Unità di purificazione del gas combustibile a base di solfuro di idrogeno

Introduzione

Con lo sviluppo della nostra società, promuoviamo sempre più le energie pulite, e di conseguenza aumenta anche la domanda di gas naturale come fonte energetica pulita. Tuttavia, durante l'estrazione del gas naturale, molti pozzi contengono spesso acido solfidrico, che può causare la corrosione di attrezzature e condutture, inquinare l'ambiente e mettere a rischio la salute umana. Grazie ai progressi scientifici e tecnologici, l'ampio utilizzo della tecnologia di desolforazione del gas naturale ha risolto questi problemi, ma allo stesso tempo i costi di purificazione e trattamento del gas naturale sono aumentati di conseguenza.

Principio

L'unità di desolforazione a setaccio molecolare (o skid di desolforazione) è un dispositivo chiave nei progetti di purificazione o condizionamento del gas naturale.

Il setaccio molecolare è un cristallo di alluminosilicato di metallo alcalino con struttura scheletrica e microporosa uniforme. È un adsorbente con prestazioni eccellenti, elevata capacità di adsorbimento e selettività. In primo luogo, la struttura del setaccio molecolare presenta numerosi canali con dimensioni dei pori uniformi e fori ordinatamente disposti, che non solo forniscono un'ampia superficie, ma limitano anche l'ingresso di molecole più grandi dei fori; in secondo luogo, la superficie del setaccio molecolare ha un'elevata polarità grazie alle caratteristiche del reticolo ionico, quindi ha un'elevata capacità di adsorbimento per molecole insature, molecole polari e molecole polarizzabili. L'acqua e il solfuro di idrogeno sono molecole polari e il loro diametro molecolare è inferiore al diametro dei pori del setaccio molecolare. Quando il gas grezzo contenente tracce di acqua attraversa il letto di setaccio molecolare a temperatura ambiente, l'acqua e il solfuro di idrogeno vengono assorbiti, riducendo così il contenuto di acqua e solfuro di idrogeno nel gas di alimentazione e realizzando l'obiettivo di disidratazione e desolforazione. Il processo di adsorbimento del setaccio molecolare comprende la condensazione capillare e l'adsorbimento fisico causato dalle forze di van der Waals. Secondo l'equazione di Kelvin, la condensazione capillare diminuisce con l'aumento della temperatura, mentre l'adsorbimento fisico è un processo esotermico, e la sua efficacia diminuisce con l'aumento della temperatura e aumenta con l'aumento della pressione. Pertanto, il processo di adsorbimento del setaccio molecolare viene solitamente effettuato a bassa temperatura e alta pressione, mentre la rigenerazione analitica viene effettuata ad alta temperatura e pressione ridotta. Sotto l'azione di un gas di rigenerazione pulito, ad alta temperatura e bassa pressione, l'adsorbente a setaccio molecolare rilascia l'adsorbato presente nei micropori nel flusso di gas di rigenerazione fino a quando la quantità di adsorbato nell'adsorbente raggiunge un livello molto basso. Ha inoltre la capacità di adsorbire acqua e acido solfidrico dal gas di alimentazione, realizzando così il processo di rigenerazione e riciclo del setaccio.

Processo tecnologico

Il flusso di processo è illustrato nel diagramma. L'unità adotta un processo a tre torri: una torre per l'adsorbimento, una torre per la rigenerazione e una torre per il raffreddamento. Quando il gas di alimentazione entra nell'unità, la sua temperatura viene ridotta dall'unità di preraffreddamento, quindi l'acqua libera viene rimossa dal separatore a coalescenza e successivamente entra nelle torri di desolforazione a setaccio molecolare a-801, a-802 e a-803. L'acqua e il solfuro di idrogeno presenti nel gas di alimentazione vengono adsorbiti dal setaccio molecolare per realizzare il processo di disidratazione e adsorbimento del solfuro di idrogeno. Il gas purificato dopo la disidratazione e la rimozione del solfuro di idrogeno entra nel filtro antipolvere del gas di prodotto per rimuovere le polveri del setaccio molecolare e viene esportato come gas di prodotto.

Il setaccio molecolare necessita di rigenerazione dopo aver adsorbito una certa quantità di acqua e acido solfidrico. Parte del gas prodotto, dopo la filtrazione delle polveri, viene prelevata come gas di rigenerazione. Dopo che il gas è stato riscaldato a 270 °C nel forno di riscaldamento, la torre viene gradualmente riscaldata a 270 °C dall'alto verso il basso attraverso la torre di desolforazione a setaccio molecolare che ha completato il processo di adsorbimento, in modo che l'acqua e l'acido solfidrico adsorbiti sul setaccio molecolare possano essere disciolti per formare un gas di rigenerazione ricco e completare il processo di rigenerazione.

Il gas di rigenerazione ricco di ossigeno, dopo aver lasciato la torre di rigenerazione, entra nel condensatore del gas di rigenerazione per essere raffreddato a circa 50 ℃, quindi raffreddato e inviato al collettore di torcia.

La torre a setaccio molecolare deve essere raffreddata dopo la rigenerazione. Per recuperare e utilizzare completamente l'energia termica, il gas di rigenerazione viene prima utilizzato come gas di soffiaggio a freddo e la torre viene raffreddata a circa 50 °C dall'alto verso il basso attraverso la torre di desolforazione a setaccio molecolare che ha completato il processo di rigenerazione. Allo stesso tempo, viene preriscaldata. Dopo che il gas di soffiaggio a freddo esce dalla torre di raffreddamento, entra nel forno di riscaldamento del gas di rigenerazione per essere riscaldato e quindi rigenera la torre di desolforazione a setaccio molecolare come gas di rigenerazione impoverito. Il dispositivo commuta ogni 8 ore.

Parametro di progettazione