4.2.3. Влияние параметров на процесс

Основное влияние на процесс аминовой очистки сернистых природных газов оказывают давление, температура, кратность циркуляции (расход) раствора абсорбента и концентрация этаноламина в растворе абсорбента.

С повышением давления в абсорбере глубина очистки газа от кислых компонентов увеличивается, однако, процесс обычно проводят при давлении исходного газа (не выше 6,0-7,0 МПа) во избежание дополнительных энергозатрат на сжатие газа.

Понижение температуры оказывает благоприятное влияние на процесс, но при этом следует иметь в виду, что слишком низкие температуры увеличивают вязкость раствора абсорбента и затраты на его перекачку, а также растут затраты на отвод тепла из абсорбера.

Кратность циркуляции абсорбента должна быть оптимальной, так как избыток абсорбента не приводит к заметному увеличению степени очистки газа, но резко растут эксплуатационные затраты, а его недостаток не позволяет обеспечить требуемую глубину очистки. Кратность циркуляции раствора абсорбента V_а можно определить по формуле [16]:

V_а = 6,3·(V· у¢·М)/С·Х, м³/ч, (4.3)

где V - расход исходного газа, м³/ч;

у¢ - мольная доля кислых компонентов в исходном газе;

М - молекулярная масса алканоламина (см. табл. 4.1);

С - отношение количеств кислых компонентов и алканоламина,

моль/моль;

Х - концентрация раствора абсорбента, % мас.

Как уже показано выше, по опыту эксплуатации установок аминовой очистки газов растворы, в которых массовая доля МЭА составляет 15-20 %, а ДЭА – 20-30 %, являются оптимальными как с точки зрения кратности циркуляции, так и величины эксплуатационных расходов, которые возрастают при применении более концентрированных растворов.

Давление при десорбции выбирается таким, чтобы обеспечить применением обычных хладоагентов (воды или воздуха) конденсацию водяных паров из кислых газов, хотя понижение давления способствует глубине регенерации раствора абсорбента. Температура десорбции не должна превышать 120-125 ⁰С во избежание потерь амина с кислыми газами и его термодеструкции.

4.2.4. Пенообразование в аминовых растворах и борьба с ним

Вспенивание растворов аминов – одна из серьезных проблем при эксплуатации установок очистки газа. Вспенивание приводит к нарушению режима работы установок, ухудшению качества очищенного газа и, как следствие этого, к необходимости снижения производительности установок по газу. При вспенивании возрастают потери аминов в результате уноса с газом [15].

Вспенивание возникает, как правило, в абсорберах, но бывают случаи, когда начавшееся вспенивание раствора переносится и в десорбер. Признаками вспенивания являются увеличение объема пены на тарелках, резкое увеличение перепада давления в аппарате, появление значительного уровня жидкости в сепараторах очищенного (после абсорбера) и кислого (после десорбера) газов.

Основная причина вспенивания – это примеси, поступающие в систему установки вместе с очищаемым газом и постепенно накапливающиеся в растворе абсорбента (жидкие углеводороды, пластовая вода, механические примеси, ингибиторы коррозии, поверхностно-активные и смолистые вещества и др.). Пенообразователями являются также смазочные масла (попадают в амин, например, через систему смазки насосов), продукты коррозии и деградации амина.

Для предотвращения вспенивания на промышленных установках используют следующие способы:

- глубоко очищают исходный газ от механических примесей и др. в сепараторах и каплеотбойниках;

- регенерированный раствор абсорбента подают на верхнюю тарелку абсорбера с температурой на 2-5 ⁰С выше температуры уходящего из абсорбера газа для предупреждения конденсации из него углеводородов;

- проводят регулярную очистку и промывку аппаратов установки от накопившегося при эксплуатации шлама;

- постоянно фильтруют раствора амина;

- применяют антивспениватели (силиконовые композиции, высококипящие спирты и др.).

Фильтрации подвергается часть раствора абсорбента, при этом может подвергаться фильтрации как регенерированный раствор (более часто), так и насыщенный. Вначале раствор проходит механический фильтр (целлюлозный, сетчатый, дисковый и др.) для удаления механических примесей, а затем поступает в адсорбер с активированным углем для улавливания углеводородов, продуктов деградации амина и других адсорбируемых примесей. После угольного адсорбера на установке обычно устанавливают фильтр для улавливания частиц угля, выносимого с потоком абсорбента из адсорбера. Фильтрации на угольных адсорберах подвергается 5-20 % раствора от его общего количества в системе установки, а на механических фильтрах – его большее количество, вплоть до 100%. Скорость прохождения раствора через угольный адсорбер составляет около 10 л/(мин*м²), но в ряде случаев она может достигать 20-60 л/(мин*м²). Высота фильтрующего слоя в одном адсорбере находится на уровне 3-4 м. Из опыта эксплуатации установок аминовой очистки газов содержание примесей в растворе абсорбента не должно превышать 2 г/л во избежание его вспенивания.

Концентрация пеногасителя в растворе абсорбента не должна превышать 0,001-0,001 % мас., так как его большее количество может привести к обратному явлению – стабилизации пены. Пеногасители вводят в систему установки постоянно небольшими порциями, либо кратковременно непосредственно в момент вспенивания раствора абсорбента. Пеногасители перед вводом в систему растворяют в аминах или других растворителях, не содержащих углеводороды, вызывающие вспенивание раствора абсорбента.