Осушка и очистка газа

Добываемый природный газ, как правило, содержит такие примеси, как углекислый газ и сероводород. Обе примеси в соединении с водой образуют кислоты, вызывающие коррозию металла. Сероводород может вызывать также сульфидное растрескивание металла. По этим причинам углеводородные газы следует очищать от кислых компонентов.

Для очистки углеводородных газов чаще всего (в 70% случаев) используют амины, такие как моноэтаноламин (МЭА), метилдиэтаноламин (МДЭА), дигликольамин (ДГА). Нередко регенерация раствора амина производится на установках нефтеперерабатывающих заводов, что оказывается экономически эффективным.

Другой способ очистки газа – с помощью физических абсорбентов (алифатических спиртов, гетероциклических соединений и т.д.). Метод уникален тем, что позволяет очистить газ не только от Н2S и СО2, но и от сероорганических примесей — сероуглерода, сероокиси углерода, меркаптанов. Иногда попутно производится также осушка газа.

Еще один метод очистки – с помощью синтетических цеолитов (NaX, CaA, NaA). Целый ряд уникальных свойств цеолитов позволяет эффективно производить сероочистку, несмотря на то, что эти вещества являются самыми дорогими адсорбентами.

Сероорганические примеси (меркаптаны, сероуглерод, серооксид углерода) являются трудноудаляемыми, и для очистки газа от них применяются специальные методы. Кроме вышеназванного метода абсорбции физическими абсорбентами, применяют метод низкотемпературной масляной абсорбции, метод низкотемпературной конденсации, а также щелочная очистка газа.

Очистка газов от сероводорода и сероорганических соединений производится также безрегенерационным способом, а также путем жидкофазного окисления сероводорода (поташный метод, очистка с помощью гидрооксида железа и пр.).

Избыток влаги в углеводородном газе приводит к возникновению таких серьезных проблем при его транспортировке, как коррозия оборудования, частичная или полная закупорка магистрали, аварийные остановки и т.д. Поэтому перед подачей в газопровод газы подвергаются осушке. Самыми распространенными методами осушки газа являются физико-химические, основанные на поглощении влаги твердыми сорбентами (адсорбция) или жидкими сорбентами (абсорбция).

В настоящее время значительное количество добываемого газа (природного и попутного нефтяного) содержит кислые компоненты – сероводород и диоксид углерода. Содержание этих веществ в газах разных месторождений изменяется в широких пределах от долей до десятков процентов. Сероводород является ядовитым веществом, его максимальное количество в газе, подаваемом в магистральные трубопроводы, регламентируется. Сероводород, также как и диоксид углерода, в присутствии воды образует кислоты, которые вызывают химическую и электрохимическую коррозию металлов. При определенных условиях сероводород является причиной сульфидного растрескивания металлов. Присутствие значительного количества диоксида углерода в газе снижает его теплоту сгорания, которая также регламентируется.

Эти причины привели к разработке и промышленной реализации множества способов очистки углеводородных газов от кислых компонентов.

Кроме сероводорода в углеводородных газах могут присутствовать другие соединения серы: меркаптаны (метилмеркаптан, этилмеркаптан и др. R-SH – общая формула) и серооксид углерода (COS), сероуглерод (CS2).

Выбор процесса очистки газа от сернистых соединений определяется экономикой и зависит от многих факторов, основными из которых являются: состав и параметры сырьевого газа, требуемая степень очистки и область использования товарного газа, наличие и параметры энергоресурсов, отходы производства и др.

Наличие в газе избыточной влаги вызывает ряд серьезных проблем при трубопроводном транспорте газа. В процессе обработки и транспорте газа за счет снижения температуры в системе происходит конденсация водяных паров и образование водного конденсата. Взаимодействие водяного конденсата с компонентами природного газа приводит к образованию гидратов. Гидраты, отлагаясь в газопроводах, уменьшают их сечение, а иногда приводят к аварийным остановкам. Кроме того, наличие воды в системе вызывает коррозию оборудования, особенно при содержании в сырьевом газе кислых компонентов, таких как Н2S, CO2. В связи с этим природные и нефтяные газы перед подачей в магистральные газопроводы и в цикле переработки подвергаются осушке.

Выбор способа осушки газа зависит от состава сырья и в первую очередь от содержания тяжелых углеводородов. По этому признаку газы условно делятся на тощие и жирные. Тощими принято называть газы, в которых содержание тяжелых углеводородов не препятствует их трубопроводному транспорту до потребителя.

Для осушки тощих газов применяются абсорбционные и адсорбционные процессы. При наличии в газе конденсата переработка газа осуществляется с применением низкотемпературных процессов. При этом на стадии охлаждения газа происходит конденсация водяных паров за счет снижения равновесной влагоемкости газа.

Противоточные абсорбционные процессы, в основном, применяют для осушки тощих газов, а также для осушки кислых газов, газов после установок очистки газа от кислых компонентов с применением водных растворов разных реагентов, при подготовке газов к низкотемпературной переработке и т.д.

Прямоточные абсорбционные процессы используются в основном на нефтяных месторождениях. Осушка газа по этому способу, производится, как правило, в горизонтальных абсорберах. На месторождениях России (Тюменская область, Томскнефть, Башнефть, Дагнефть и т.д.) применение нашли установки осушки производства бывшей ГДР. Производительность таких установок небольшая и составляет от 0,5 до 2,5 млн. м3/сут.

Адсорбционные процессы применяют как для подготовки тощих газов к транспорту, так и для глубокой осушки газа, т.е. перед подачей газа на низкотемпературную переработку газа, например, на установках получения гелия. Эти процессы нашли также широкое применение при осушке сжиженных газов, используемых в качестве моторного топлива или хладагента.

Дата добавления: 2015-08-17