Очистка на синтетических цеолитах
Высокая поглотительная способность цеолитов при низких кон- центрациях адсорбируемого вещества и избирательность по отноше- нию к определенным компонентам дают возможность эффективно ис- пользовать их для промышленного разделения, очистки и осушки газо-
вых смесей. В большинстве случаев используется высокая адсорбци- онная избирательность молекулярных сит по отношению к полярным и ненасыщенным соединениям (воде, СО2, H2S, сернистому ангидриду и меркаптанам).
Цеолиты являются эффективным средством сероочистки газов, не содержащих кислород. Кроме высокой адсорбционной способности по H2S, цеолиты обладают высокой избирательностью по отношению к H2S в присутствии СО2. При мольном соотношении в газе Н2S:СО2 = 1:1 адсорбированная фаза обогащается H2S до 90 %.
В процессе одновременной очистки от H2S и СО2 происходит практически полное удаление обоих компонентов из газа, затем СО2 начинает вытесняться из адсорбента H2S и содержание СО2 в выходя- щем потоке газа резко возрастает, причем за счет вытеснения лучше адсорбируемым H2S концентрация СО2 даже превосходит его концен- трацию в исходном газе. В то же время H2S продолжает количественно поглощаться вплоть до момента проскока. Так как СО2 является лишь балластным, а не коррозионным компонентом при транспорте газа, часто эксплуатационные затраты на его удаление превосходят затраты на транспорт. В этом случае целесообразно его не удалять или удалять лишь частично. Изменяя продолжительность адсорбционного процес- са, можно получить любую заданную степень извлечения СО2.
Установка очистки природного газа от H2S в стационарном слое синтетических цеолитов (рис. 7.1) состоит из четырех адсорберов. В схеме с открытым циклом сырой природный газ после отделения кон- денсата в первичном сепараторе 1 и пыли в фильтре 2 последователь- но проходит через адсорберы 3 и 4, где очищается от H2S, и поступает в газопровод. Адсорбер 4 выполняет функции доулавливателя, а затем переключается на функции адсорбера 3, после того как тот переведен на стадию регенерации. Часть очищенного газа отбирают и используют сначала для охлаждения адсорбера 5, а затем после нагрева - для де- сорбции газов из адсорбента в десорбере 6.
Рис. 7.1. Схема установки для сероочистки природных газов цеолитами
1,9 - сепараторы; 2 - фильтр; 3-6 - адсорберы на стадиях очистки, доулавливания, охлаждения и регенерации соответственно; 7 - теплообменник; 8 - холодильник; 10 - нагреватель
В сепараторе 9 из газа регенерации удаляют воду и жидкие УВ, обычно содержащиеся в природном газе. После этого газ регенерации используют в качестве топлива на местные нужды, например, на уста- новках синтеза аммиака. Таким образом в каждом адсорбере последо- вательно проводятся регенерация, охлаждение, доулавливание, серо- очистка.
Из цеолитов общего назначения наилучшими адсорбционными и эксплуатационными свойствами обладают цеолиты типа СаА. Цеолиты типа NаА отличаются низкой скоростью поглощения и десорбции сер- нистых соединений. Цеолит NаХ катализирует реакцию окисления H2S с образованием элементной серы, дезактивирующей адсорбент. Однако это не исключает возможность его применения для сероочистки газов. В случае присутствия в газе кроме H2S сероорганических соединений, например, меркаптанов, целесообразно применять именно цеолит NаХ. В этом случае адсорберы с цеолитом устанавливают после установки очистки аминами, в которых удаляется H2S.