Технология переработки природного газа и конденсата - Афанасьев А.И.
ISBN 5-8365-0107-6
Скачать (прямая ссылка):
Газы регенерации от адсорбционных установок небольшой производительности обычно используют в качестве топлива в технологических печах, например, в процессах получения газовой серы.
В установках адсорбционной сероочистки большой мощности газы регенерации подвергаются обработке с целью выделения из них сернистых соединений. Способ обработки зависит от состава сернистых соединений и их концентрации.
Если в газах регенерации содержится, в основном, сульфид водорода и небольшие количества сероорганических соединений, применяются, в основном, аминовые процессы или процесс "Сульфинол". Кислые газы регенерации абсорбентов перерабатываются в элементарную серу по методу Клауса.
Определенную трудность представляет утилизация газов регенерации в процессах очистки от меркаптанов. Использование для извлечения меркаптанов растворов гидроксидов натрия или калия в общем случае оказывается нерентабельным вследствие большого расхода щелочи, обусловленного присутствием в газах регенерации сульфида водорода и диоксида углерода.
В [57] рассмотрена схема, в которой сернистые соединения,
406
содержащиеся в газах регенерации, гидрируют в алюмоко-бальтовом катализаторе при t = 350*400 °С. Образующийся сульфид водорода извлекают в блоке гликольаминовой очистки. Однако, как показано в [35], значительные колебания концентрации сернистых соединений в газах регенерации, а также наличие в них паров воды и тяжелых углеводородов затрудняют проведение процесса конверсии сероорганических соединений в сульфид водорода.
В [81] предложен процесс каталитического крекинга меркаптанов из газов регенерации цеолитов на высококремнеземном цеолите ИК-28-11. Процесс разложения меркаптанов на катализаторе протекает в соответствии с последовательностью стадий, общей для соединений типа CnH2n+1X [82].
В результате разложения меркаптанов кроме сульфида водорода и низших парафинов, отходящих вместе с газовым потоком, получается смесь жидких углеводородов, могущая служить топливом.
Технология утилизации меркаптанов, основанная на их взаимодействии с элементарной серой в присутствии основного катализатора, описана в [48].
В работе показано, что лимитирующей стадией является образование полисульфидов по реакции
2RSH + SKaT-> RSnR + H2S1
где R - CnH2n.+,; n' = 1+5; n = 2*9; определены энергия активации и константа скорости реакции.
4.4.3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ И АППАРАТУРНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ
Условия эксплуатации адсорбционных установок очистки природного газа определяются, главным образом, параметрами обрабатываемого газа (температурой, давлением), его компонентным составом, а также целевым назначением очищенного газа (конверсия, низкотемпературное разделение, транспорт по магистральным газопроводам и др.).
Несмотря на многообразие таких условий имеются общие принципы, на которых основано проектирование адсорбционных установок и конструирование оборудования. Правильный учет всех факторов, влияющих на технологические показатели адсорбционного процесса в их взаимном влиянии друг на друга, гарантирует максимальный эффект при минимальных затратах.
407
* Адсорбционный процесс в стационарном слое адсорбента является периодическим процессом. После того, как адсорбционная емкость цеолита по извлекаемым компонентам будет исчерпана, необходимо проводить их регенерацию. Поэтому для обеспечения непрерывной работы адсорбционной установки необходимо иметь в системе более одного адсорбера с тем, чтобы по меньшей мере один из них все время работал в режиме адсорбции, а другой (или другие) проходил подготовку к следующему адсорбционному циклу (регенерация, охлаждение). Регенерацию цеолитов чаще всего осуществляют путем продувки слоя частью очищенного газа, нагретого до требуемой температуры, причем, как правило, один и тот же поток газа используется для охлаждения цеолита и его регенерации. Таким образом, адсорбционную систему следует рассматривать как "концентратор", в котором отделяется примесь (или примеси) из одного потока и возвращается в другой, но уже с более высокой концентрацией. Исходя из современных требований по рациональному использованию природных ресурсов и охране окружающей среды от загрязнений, извлеченные из природного газа сернистые соединения должны быть превращены в какие-либо товарные продукты.
В связи с этим при проектировании промышленных адсорбционных установок необходимо решить важный вопрос выбора рациональной технологии обработки газов регенерации. По практическим данным капитальные и эксплуатационные затраты на эту операцию, как правило, соизмеримы с затратами в адсорбционном процессе. Поэтому технологический режим работы адсорбционной установки должен быть задан таким образом, чтобы объем газов регенерации был, по возможности, минимальным, а концентрация сернистых соединений, десорбированных из цеолита, в газах регенерации была максимальной.
Затраты тепла на регенерацию цеолита рассчитываются по тепловому балансу. Основными статьями затрат тепла являются: Qi и Q2 - тепло на нагрев адсорбера и адсорбента до температуры регенерации; Q3 - тепло на десорбцию поглотившихся компонентов; Q4-тепло, уносимое с регенерационным газом.
