Jednostka oczyszczania gazu paliwowego siarkowodoru

Wstęp

Wraz z rozwojem naszego społeczeństwa, opowiadamy się za czystą energią, dlatego zapotrzebowanie na gaz ziemny jako źródło czystej energii również rośnie. Jednak w procesie eksploatacji gazu ziemnego wiele odwiertów gazowych często zawiera siarkowodór, który powoduje korozję urządzeń i rurociągów, zanieczyszcza środowisko i zagraża zdrowiu ludzi. Rozwój nauki i technologii, szerokie zastosowanie technologii odsiarczania gazu ziemnego, rozwiązało te problemy, ale jednocześnie wzrosły koszty oczyszczania i uzdatniania gazu ziemnego.

Zasada

Stacja odsiarczania za pomocą sit molekularnych (zwana również stacją odsiarczania), zwana również stacją odsiarczania za pomocą sit molekularnych, jest kluczowym urządzeniem w projektach oczyszczania lub uzdatniania gazu ziemnego.

Sito molekularne to kryształ glinokrzemianu metalu alkalicznego o strukturze szkieletowej i jednorodnej mikroporowatej strukturze. Jest to adsorbent o doskonałych parametrach, wysokiej pojemności adsorpcyjnej i selektywności adsorpcyjnej. Po pierwsze, w strukturze sita molekularnego znajduje się wiele kanałów o jednorodnej wielkości porów i uporządkowanie ułożonych otworach, co nie tylko zapewnia bardzo dużą powierzchnię, ale także ogranicza wnikanie cząsteczek większych niż otwory. Po drugie, powierzchnia sita molekularnego charakteryzuje się wysoką polarnością, wynikającą z właściwości sieci jonowej, co zapewnia wysoką pojemność adsorpcyjną dla cząsteczek nienasyconych, polarnych i polaryzowalnych. Woda i siarkowodór są cząsteczkami polarnymi, a średnica cząsteczki jest mniejsza niż średnica porów sita molekularnego. Gdy surowy gaz zawierający śladowe ilości wody przepływa przez złoże sita molekularnego w temperaturze pokojowej, śladowe ilości wody i siarkowodoru są absorbowane. W ten sposób zawartość wody i siarkowodoru w gazie zasilającym ulega zmniejszeniu, a cel dehydratacji i odsiarczania jest realizowany. Proces adsorpcji sita molekularnego obejmuje kondensację kapilarną i adsorpcję fizyczną wywołaną siłą van der Waalsa. Zgodnie z równaniem Kelvina, kondensacja kapilarna maleje wraz ze wzrostem temperatury, podczas gdy adsorpcja fizyczna jest procesem egzotermicznym, a jej adsorpcja maleje wraz ze wzrostem temperatury i rośnie wraz ze wzrostem ciśnienia. Dlatego proces adsorpcji sita molekularnego jest zwykle przeprowadzany w niskiej temperaturze i wysokim ciśnieniu, podczas gdy regeneracja analityczna odbywa się w wysokiej temperaturze i obniżonym ciśnieniu. Pod działaniem wysokiej temperatury, czystego i niskiego ciśnienia gazu regeneracyjnego, adsorbent sita molekularnego uwalnia adsorbat w mikroporach do strumienia gazu regeneracyjnego, aż ilość adsorbatu w adsorbencie osiągnie bardzo niski poziom. Ma również zdolność adsorbowania wody i siarkowodoru z gazu zasilającego, realizując proces regeneracji i recyklingu sita.

Proces technologiczny

Schemat procesu przedstawiono na schemacie. Jednostka wykorzystuje proces trzech wież: jedną do adsorpcji, jedną do regeneracji i jedną do chłodzenia. Gdy gaz wsadowy wpływa do jednostki, jego temperatura jest obniżana przez jednostkę schładzania wstępnego. Następnie wolna woda jest usuwana przez separator koalescencyjny i trafia do wież odsiarczania z sitami molekularnymi A-801, A-802 i A-803. Woda i siarkowodór zawarte w gazie wsadowym są adsorbowane przez sita molekularne, co umożliwia proces odwodnienia i adsorpcji siarkowodoru. Oczyszczony gaz, który jest odwadniany i usuwany z siarkowodoru, trafia do filtra pyłu gazu produktowego w celu usunięcia pyłu z sit molekularnych i jest odprowadzany jako gaz produktowy.

Sito molekularne wymaga regeneracji po zaadsorbowaniu określonej ilości wody i siarkowodoru. Część gazu produktowego jest odprowadzana z gazu produktowego po filtracji pyłu jako gaz regeneracyjny. Po podgrzaniu gazu do 270°C w piecu grzewczym, wieża jest stopniowo podgrzewana do 270°C od góry do dołu przez wieżę odsiarczania sit molekularnych, która zakończyła proces adsorpcji. Dzięki temu woda i siarkowodór zaadsorbowane na sicie molekularnym mogą zostać rozdzielone, stając się bogatym gazem regeneracyjnym i kończąc proces regeneracji.

Bogaty gaz regeneracyjny po opuszczeniu wieży regeneracyjnej trafia do skraplacza gazu regeneracyjnego, gdzie zostaje schłodzony do temperatury około 50 ℃, a następnie gaz zostaje schłodzony i dostarczony do kolektora pochodni.

Wieża sit molekularnych wymaga schłodzenia po regeneracji. Aby w pełni odzyskać i wykorzystać energię cieplną, gaz regeneracyjny jest najpierw wykorzystywany jako gaz chłodzący, a wieża jest schładzana do około 50°C od góry do dołu przez wieżę odsiarczania sit molekularnych, która zakończyła proces regeneracji. Jednocześnie jest ona wstępnie podgrzewana. Po opuszczeniu wieży chłodniczej gaz chłodzący trafia do pieca grzewczego gazu regeneracyjnego w celu nagrzania, a następnie regeneruje wieżę odsiarczania sit molekularnych jako ubogo uzdatniony gaz regeneracyjny. Urządzenie przełącza się co 8 godzin.

Parametr projektu