Разработка рациональной технологии очистки водных растворов диэтаноламина при абсорбционном извлечении кислых компонентов из природного газа

• Автор: Шпелева, Лариса Сергеевна
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 134 с. : ил.

1.1 Современный подход к исследованию и интенсификации процессов аминовой очистки природного газа от сероводорода и диоксида углерода.

1.2 Деструкция аминовых растворов и исследование различных

ме тодов их очистки от образующихся соединений.

1.3 Способы и варианты утилизации продуктов деструкции аминовых растворов

1.4 Выводы по обзору и постановка задачи исследования

Глава 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Комплексное обследование промышленных установок аминовой очистки природного газа

2.1.1 Изучение фактических показателей работы установок

2.1.2 Методики определения аналитических параметров применяемого абсорбента

2.2 Лабораторные исследования процесса вакуумной дистилляции абсорбента.

2.3 Методики определения основных характеристик остатка вакуумной дистилляции водного раствора абсорбента.
Глава 3 АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ УСТАНОВОК АМИНОВОЙ ОЧИСТКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА И ДИОКСИДА УГЛЕРОДА
3.1 Особенности технологии, применяемой на ГПЗ ООО Газпром добыча Астрахань
3.2 Исследование причин загрязнения абсорбента
3.3 Определение степени влияния загрязненности абсорбента на эффективность работы установок
3.4 Выводы по главе
Глава 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ АБСОРБЕНТА
4.1 Характеристика сырья для проведения лабораторных и опытнопромышленных исследований.
4.2 Результаты опытнопромышленного испытания пилотной электромембранной установки ПЭУ
4.3 Анализ результатов вакуумной дистилляции рабочего раствора абсорбента.
4.4 Выводы по главе.
Глава 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И АНАЛИЗ ВАРИАНТОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОСТАТКА ВАКУУМНОЙ ДИСТИЛЛЯЦИИ АБСОРБЕНТА.
5.1 Определение физикохимических показателей остатка вакуумной дистилляции абсорбента.
5.2 Исследование возможности утилизации остатка вакуумной дистилляции растворов ДЭА методом сжигания
5.3 Исследование возможности использования остатка вакуумной дистилляции растворов ДЭА в качестве реагентанейтрализатора
5.4 Разработка технологии безотходного замкнутого цикла производства и расчет техникоэкономического эффекта от предлагаемых решений
5.5 Выводы по главе.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ


Алканоламины, будучи щелочами, легко вступают в реакцию с кислыми компонентами газа, образуя водорастворимые соли. Н Амин АминН4 НБ мгновенно 1. С 2Амин г АминН АминСОО быстро 1. Н2СОз 1Г НСОз быстро 1. НСОзоЬГ СОз быстро 1. Амин НТ АминН быстро 1. Первичные и вторичные амины могут реагировать с С с образованием карбамата соли замещенной карбаминовой кислоты. Такая реакция трактуется как быстрая реакция второго порядка. Кроме того, с С образуются карбонаты и бикарбонаты аминов, но образованию их предшествует медленная реакция растворения С в воде с образованием угольной кислоты. Считается, что при умеренных степенях карбонизации амина до 0,5 моль Смоль амина преимущественно протекают реакции образования карбаматов, которые медленно разлагаются с образованием бикарбонатов , . У третичного алканоламина нет подвижного атома Н в аминовой группе, поэтому становится невозможным протекание прямой и быстрой реакции с СОг по карбаматному типу, а взаимодействие осуществляется через предварительную и медленную стадию образования и диссоциации угольной кислоты. Конечными продуктами являются бикарбонат и карбонат. Таким образом, разница в скоростях реакций третичных аминов с 2 мгновенная реакция и С медленная реакция гораздо значительнее, чем для первичных и вторичных аминов. Это позволяет использовать на практике третичные амины для селективного извлечения 2 из смесей его с С. Реакционная способность алканоламинов изменяется в ряду первичные вторичные третичные и коррелируется их щелочностью. Диоксид углерода образует с аминами побочные продукты, часть из которых не подлежит регенерации и приводит к потерям амина. Амин АминН , 1. ЬГ . Реакции 1. Н С 2 . Концентрация их в растворе изменяется в широких пределах от до об Использование амина с более высокой концентрацией дает возможность снизить кратность циркуляции раствора и, как следствие этого, снизить тепловые и энергетические затраты на нагрев и перекачку раствора. При этом можно также уменьшить габариты применяемого оборудования. Однако при этом повышается температура насыщенного раствора в результате абсорбции кислых газов. За счет этого также увеличивается давление кислых газов над раствором, что приводит к снижению движущей силы процесса массопереноса, в результате чего ухудшаются условия очистки газа. Эффективность технологии очистки газа в значительной степени определяется выбором абсорбента. Чем выше его поглощающая способность в отношении и СО2 и других компонентов, тем меньше требуется этаноламина для достижения заданного качества очищенного газа. Таким образом, выбор абсорбента требует в каждом конкретном случае проведения тщательного техникоэкономического исследования. Основным достоинством аминовых процессов является высокая и надежная степень очистки газа независимо от парциального давления сероводорода и диоксида углерода низкая абсорбция углеводородов, что гарантирует высокое качество серы, получаемой из кислых газов. В отечественной газовой промышленности аминовые процессы с использованием водных растворов ДЭА, а также смеси ДЭАМДЭА применены на крупнейших заводах Оренбургском, Мубарекском и Астраханском. Простейшая однопоточная схема циркуляционного процесса очистки газа растворами алканоламина представлена на рисунке 1. Поступающий на очистку газ проходит восходящим потоком через абсорбер навстречу потоку раствора абсорбента этаноламина. Насыщенный кислыми газами раствор, выходящий с низа абсорбера, подогревается в теплообменнике регенерированным раствором из десорбера и подается на верх его. После частичного охлаждения в теплообменнике регенерированный раствор, перед подачей в абсорбер, дополнительно охлаждается водой или воздухом. Тепло, необходимое для регенерации насыщенного раствора, сообщается ему в рибойлерах, обогреваемых глухим паром низкого давления. Кислый газ из десорбера охлаждается для конденсации большей части содержащихся в нем водных паров. Этот конденсат флегма непрерывно возвращается обратно в систему, чтобы предотвратить увеличение концентрации раствора амина. Рисунок 1.