Unidad de purificación de gas combustible de sulfuro de hidrógeno

Introducción

Con el desarrollo de nuestra sociedad, promovemos las energías limpias, por lo que la demanda de gas natural como fuente de energía limpia también está aumentando. Sin embargo, durante la explotación del gas natural, muchos pozos suelen contener sulfuro de hidrógeno, lo que provoca corrosión en equipos y tuberías, contaminación ambiental y pone en peligro la salud humana. Gracias al desarrollo de la ciencia y la tecnología, el uso generalizado de la tecnología de desulfuración del gas natural ha solucionado estos problemas, pero, al mismo tiempo, el costo de la purificación y el tratamiento del gas natural ha aumentado considerablemente.

Principio

El sistema de desulfuración mediante tamices moleculares (también llamado sistema de desulfuración), también conocido como sistema de endulzamiento con tamices moleculares, es un dispositivo clave en los proyectos de purificación o acondicionamiento de gas natural.

El tamiz molecular es un cristal de aluminosilicato de metal alcalino con una estructura esquelética y una microporosidad uniforme. Es un adsorbente con un rendimiento excelente, alta capacidad de adsorción y selectividad. En primer lugar, la estructura del tamiz molecular presenta numerosos canales con poros de tamaño uniforme y orificios ordenados, lo que proporciona una gran superficie y limita la entrada de moléculas de mayor tamaño. En segundo lugar, la superficie del tamiz molecular posee una alta polaridad debido a las características de su red iónica, lo que le confiere una elevada capacidad de adsorción para moléculas insaturadas, polares y polarizables. El agua y el sulfuro de hidrógeno son moléculas polares, cuyo diámetro molecular es menor que el diámetro de los poros del tamiz. Cuando el gas natural que contiene trazas de agua pasa a través del lecho de tamiz molecular a temperatura ambiente, absorbe el agua y el sulfuro de hidrógeno, reduciendo así su contenido y logrando la deshidratación y desulfuración. El proceso de adsorción del tamiz molecular incluye la condensación capilar y la adsorción física causada por la fuerza de van der Waals. Según la ecuación de Kelvin, la condensación capilar disminuye con el aumento de la temperatura, mientras que la adsorción física es un proceso exotérmico, y su adsorción disminuye con el aumento de la temperatura y aumenta con el aumento de la presión. Por lo tanto, el proceso de adsorción del tamiz molecular se suele llevar a cabo a baja temperatura y alta presión, mientras que la regeneración analítica se lleva a cabo a alta temperatura y presión reducida. Bajo la acción de un gas de regeneración limpio, a alta temperatura y baja presión, el adsorbente de tamiz molecular libera el adsorbato en el microporo al flujo de gas de regeneración hasta que la cantidad de adsorbato en el adsorbente alcanza un nivel muy bajo. También tiene la capacidad de adsorber agua y sulfuro de hidrógeno del gas de alimentación, lo que permite el proceso de regeneración y reciclaje del tamiz.

Proceso tecnológico

El diagrama muestra el flujo del proceso. La unidad utiliza un proceso de tres torres: una para adsorción, otra para regeneración y otra para enfriamiento. Cuando el gas de alimentación ingresa a la unidad, su temperatura se reduce mediante la unidad de preenfriamiento. A continuación, el separador de coalescencia elimina el agua libre y el gas ingresa a las torres de desulfuración de tamiz molecular a-801, a-802 y a-803. El agua y el sulfuro de hidrógeno presentes en el gas de alimentación son adsorbidos por el tamiz molecular para llevar a cabo el proceso de deshidratación y adsorción de sulfuro de hidrógeno. El gas purificado, tras la deshidratación y la eliminación de sulfuro de hidrógeno, ingresa al filtro de polvo del gas producto para eliminar el polvo del tamiz molecular y se exporta como gas producto.

El tamiz molecular necesita regeneración después de adsorber una cierta cantidad de agua y sulfuro de hidrógeno. Parte del gas producto se extrae después de la filtración de polvo como gas de regeneración. Después de calentar el gas a 270 ℃ en el horno de calentamiento, la torre se calienta gradualmente a 270 ℃ de arriba a abajo a través de la torre de desulfuración de tamiz molecular que ha completado el proceso de adsorción, de modo que el agua y el sulfuro de hidrógeno adsorbidos en el tamiz molecular se disuelvan para convertirse en un gas de regeneración rico y completar el proceso de regeneración.

El gas de regeneración enriquecido, tras salir de la torre de regeneración, entra en el condensador de gas de regeneración para enfriarse a unos 50 ℃, y luego se enfría y se suministra al colector de la antorcha.

Tras la regeneración, la torre de tamiz molecular necesita refrigeración. Para recuperar y aprovechar al máximo la energía térmica, el gas de regeneración se utiliza primero como gas de soplado frío, enfriando la torre hasta aproximadamente 50 °C de arriba abajo. Al mismo tiempo, se precalienta. Una vez que el gas de soplado frío sale de la torre de refrigeración, entra en el horno de calentamiento del gas de regeneración y, posteriormente, regenera la torre de tamiz molecular como gas de regeneración pobre. El sistema se activa cada 8 horas.

Parámetro de diseño