Enota za čiščenje plinskega gorivnega vodikovega sulfida

Uvod

Z razvojem naše družbe zagovarjamo čisto energijo, zato se povečuje tudi povpraševanje po zemeljskem plinu kot čisti energiji. Vendar pa med izkoriščanjem zemeljskega plina številne plinske vrtine pogosto vsebujejo vodikov sulfid, ki povzroča korozijo opreme in cevovodov, onesnažuje okolje in ogroža zdravje ljudi. Z razvojem znanosti in tehnologije je široka uporaba tehnologije razžvepljevanja zemeljskega plina rešila te težave, hkrati pa so se stroški čiščenja in obdelave zemeljskega plina ustrezno povečali.

Načelo

Molekularno sito za razžveplanje (imenovano tudi razžveplanje), imenovano tudi molekularno sito za sladkanje, je ključna naprava pri projektu čiščenja ali kondicioniranja zemeljskega plina.

Molekularno sito je kristal alkalijskega aluminosilikata s skeletno strukturo in enakomerno mikroporozno strukturo. Je adsorbent z odličnimi lastnostmi, visoko adsorpcijsko zmogljivostjo in adsorpcijsko selektivnostjo. Prvič, v strukturi molekularnega sita je veliko kanalov z enakomerno velikostjo por in lepo razporejenimi luknjami, kar ne zagotavlja le zelo velike površine, temveč tudi omejuje vstop molekul, večjih od lukenj. Drugič, površina molekularnega sita ima zaradi značilnosti ionske mreže visoko polarnost, zato ima visoko adsorpcijsko zmogljivost za nenasičene molekule, polarne molekule in polarizabilne molekule. Voda in vodikov sulfid sta polarni molekuli, molekularni premer pa je manjši od premera por molekularnega sita. Ko surovi plin, ki vsebuje sledove vode, prehaja skozi plast molekularnega sita pri sobni temperaturi, se sledovi vode in vodikovega sulfida absorbirajo. Tako se vsebnost vode in vodikovega sulfida v dovodnem plinu zmanjša, namen dehidracije in razžvepljevanja pa se doseže. Proces adsorpcije molekularnega sita vključuje kapilarno kondenzacijo in fizikalno adsorpcijo, ki jo povzroča van der Waalsova sila. V skladu s Kelvinovo enačbo se kapilarna kondenzacija zmanjšuje z naraščanjem temperature, medtem ko je fizikalna adsorpcija eksotermen proces, njena adsorpcija pa se zmanjšuje z naraščanjem temperature in povečuje z naraščanjem tlaka. Zato se proces adsorpcije molekularnega sita običajno izvaja pri nizki temperaturi in visokem tlaku, medtem ko se analitska regeneracija izvaja pri visoki temperaturi in znižanem tlaku. Pod vplivom visoke temperature, čistega in nizkotlačnega regeneracijskega plina molekularno sito sprošča adsorbat iz mikropor v tok regeneracijskega plina, dokler količina adsorbata v adsorbentu ne doseže zelo nizke ravni. Prav tako ima sposobnost adsorbiranja vode in vodikovega sulfida iz dovodnega plina, s čimer se doseže proces regeneracije in recikliranja sita.

Tehnološki postopek

Postopek je prikazan na diagramu. Enota uporablja tri stolpe: en stolp za adsorpcijo, en stolp za regeneracijo in en stolp za hlajenje. Ko dovodni plin vstopi v enoto, se temperatura dovodnega plina zniža s predhlajevalno enoto, nato se prosta voda odstrani s koalescenčnim separatorjem, nato pa plin vstopi v stolpe za razžveplanje z molekularnim sitom a-801, a-802 in a-803. Voda in vodikov sulfid v dovodnem plinu se adsorbira na molekularnem situ, da se izvede postopek dehidracije in adsorpcije vodikovega sulfida. Prečiščen plin za dehidracijo in odstranjevanje vodikovega sulfida vstopi v filter za prah produktnega plina, kjer se odstrani prah molekularnega sita, in se izloči kot produktni plin.

Molekularno sito potrebuje regeneracijo po adsorpciji določene količine vode in vodikovega sulfida. Del nastalega plina se po filtraciji prahu izloči iz nastalega plina kot regeneracijski plin. Ko se plin v grelni peči segreje na 270 ℃, se stolp postopoma segreje na 270 ℃ od zgoraj navzdol skozi stolp za razžveplanje z molekularnim sitom, kjer je postopek adsorpcije zaključen, tako da se voda in vodikov sulfid, adsorbirana na molekularnem situ, lahko raztopita v bogat regeneracijski plin in s tem zaključita postopek regeneracije.

Bogat regeneracijski plin po izstopu iz regeneracijskega stolpa vstopi v kondenzator regeneracijskega plina, kjer se ohladi na približno 50 ℃, plin pa se ohladi in dovede v bakelni kolektor.

Molekularni sitni stolp je treba po regeneraciji ohladiti. Za popolno regeneracijo in izkoriščanje toplotne energije se regeneracijski plin najprej uporabi kot plin za hladno vpihovanje, nato pa se stolp po zaključku regeneracijskega procesa ohladi na približno 50 ℃ od vrha do dna. Hkrati se sam predhodno segreje. Ko hladni vpihovalni plin zapusti hladilni stolp, vstopi v peč za ogrevanje regeneracijskega plina, kjer se segreje, in nato regenerira molekularni sitni razžvepljalni stolp kot pust regeneracijski plin. Naprava se vklopi vsakih 8 ur.

Parameter zasnove