung erreicht. Die Adsorption an Molekularsieben umfasst Kapillarkondensation und physikalische Adsorption aufgrund von Van-der-Waals-Kräften. Aus der Kelvin-Gleichung geht hervor, dass die Kapillarkondensation mit steigender Temperatur abnimmt, während die physikalische Adsorption ein exothermer Prozess ist. Ihre Adsorption nimmt mit steigender Temperatur ab, aber mit steigendem Druck zu. Daher wird die Adsorption an Molekularsieben üblicherweise bei niedriger Temperatur und hohem Druck durchgeführt, während die Desorptionsregeneration bei hoher Temperatur und niedrigem Druck erfolgt. Unter Einwirkung von heißem, sauberem und unter niedrigem Druck stehendem Regenerationsgas gibt das Molekularsieb-Adsorptionsmittel das Adsorbat in den Mikroporen in den Regenerationsgasstrom ab, bis die Menge des Adsorbats im Adsorptionsmittel ein sehr niedriges Niveau erreicht und die Fähigkeit besitzt, Wasser und Mercaptan aus dem Zufuhrgas zu absorbieren, wodurch der Regenerations- und Recyclingprozess des Molekularsiebs realisiert wird.
Technologischer Prozess
Der Prozessablauf der Molekularsieb-Entschwefelungsanlage für Erdgas ist im Diagramm dargestellt. Die Anlage arbeitet mit drei Türmen: einem Adsorptionsturm, einem Regenerationsturm und einem Kühlturm. Nach der Abtrennung der mitgerissenen Kohlenwasserstoffflüssigkeiten im Zufuhrgasfilter gelangt das Zufuhrgas in den Molekularsieb-Entschwefelungsturm. Wasser und Mercaptan im Zufuhrgas werden vom Molekularsieb adsorbiert, wodurch die Entwässerung und Mercaptanadsorption erfolgen. Das gereinigte Gas durchläuft den Produktgas-Staubfilter zur Entfernung des Molekularsiebstaubs und wird anschließend als Produktgas exportiert.
Molekularsiebe müssen nach der Adsorption einer bestimmten Menge Wasser und Mercaptan regeneriert werden. Nach der Filtration des Produktgasstaubs wird ein Teil des Produktgases als Regenerationsgas entnommen. Nachdem das Gas im Heizofen auf 300 °C erhitzt wurde, wird der Turm durch den Molekularsieb-Entschwefelungsturm, der den Adsorptionsprozess abgeschlossen hat, schrittweise von unten nach oben auf 272 °C erhitzt. Dadurch können das am Molekularsieb adsorbierte Wasser und Mercaptan abgetrennt werden und stehen als Regenerationsgas zur Verfügung, um den Regenerationsprozess abzuschließen.
Auslegungsparameter
Maximale Förderleistung 2200 m³/h
Systembetriebsdruck 3,5~5,0 MPa.g
Systemauslegungsdruck 6,3 MPa.g
Adsorptionstemperatur 44,9℃
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