Удаление кислых газов и обессеривание газов
Компания Koch-Glitsch поставляла оборудование для тысяч установок, где используются процессы удаления кислых газов и обессеривания газов. Оба процесса ставят своей задачей удаление CO2 и/или H2S и меркаптанов из потоков газов путем химической или физической абсорбции. Эти процессы востребованы на многих производствах, включая нефтепереработку, производство аммиака, газопереработку, установки по сжижению природного газа, производство водорода.

Существует много процессов очистки, но ни один отдельно взятый процесс не является идеальным для всех производств. Обычно лицензиар процесса подбирает самый подходящий растворитель, основываясь на характеристиках очищаемых газов, таких как состав, давление, температура, тип примесей. Дополнительными соображениями при выборе растворителя являются экономические показатели процесса, надежность и природоохранные требования. Существуют два основных процесса химической абсорбции для удаления кислых газов с использованием амина или горячего карбонатного растворителя. RECTISOL® и SELEXOL® являются наиболее распространенными из используемых в промышленности процессов физической абсорбции.
 
Процессы химической абсорбции
В процессе аминовой абсорбции используется водный раствор амина, например моноэтаноламина (МЭА), диэтаноламина (ДЭА), диизопропиламина (ДИПА) или метилдиэтаноламина (МДЭА), для абсорбции кислых газов. В карбонатном методе удаления кислых газов в качестве растворителя используются растворы углекислого калия или натрия. Зачастую используются смеси растворителей, куда могут входить небольшие количества активирующего агента для увеличения скорости реакции. Koch-Glitsch имеет значительный опыт работы с лицензиарами процессов подобного рода.

В процессах химической абсорбции, потоки газов, содержащие кислые газы, контактируют с ненасыщенным растворителем в абсорбере. Растворитель абсорбирует кислые газы и выходит из колонны как насыщенный раствор, который затем направляется в колонну регенерации, где кислые газы отпариваются из растворителя.


INTALOX® ULTRA™ random packing

Нагрузки по жидкости здесь обычно высоки, поэтому для данных процессов хорошо подходит нерегулярная насадка, такая как IMTP® и INTALOX® ULTRA - насадки с повышенными рабочими характеристиками. Многие из растворителей, используемых в процессах очистки кислых газов, имеют тенденцию к пенообразованию, что может ограничивать производительность. Нерегулярная насадка меньше способствует пенообразованию, чем тарелки, поскольку пары не сталкиваются с жидкой фазой с локально высокой скоростью.

Koch-Glitsch также имеет опыт поставки регулярных насадок FLEXIPAC® и FLEXIPAC® HC® для процессов очистки кислых газов, когда нагрузка по жидкости достаточно низка и позволяет использовать насадку данного типа. Кроме того, нерегулярная насадка является предпочитаемым компанией Koch-Glitsch типом насадки для применения на плавучих платформах для добычи, складирования и отгрузки нефти. FLEXIPAC® HC® high capacity structured packing

FLEXITRAY® valve trays combine high capacity and excellent efficiency with a wide operating range. С большинством растворителей, СО2 имеет более низкую скорость реакции, чем H2S. Тарельчатые колонны обычно обеспечивают в три раза более длительное пребывание материала в зоне реакции, чем насадочные колонны, поэтому, в некоторых случаях, тарелки могут быть лучшим выбором, чем насадка. Koch-Glitsch обладает многолетним опытом проектирования клапанных тарелок FLEXITRAY® для абсорберов и регенераторов кислых газов.
Тарельчатые колонны, при необходимости увеличения их производительности, могут быть реконструированы с заменой тарелок на SUPERFRAC® high-performance trays или на насадку. The SUPERFRAC® tray is a high-performance crossflow tray that has the highest combined capacity and efficienty of all crossflow trays tested at FRI.

Напротив, абсорбция H2S проходит быстрее, чем абсорбция CO2. Регулярные и нерегулярные насадки дают меньшее время пребывания материала в зоне реакции, чем тарелки, поэтому происходит больший проскок СО2. Поэтому, при селективной абсорбции H2S, в колоннах абсорбции часто используется насадка.

