4.4. Краткие сведения о технологии очистки растворами солей щелочных металлов и аминокислот
Абсорбентами в процессе карбонатного извлечения кислых компонентов из газа являются растворы карбонатов натрия и калия с добавлением активаторов.
Химизм процесса карбонатной очистки описывается следующими уравнениями (на примере поташа):
К2СО3 + СО2 + Н2О → 2КНСО3;
К2СО3 + Н2О → КНСО3 + КHS; (4.14)
СОS + Н2О → СО2 + Н2S
Процесс проводится при сравнительно высоких температурах (90-120 0С) и давлениях выше 2,0 МПа. В отношении технологической схемы и оборудования карбонатная очистка аналогична аминовой.
В процессе "горячий поташ" используется 25-35 % -ный водный раствор К2СО3, удаляющий из газа Н2S, СО2, СОS и СS2, но не удаляющий меркаптаны. Процессы абсорбции и десорбции проходят при температуре 105-115 0С, но давление в абсорбере составляет 2-14 МПа, а в десорбере – 0,2-0,8 МПа. Процесс "горячий поташ" целесообразно применять для очистки больших потоков газа с концентрацией кислых компонентов более 5-8 %. Эффективность процесса повышается добавкой различных катализаторов, увеличивающих активность абсорбента, но снижающих коррозионную агрессивность и пенообразование.
В промышленности применяется процесс "Алкацид", в котором используются два типа абсорбентов: алкацид - "М" (содержит натриевую соль a-аминопропионовой кислоты) и алкацид - "ДИК" (содержит калиевую соль диэтил- или диметилглицина). Первый абсорбент применяют для одновременного извлечения Н2S и СО2, второй – для избирательного извлечения Н2S в присутствии СО2, а также небольшого количества СS2.
Г Л А В А 5
Технологические установки осушки газов от влаги
5.1. Влагосодержание природного газа и способы его осушки
В пластовых условиях природный газ находится в контакте с водой, поэтому природные газы всегда насыщены влагой. Содержание влаги в газе зависит от давления, температуры и состава: чем выше температура контакта газа с водой, тем больше паров воды содержит природный газ; чем выше давление, тем меньше паров воды переходит в газ; повышение содержания в газе тяжелых углеводородных компонентов, диоксида углерода и сероводорода увеличивает содержание воды, а присутствие азота – уменьшает.
Максимальное количество влаги, необходимое для насыщения газа при заданных давлении и температуре, называется влагоемкостью или влагосодержанием газа.
Фактическое количество влаги, содержащееся в 1м3 газа, называется абсолютной влажностью и измеряется в граммах на кубический метр (г/м3).
Отношение абсолютной влажности газа к его влагосодержанию называется относительной влажностью и измеряется обычно в процентах.
Для определения влагосодержания газа используют графики, приведенные на рис. 5.1 [17].
По основному графику определяют влагосодержание бессернистого природного газа относительной плотностью по воздуху r = 0,6 в зависимости от его температуры и давления. Влагосодержание газа при нормальных (0 0С; 0,1 МПа) и стандартных (20 0С; 0,1 МПа) практически одинаково. По вспомогательным графикам определяют поправочные коэффициенты на относительную плотность газа по воздуху, отличающуюся от 0,6, и на соленость воды, находящейся в контакте с газом. Поправочные коэффициенты необходимо умножать на влагосодержание газа, определенное по основному графику.
Рис. 5.1. Диаграмма для определения влагосодержания
бессернистого природного газа
Влагосодержание бессернистого природного газа можно определять также по формуле [17]:
,
(5.1)
где W - влагосодержание газа, г/м3;
Р - давление газа, МПа;
t - температура газа, 0С.
Перед дальнейшей переработкой и применением природный газ необходимо осушать для повышения теплоты сгорания, предупреждения замерзания влаги в аппаратах и трубопроводах, увеличения пропускной способности трубопроводов и др. Остаточное содержание влаги регламентируется точкой росы осушенного газа. Точкой росы газа называется наивысшая температура, при которой при данных давлении и составе газа начинают конденсироваться капли воды. Депрессией точки росы Δt называется разность между точкой росы влажного (tвг) и осушенного (tог) газа:
Dt = tв.г. - tо.г. (5.2)
В зависимости от требуемой точки росы осушка газа может осуществляться охлаждением, абсорбцией и адсорбцией паров влаги, а также комбинированием этих способов. Первый из этих методов (охлаждение) применяется на установках низкотемпературной сепарации с впрыском ингибиторов гидратообразования и для предварительного удаления основного количества влаги перед применением других способов осушки.
Более распространены абсорбционные и адсорбционные способы осушки, а также комбинирование этих способов в одной установке.
В табл. 5.1 приведены основные преимущества абсорбционных и адсорбционных процессов осушки газа. Необходимо отметить, что капитальные и эксплуатационные затраты по обоим типам установок примерно одинаковы и оба процесса обеспечивают требуемое качество осушки газа.
Таблица 5.1