Zuiveringsinstallatie voor waterstofsulfidebrandstofgas

Invoering

Met de ontwikkeling van onze samenleving pleiten we voor schone energie, waardoor de vraag naar aardgas als schone energiebron ook toeneemt. Echter, tijdens de winning van aardgas bevatten veel gasputten vaak waterstofsulfide, wat corrosie van apparatuur en pijpleidingen veroorzaakt, het milieu vervuilt en de menselijke gezondheid in gevaar brengt. Dankzij de vooruitgang in wetenschap en technologie en de wijdverbreide toepassing van ontzwavelingstechnologie voor aardgas zijn deze problemen opgelost, maar tegelijkertijd zijn de kosten voor de zuivering en behandeling van aardgas navenant gestegen.

Beginsel

Een moleculaire zeefontzwavelingsinstallatie (ook wel ontzwavelingsinstallatie genoemd), ook wel moleculaire zeefontzwavelingsinstallatie genoemd, is een essentieel onderdeel van projecten voor de zuivering of conditionering van aardgas.

Moleculaire zeef is een alkalimetaal-aluminiumsilicaatkristal met een skeletstructuur en een uniforme microporeuze structuur. Het is een adsorptiemiddel met uitstekende prestaties, een hoge adsorptiecapaciteit en adsorptieselectiviteit. Ten eerste bevat de moleculaire zeefstructuur veel kanalen met een uniforme poriegrootte en netjes gerangschikte gaten, wat niet alleen zorgt voor een zeer groot oppervlak, maar ook de toegang beperkt voor moleculen die groter zijn dan de gaten. Ten tweede heeft het oppervlak van de moleculaire zeef een hoge polariteit vanwege de eigenschappen van het ionenrooster, waardoor het een hoge adsorptiecapaciteit heeft voor onverzadigde moleculen, polaire moleculen en polariseerbare moleculen. Water en waterstofsulfide zijn polaire moleculen en de moleculaire diameter is kleiner dan de poriediameter van de moleculaire zeef. Wanneer ruw gas met sporen water bij kamertemperatuur door het moleculaire zeefbed stroomt, worden de sporen water en waterstofsulfide geabsorbeerd. Hierdoor wordt het gehalte aan water en waterstofsulfide in het toevoergas verlaagd en wordt het doel van ontwatering en ontzwaveling bereikt. Het adsorptieproces van moleculaire zeven omvat capillaire condensatie en fysische adsorptie als gevolg van van der Waals-krachten. Volgens de Kelvin-vergelijking neemt capillaire condensatie af met een stijgende temperatuur, terwijl fysische adsorptie een exotherm proces is en de adsorptie ervan afneemt met een stijgende temperatuur en toeneemt met een stijgende druk. Daarom wordt het adsorptieproces van moleculaire zeven doorgaans uitgevoerd bij lage temperatuur en hoge druk, terwijl de analytische regeneratie plaatsvindt bij hoge temperatuur en verlaagde druk. Onder invloed van een regeneratiegas met hoge temperatuur en lage druk, geeft het moleculaire zeefadsorbent het adsorbaat in de microporiën af aan de regeneratiegasstroom totdat de hoeveelheid adsorbaat in het adsorbent zeer laag is. Het heeft ook het vermogen om water en waterstofsulfide uit het toevoergas te adsorberen, waardoor het regeneratie- en recyclingproces van de zeef wordt gerealiseerd.

Technologisch proces

Het procesverloop wordt weergegeven in het diagram. De installatie maakt gebruik van een drietorensysteem: een adsorptietoren, een regeneratietoren en een koeltoren. Wanneer het toevoergas de installatie binnenkomt, wordt de temperatuur ervan verlaagd door de voorkoelingsunit. Vervolgens wordt het vrije water verwijderd door de coalescentiescheider, waarna het gas de moleculaire zeefontzwavelingstorens a-801, a-802 en a-803 binnenkomt. Het water en waterstofsulfide in het toevoergas worden geadsorbeerd door de moleculaire zeef, waardoor het ontwaterings- en waterstofsulfideadsorptieproces plaatsvindt. Het gezuiverde gas, verkregen door ontwatering en verwijdering van waterstofsulfide, komt vervolgens in het productgasfilter terecht om het moleculaire zeefstof te verwijderen en wordt als productgas afgevoerd.

Moleculaire zeef moet worden geregenereerd nadat een bepaalde hoeveelheid water en waterstofsulfide is geadsorbeerd. Een deel van het productgas wordt na stoffiltratie afgevoerd als regeneratiegas. Nadat het gas in de verwarmingsoven tot 270 ℃ is verhit, wordt de toren geleidelijk van boven naar beneden verwarmd tot 270 ℃. Hierdoor worden het geadsorbeerde water en waterstofsulfide van de moleculaire zeef verwijderd en ontstaat er rijk regeneratiegas, waarmee het regeneratieproces wordt voltooid.

Het rijke regeneratiegas, nadat het de regeneratietoren heeft verlaten, komt in de regeneratiegascondensor terecht om te worden afgekoeld tot ongeveer 50 ℃. Het gas wordt vervolgens afgekoeld en naar de fakkelleiding geleid.

De moleculaire zeeftoren moet na de regeneratie worden gekoeld. Om de warmte-energie volledig terug te winnen en te benutten, wordt het regeneratiegas eerst gebruikt als koudblaasgas. De toren wordt vervolgens van boven naar beneden gekoeld tot ongeveer 50 ℃ door de moleculaire zeefontzwavelingstoren die het regeneratieproces heeft voltooid. Tegelijkertijd wordt de toren zelf voorverwarmd. Nadat het koudblaasgas de koeltoren heeft verlaten, komt het in de verwarmingsoven voor regeneratiegas terecht om te worden verwarmd en vervolgens wordt de moleculaire zeefontzwavelingstoren geregenereerd met een arm regeneratiegas. Dit proces wordt elke 8 uur herhaald.

Ontwerpparameter