Некоторые установки аминовой очистки испытывают проблемы загрязнения, которые могут быть вызваны накапливанием продуктов коррозии в аминовом растворителе или с другими загрязняющими примесями, попадающими в колонну с очищаемым газом или с подпиточным растворителем. Большинство установок спроектированы с системами очистки, позволяющими отфильтровать такие загрязняющие примеси. В ряде случаев такие системы оказываются недостаточными, и может произойти загрязнение массообменного оборудования. Эта проблема наиболее актуальна для внутренних устройств насадочных колонн, в особенности для распределителей жидкости.

Прежде всего, необходимо установить источник загрязнения и устранить его, либо усовершенствовать системы удаления загрязняющих примесей. Для насадочных колонн, Koch-Glitsch может предложить распределители специальной конструкции, где сливные отверстия приподняты над полотном, чтобы обеспечить большее противодействие засорению.



Тарелки, как правило, более устойчивы к загрязнению, чем внутренние устройства насадочных колонн. В случаях сильной загрязненности технологических сред, Koch-Glitsch может предложить тарелки с клапанами VG-10 или PROVALVE®. Это большие неподвижные клапаны, которые обеспечивают повышенную надежность работы.

PROVALVE® fixed valve has higher capacity than full-size valve trays with maximum opening size for maximum fouling resistance and free passage.

Процессы физической абсорбции
Процессы с физическими растворителями, такие как SELEXOL® и RECTISOL®, действуют подобно процессам химической абсорбции. Однако, они имеют некоторые преимущества над процессами химической абсорбции. 
  • Поскольку не надо рвать химические связи, такие процессы используют очень мало тепла или не используют его вовсе для регенерации растворителя, поэтому они более энергоэффективны.
  • Селективность таких растворителей по отношению к CO2 и H2S позволяет удалять и получать компоненты в одном процессе.
  • Давление абсорбции обычно выше по сравнению с процессами химической абсорбции, что приводит к меньшему диаметру колонн.

 

IMTP® high performance random packing

Те же причины для использования нерегулярной насадки в процессах химической абсорбции, применимы и к физической абсорбции. Многие из существующих колонн, где используется процесс SELEXOL®, оснащены нерегулярной насадкой IMTP®.

Koch-Glitsch также имеет опыт поставки тарелок для процесса RECTISOL®. Тарелки KITTEL® II и полотна тарелок MINIVALVE® с неподвижными клапанами VG-0 поставлялись для абсорберов RECTISOL®.

VG-0: MINIVALVE® fixed valve

INTALOX PACKED TOWER SYSTEMS technology from Koch-Glitsch combines well-matched high performance packing and state-of-the-art liquid and vapor distributors to create predictable and reliable separation column performance.

Технология
Правильный проект внутренних устройств для колонн является критически важным этапом, в частности для регенераторов, где раствор насыщенного растворителя мгновенно испаряется в колонне. Для обеспечения того, что расчетная производительность и эффективность будут достигнуты, используется технология INTALOX PACKED TOWER SYSTEMS®.

Реконструкции
Компания Koch-Glitsch реконструировала много тарельчатых и насадочных колонн стандартной производительности в процессах удаления кислых газов и обессеривания газа, с заменой внутренних устройств на высокопроизводительные тарелки или насадку.
 
Кроме того, при реконструкции с переходом на насадку, получаемое в результате уменьшение перепада давления может привести к значительной экономии потребляемой энергии. Меньший перепад давления может быть полезен, поскольку отпаренные кислые газы в верхней части регенератора будут иметь более высокое давление, что сократит расходы на их компримирование в случае дальнейшей переработки. В качестве альтернативы, можно уменьшить давление на входе в ребойлер, что даст больший среднелогарифмический температурный напор; это полезно в случаях, когда тепловая мощность ребойлера ограничена. Меньшее давление в ребойлере может также уменьшить термическое разложение аминовых растворителей.
 
Существующие колонны в процессе SELEXOL®, оснащенные нерегулярной насадкой IMTP®, могут существенно улучшить показатели работы в случае их реконструкции с заменой насадки на INTALOX® ULTRA. Абсорберы процесса RECTISOL® можно реконструировать, используя тарелки SUPERFRAC®.