Giới thiệu
Cùng với sự phát triển của xã hội, chúng ta ngày càng đề cao năng lượng sạch, do đó nhu cầu sử dụng khí tự nhiên như một nguồn năng lượng sạch cũng ngày càng tăng. Tuy nhiên, trong quá trình khai thác khí tự nhiên, nhiều giếng khí thường chứa khí hydro sunfua, gây ăn mòn thiết bị và đường ống, ô nhiễm môi trường và đe dọa sức khỏe con người. Với sự phát triển của khoa học và công nghệ, việc sử dụng rộng rãi công nghệ khử lưu huỳnh trong khí tự nhiên đã giải quyết được những vấn đề này, nhưng đồng thời, chi phí tinh chế và xử lý khí tự nhiên cũng tăng lên tương ứng.
Nguyên tắc
Hệ thống lọc phân tử khử lưu huỳnh (còn gọi là hệ thống khử lưu huỳnh dạng giàn), hay hệ thống làm ngọt khí tự nhiên bằng sàng phân tử, là một thiết bị quan trọng trong các dự án tinh chế hoặc xử lý khí tự nhiên.
Sàng phân tử là một loại tinh thể aluminosilicat kim loại kiềm có cấu trúc khung và cấu trúc vi xốp đồng nhất. Nó là một chất hấp phụ có hiệu suất tuyệt vời, khả năng hấp phụ cao và tính chọn lọc hấp phụ tốt. Thứ nhất, cấu trúc sàng phân tử có nhiều kênh với kích thước lỗ xốp đồng nhất và các lỗ được sắp xếp gọn gàng, không chỉ cung cấp diện tích bề mặt rất lớn mà còn hạn chế sự xâm nhập của các phân tử lớn hơn lỗ; Thứ hai, bề mặt của sàng phân tử có độ phân cực cao do đặc tính của mạng lưới ion, do đó nó có khả năng hấp phụ cao đối với các phân tử không bão hòa, phân tử phân cực và phân tử có khả năng phân cực. Nước và hydro sunfua là các phân tử phân cực, và đường kính phân tử nhỏ hơn đường kính lỗ xốp của sàng phân tử. Khi khí thô chứa lượng nước vết đi qua lớp sàng phân tử ở nhiệt độ phòng, lượng nước vết và hydro sunfua sẽ được hấp thụ, do đó, hàm lượng nước và hydro sunfua trong khí cấp liệu được giảm xuống, và mục đích khử nước và khử lưu huỳnh được thực hiện. Quá trình hấp phụ của sàng phân tử bao gồm ngưng tụ mao dẫn và hấp phụ vật lý do lực van der Waals gây ra. Theo phương trình Kelvin, ngưng tụ mao dẫn giảm khi nhiệt độ tăng, trong khi hấp phụ vật lý là một quá trình tỏa nhiệt, và khả năng hấp phụ của nó giảm khi nhiệt độ tăng và tăng khi áp suất tăng; Do đó, quá trình hấp phụ của sàng phân tử thường được thực hiện ở nhiệt độ thấp và áp suất cao, trong khi quá trình tái tạo phân tích được thực hiện ở nhiệt độ cao và áp suất giảm. Dưới tác động của khí tái tạo sạch, nhiệt độ cao và áp suất thấp, chất hấp phụ sàng phân tử giải phóng chất hấp phụ trong các lỗ nhỏ vào dòng khí tái tạo cho đến khi lượng chất hấp phụ trong chất hấp phụ đạt mức rất thấp. Nó cũng có khả năng hấp phụ nước và hydro sunfua từ khí cấp, thực hiện quá trình tái tạo và tái chế sàng.
Quá trình công nghệ
Sơ đồ thể hiện quy trình hoạt động của thiết bị. Thiết bị sử dụng quy trình ba tháp, một tháp hấp phụ, một tháp tái sinh và một tháp làm mát. Khi khí cấp vào thiết bị, nhiệt độ của khí cấp được giảm xuống bằng bộ phận làm lạnh sơ bộ, sau đó nước tự do được loại bỏ bằng bộ tách kết tụ, rồi đi vào tháp khử lưu huỳnh bằng sàng phân tử a-801, a-802 và a-803. Nước và hydro sunfua trong khí cấp được hấp phụ bởi sàng phân tử để thực hiện quá trình khử nước và hấp phụ hydro sunfua. Khí đã được tinh chế sau khi khử nước và loại bỏ hydro sunfua đi vào bộ lọc bụi khí sản phẩm để loại bỏ bụi sàng phân tử và được xuất ra dưới dạng khí sản phẩm.
Sàng phân tử cần được tái tạo sau khi hấp thụ một lượng nước và hydro sunfua nhất định. Một phần khí sản phẩm được dẫn ra từ khí sản phẩm sau khi lọc bụi làm khí tái tạo. Sau khi khí được đun nóng đến 270 ℃ trong lò nung, tháp được đun nóng dần đến 270 ℃ từ trên xuống dưới thông qua tháp khử lưu huỳnh bằng sàng phân tử đã hoàn thành quá trình hấp thụ, nhờ đó nước và hydro sunfua được hấp thụ trên sàng phân tử có thể được phân giải để trở thành khí tái tạo giàu chất dinh dưỡng và hoàn thành quá trình tái tạo.
Khí tái sinh giàu sau khi rời tháp tái sinh sẽ đi vào bộ ngưng tụ khí tái sinh để làm mát đến khoảng 50 ℃, sau đó khí được làm mát và dẫn đến đường ống dẫn khí thải.
Tháp lọc phân tử cần được làm mát sau khi tái sinh. Để thu hồi và sử dụng hoàn toàn năng lượng nhiệt, khí tái sinh trước tiên được sử dụng làm khí thổi lạnh, và tháp được làm mát xuống khoảng 50 ℃ từ trên xuống dưới thông qua tháp khử lưu huỳnh bằng sàng phân tử đã hoàn thành quá trình tái sinh. Đồng thời, nó được làm nóng sơ bộ. Sau khi khí thổi lạnh thoát ra khỏi tháp làm mát, nó đi vào lò nung khí tái sinh để làm nóng, và sau đó tái sinh tháp khử lưu huỳnh bằng sàng phân tử như khí tái sinh nghèo. Thiết bị chuyển đổi chu trình mỗi 8 giờ.
Thông số thiết kế
| Khả năng xử lý tối đa | 2200 St.m3/h |
| Áp suất hoạt động của hệ thống | 3,5~5,0 MPa.g |
| Áp suất thiết kế hệ thống | 6,3 MPa.g |
| Nhiệt độ hấp phụ | 44,9℃ |
