Unidade de purificação de gás combustível de sulfeto de hidrogênio

Introdução

Com o desenvolvimento da nossa sociedade, defendemos a energia limpa, e, consequentemente, a demanda por gás natural como fonte de energia limpa também está aumentando. No entanto, durante a exploração de gás natural, muitos poços frequentemente contêm sulfeto de hidrogênio, o que causa corrosão em equipamentos e gasodutos, polui o meio ambiente e coloca em risco a saúde humana. Com o avanço da ciência e da tecnologia, o uso generalizado da tecnologia de dessulfurização do gás natural solucionou esses problemas, mas, ao mesmo tempo, o custo da purificação e do tratamento do gás natural aumentou proporcionalmente.

Princípio

A unidade de dessulfurização por peneira molecular (também chamada de unidade de dessulfurização), também conhecida como unidade de tratamento de gases com peneira molecular, é um equipamento fundamental em projetos de purificação ou condicionamento de gás natural.

A peneira molecular é um cristal de aluminossilicato de metal alcalino com estrutura esquelética e microporos uniformes. É um adsorvente com excelente desempenho, alta capacidade de adsorção e seletividade. Primeiramente, a estrutura da peneira molecular apresenta inúmeros canais com poros de tamanho uniforme e orifícios bem organizados, o que proporciona uma área superficial muito grande e limita a entrada de moléculas maiores que os poros. Em segundo lugar, a superfície da peneira molecular possui alta polaridade devido às características da rede iônica, conferindo-lhe alta capacidade de adsorção de moléculas insaturadas, polares e polarizáveis. A água e o sulfeto de hidrogênio são moléculas polares, com diâmetro molecular menor que o diâmetro dos poros da peneira molecular. Quando o gás bruto contendo traços de água passa pelo leito de peneira molecular à temperatura ambiente, esses traços são absorvidos, reduzindo o teor de água e sulfeto de hidrogênio no gás de alimentação e, consequentemente, atingindo o objetivo de desidratação e dessulfurização. O processo de adsorção da peneira molecular inclui condensação capilar e adsorção física causada pela força de van der Waals. De acordo com a equação de Kelvin, a condensação capilar diminui com o aumento da temperatura, enquanto a adsorção física é um processo exotérmico, e sua adsorção diminui com o aumento da temperatura e aumenta com o aumento da pressão. Portanto, o processo de adsorção da peneira molecular geralmente é realizado em baixa temperatura e alta pressão, enquanto a regeneração analítica é realizada em alta temperatura e pressão reduzida. Sob a ação de um gás de regeneração limpo, de alta temperatura e baixa pressão, o adsorvente de peneira molecular libera o adsorvato presente nos microporos para o fluxo de gás de regeneração até que a quantidade de adsorvato no adsorvente atinja um nível muito baixo. Ele também possui a capacidade de adsorver água e sulfeto de hidrogênio do gás de alimentação, realizando o processo de regeneração e reciclagem da peneira.

Processo tecnológico

O fluxograma do processo é mostrado no diagrama. A unidade adota um processo de três torres: uma torre de adsorção, uma torre de regeneração e uma torre de resfriamento. Quando o gás de alimentação entra na unidade, sua temperatura é reduzida pela unidade de pré-resfriamento. Em seguida, a água livre é removida pelo separador de coalescência e o gás entra nas torres de dessulfurização por peneira molecular A-801, A-802 e A-803. A água e o sulfeto de hidrogênio presentes no gás de alimentação são adsorvidos pela peneira molecular, realizando o processo de desidratação e adsorção de sulfeto de hidrogênio. O gás purificado, após a desidratação e remoção do sulfeto de hidrogênio, entra no filtro de poeira do gás de produto para remover as partículas de peneira molecular e é exportado como gás de produto.

A peneira molecular precisa ser regenerada após adsorver uma certa quantidade de água e sulfeto de hidrogênio. Parte do gás produzido, após a filtragem de poeira, é direcionada para fora da peneira, servindo como gás de regeneração. Após o aquecimento do gás a 270 °C no forno de aquecimento, o gás é gradualmente aquecido de cima para baixo, através da torre de dessulfurização com peneira molecular, que já completou o processo de adsorção. Dessa forma, a água e o sulfeto de hidrogênio adsorvidos na peneira molecular são dissolvidos, resultando em um gás de regeneração rico em nutrientes e completando o processo de regeneração.

O gás rico em regeneração, após sair da torre de regeneração, entra no condensador de gás de regeneração para ser resfriado a cerca de 50 ℃, e o gás é resfriado e fornecido ao coletor de queima.

A torre de peneira molecular precisa ser resfriada após a regeneração. Para recuperar e utilizar totalmente a energia térmica, o gás de regeneração é inicialmente usado como gás de sopro frio, resfriando a torre a cerca de 50 °C de cima para baixo, após a conclusão do processo de regeneração. Simultaneamente, o sistema realiza um pré-aquecimento. Após sair da torre de resfriamento, o gás de sopro frio entra no forno de aquecimento de gás de regeneração para ser aquecido e, em seguida, regenerado na torre de dessulfurização por peneira molecular, utilizando gás de regeneração pobre. O sistema realiza essa comutação a cada 8 horas.

Parâmetro de projeto