Vesiniksulfiidi kütusegaasi puhastusseade

Sissejuhatus

Meie ühiskonna arenguga propageerime puhast energiat, seega kasvab ka nõudlus maagaasi kui puhta energia järele. Maagaasi kaevandamise protsessis sisaldavad paljud gaasipuuraugud aga sageli vesiniksulfiidi, mis põhjustab seadmete ja torustike korrosiooni, saastab keskkonda ja ohustab inimeste tervist. Teaduse ja tehnoloogia arenguga on maagaasi väävlitustamise tehnoloogia laialdane kasutamine need probleemid lahendanud, kuid samal ajal on vastavalt suurenenud maagaasi puhastamise ja töötlemise kulud.

Põhimõte

Molekulaarsõela desulfureerimisjalad (nimetatakse ka desulfureerimiseks), mida nimetatakse ka molekulaarsõela magustamisjaladeks, on maagaasi puhastamise või maagaasi konditsioneerimise projekti võtmeseade.

Molekulaarsõel on leelismetalli alumiiniumsilikaatkristall, millel on karkassstruktuur ja ühtlane mikropoorne struktuur. See on suurepärase jõudluse, kõrge adsorptsioonivõime ja adsorptsiooni selektiivsusega adsorbent. Esiteks on molekulaarsõela struktuuris palju ühtlase poorisuurusega kanaleid ja korralikult paigutatud auke, mis mitte ainult ei taga väga suurt pinda, vaid piirab ka aukudest suuremate molekulide sisenemist; teiseks on molekulaarsõela pinnal ioonvõre omaduste tõttu kõrge polaarsus, seega on sellel kõrge adsorptsioonivõime küllastumata molekulide, polaarsete molekulide ja polariseeruvate molekulide jaoks. Vesi ja vesiniksulfiid on polaarsed molekulid ning molekuli läbimõõt on väiksem kui molekulaarsõela pooride läbimõõt. Kui jälgi sisaldav toorgaas läbib toatemperatuuril molekulaarsõela kihti, imenduvad jäljed ja vesiniksulfiid. Seega väheneb vee ja vesiniksulfiidi sisaldus toitegaasis ning dehüdratsiooni ja väävlitustamise eesmärk realiseerub. Molekulaarsõela adsorptsiooniprotsess hõlmab kapillaarset kondensatsiooni ja van der Waalsi jõu poolt põhjustatud füüsikalist adsorptsiooni. Kelvini võrrandi kohaselt väheneb kapillaarne kondensatsioon temperatuuri tõustes, samas kui füüsikaline adsorptsioon on eksotermiline protsess ja selle adsorptsioon väheneb temperatuuri tõustes ja suureneb rõhu tõustes; seetõttu viiakse molekulaarsõela adsorptsiooniprotsess tavaliselt läbi madalal temperatuuril ja kõrgel rõhul, analüütiline regenereerimine aga kõrgel temperatuuril ja alandatud rõhul. Kõrge temperatuuri, puhta ja madala rõhu regeneratsioonigaasi toimel vabastab molekulaarsõela adsorbent mikropoorides oleva adsorbaadi regeneratsioonigaasi voolu, kuni adsorbaadi hulk adsorbendis langeb väga madalale tasemele. Samuti on sellel võime adsorbeerida vett ja vesiniksulfiidi toitegaasist, teostades sõela regenereerimis- ja ringlusprotsessi.

Tehnoloogiline protsess

Protsessi voog on näidatud diagrammil. Seade kasutab kolme torni protsessi: ühte adsorptsioonitorni, ühte regeneratsioonitorni ja ühte jahutamise torni. Kui seadmesse siseneb toitegaas, alandatakse eeljahutusseadme abil toitegaasi temperatuuri, seejärel eemaldatakse koalestsentsseparaatori abil vaba vesi ja see siseneb molekulaarsõela desulfureerimistornidesse A-801, A-802 ja A-803. Toitegaasis olev vesi ja vesiniksulfiid adsorbeeritakse molekulaarsõela abil, et teostada dehüdratsiooni ja vesiniksulfiidi adsorptsiooniprotsess. Dehüdratsiooniks ja vesiniksulfiidi eemaldamiseks mõeldud puhastatud gaas siseneb molekulaarsõela tolmu eemaldamiseks tootegaasi tolmufiltrisse ja eksporditakse tootegaasina.

Molekulaarsõel vajab regenereerimist pärast teatud koguse vee ja vesiniksulfiidi adsorbeerimist. Osa tootegaasist juhitakse pärast tolmu filtreerimist tootegaasist regenereerimisgaasina välja. Pärast gaasi kuumutamist kuumutusahjus temperatuurini 270 ℃ kuumutatakse torni järk-järgult temperatuurini 270 ℃ läbi adsorptsiooniprotsessi lõpetanud molekulaarsõela desulfureerimistorni ülalt alla, et molekulaarsõelale adsorbeerunud vesi ja vesiniksulfiid saaksid lahutatud rikkaks regenereerimisgaasiks ja regenereerimisprotsess lõpule viia.

Pärast regeneratsioonitornist lahkumist siseneb rikas regeneratsioonigaas regeneratsioonigaasi kondensaatorisse, kus see jahutatakse temperatuurini umbes 50 ℃, ning gaas jahutatakse ja suunatakse põleti kollektorisse.

Molekulaarsõelatorn tuleb pärast regenereerimist jahutada. Soojusenergia täielikuks taaskasutamiseks ja kasutamiseks kasutatakse regenereerimisgaasi esmalt külma puhumisgaasina ning torn jahutatakse regenereerimisprotsessi lõpetanud molekulaarsõela desulfureerimistorni kaudu ülevalt alla umbes 50 ℃-ni. Samal ajal eelsoojendatakse seda ennast. Pärast külma puhumisgaasi väljumist jahutustornist siseneb see kuumutamiseks regenereerimisgaasi kütteahju ja seejärel regenereerib molekulaarsõela desulfureerimistorni lahja regenereerimisgaasina. Seade lülitub iga 8 tunni järel sisse.

Projekteerimisparameeter