硫化水素燃料ガス精製装置

導入

社会の発展に伴い、クリーンエネルギーの推進が進むにつれ、クリーンエネルギーとしての天然ガスの需要も増加しています。しかし、天然ガス採掘の過程で、多くのガス井には硫化水素が含まれており、これが設備やパイプラインの腐食、環境汚染、そして人体への健康被害を引き起こします。科学技術の発展に伴い、天然ガス脱硫技術が広く普及し、これらの問題は解決されてきましたが、同時に、天然ガスの精製・処理コストもそれに応じて上昇しています。

原理

分子ふるい脱硫装置（脱硫装置とも呼ばれる）は、分子ふるい精製装置とも呼ばれ、天然ガスの精製または調整プロジェクトにおける重要な装置です。

分子ふるいは、骨格構造と均一な微細孔構造を持つアルカリ金属アルミノケイ酸塩結晶です。優れた性能、高い吸着容量、および高い吸着選択性を備えた吸着剤です。第一に、分子ふるいの構造には、均一な細孔径と整然と並んだ穴を持つ多数のチャネルがあり、非常に大きな表面積を提供するだけでなく、穴よりも大きな分子の侵入を制限します。第二に、分子ふるいの表面はイオン格子の特性により高い極性を持つため、不飽和分子、極性分子、および分極可能な分子に対して高い吸着容量を持ちます。水と硫化水素は極性分子であり、分子直径は分子ふるいの細孔直径よりも小さいです。微量の水を含む原料ガスが室温で分子ふるい層を通過すると、微量の水と硫化水素が吸着され、供給ガス中の水と硫化水素の含有量が低減され、脱水および脱硫の目的が達成されます。分子ふるいの吸着プロセスは、毛細管凝縮とファンデルワールス力による物理吸着から構成されます。ケルビン方程式によれば、毛細管凝縮は温度の上昇とともに減少しますが、物理吸着は発熱プロセスであり、温度の上昇とともに減少し、圧力の上昇とともに増加します。したがって、分子ふるいの吸着プロセスは通常、低温高圧で行われ、分析再生は高温減圧で行われます。高温、清浄、低圧の再生ガスの作用下で、分子ふるい吸着剤は、吸着剤中の吸着質の量が非常に低いレベルに達するまで、微細孔内の吸着質を再生ガス流に放出します。また、供給ガスから水や硫化水素を吸着する能力も備えており、ふるいの再生とリサイクルプロセスを実現します。

技術プロセス

プロセスフローを図に示します。この装置は、吸着塔、再生塔、冷却塔の3つの塔からなるプロセスを採用しています。供給ガスが装置に入ると、予冷装置によって供給ガスの温度が下げられ、凝集分離器によって遊離水が除去された後、分子ふるい脱硫塔a-801、a-802、a-803に入ります。供給ガス中の水と硫化水素は分子ふるいによって吸着され、脱水と硫化水素吸着プロセスが実現されます。脱水と硫化水素除去のために精製されたガスは、生成ガスダストフィルターに入り、分子ふるいの粉塵が除去されて、生成ガスとして排出されます。

分子ふるいは、一定量の水と硫化水素を吸着した後、再生が必要です。生成ガスの一部は、粉塵ろ過後に再生ガスとして取り出されます。加熱炉でガスを270℃まで加熱した後、吸着プロセスが完了した分子ふるい脱硫塔を通して、塔を上から下へ徐々に270℃まで加熱することで、分子ふるいに吸着された水と硫化水素が分解され、豊富な再生ガスが生成され、再生プロセスが完了します。

再生塔を出た高濃度再生ガスは、再生ガス凝縮器に入り、約50℃まで冷却され、その後、冷却されてフレアヘッダーに供給される。

分子ふるい塔は再生後に冷却する必要があります。熱エネルギーを完全に回収・利用するため、まず再生ガスを冷風ガスとして使用し、再生処理を終えた分子ふるい脱硫塔を上から下へ約50℃まで冷却します。同時に、塔自体も予熱されます。冷風ガスは冷却塔を出た後、再生ガス加熱炉に入り加熱され、その後、希薄再生ガスとして分子ふるい脱硫塔を再生します。この装置は8時間ごとに切り替わります。

設計パラメータ