Адсорбционная очистка природного газа.
Адсорбционные способы очистки природного газа от сернистых соединений основаны на их обратимой сорбции цеолитами с их последующей регенерацией. Регенерация может проводиться с помощью пара, воздуха, очищенного газа или других носителей при повышенной температуре, обычно 100¸350°С.
В качестве адсорбентов для тонкой очистки газов от сероводорода и сероорганических соединений эффективно используются молекулярные сита-цеолиты.
В качестве эффективного адсорбента применяется цеолит NaX. Полная адсорбционная емкость цеолита NaX при 25°С составляет по сероводороду - 165 г/л, по этилмеркаптану - 190 г/л [28].
Техническая характеристика цеолита марки NaX:
насыпная плотность, кг/м3, не менее - 600,0
механическая прочность, МПа, не менее - 4,9
влагоемкость в динамических условиях,
мг/см3 (на dср), не менее
4,5 ± 0,5 мм - 95,0
3,6 ± 0,4 мм - 100,0
2,0 ± 0,2 мм - 105,0
потери при прокаливании,%, не более - 5,0
Высокая эффективность очистки природного газа от сернистых соединений на цеолитах NaX (ТУ 38-10281-75) достигнута в промышленности. Этим методом в зависимости от схемы и условий проведения процесса может быть достигнута практически любая степень очистки, включая достижения остаточного содержания H2S менее 0,5 мг/м3.
На рисунке 2.2 представлен один из вариантов схем установки сероочистки с применением цеолитов. Природный газ из газопровода последовательно проходит при температуре окружающей среды и под давлением аппараты грубой очистки 1 (до остаточного содержания серы 20¸50 мг/м3) и тонкой очистки 2 (до остаточного содержания серы 0,5¸5 мг/м3).
При достижении предельного насыщения аппараты останавливают на регенерацию (реактор 3). Регенерацию проводят частью очищенного газа — 5¸20% об. при температуре 250¸350°С. При завершении регенерации аппараты охлаждаются очищенным газом и включаются в работу. Характерные условия работы цеолитной сероочистки:
Адсорбция Регенерация
Рекомендуемое число аппаратов 2¸4
Объемная скорость, ч -1 500¸2500 100¸400
Температура, °С окруж.среда 250¸350
(не более 60°С)
Давление, МПа 0,2¸6,0 0,1¸0,3
Сероемкость цеолита в
процессе насыщения, %, не менее 1 -
Концентрация сернистых соединений (S)
в газах регенерации, г/м3
средняя - 1¸5
пиковая (по опыту эксплуатации) - 5¸25
Достоинствами метода являются:
1) возможность достижения высокой производительности при большей начальной концентрации сернистых соединений;
2) очистка при температуре окружающей среды;
3) высокая экономичность.
К основным недостаткам относится наличие вредных примесей в газах регенерации, что затрудняет их регенерацию и требует специальных методов выделения из них серы [28].