إزالة الكبريت من الغاز الطبيعي


#1

بسم الله الرحمن الرحيم

ما هو إزالة الكبريت من غازات المداخن (FGD)

إزالة الكبريت من غاز المداخن والكيميائية هي عملية لإزالة أكاسيد الكبريت من غاز المداخن حرق الفحم في محطات توليد الطاقة. FGD طرق كثيرة وضعت لمراحل مختلفة من التطبيق. هدفهم هو كيميائيا تجمع غازات الكبريت فى احتراق الفحم بالاستجابة لها مع sorbent ، مثل الحجر الجيري (كربونات الكالسيوم ، CaCO3) ، والجير (أكسيد الكالسيوم تساو) أو الأمونيا (NH3). من FGD نظم في الولايات المتحدة ، 90 في المئة استخدام الحجر الجيري أو الكلس كما sorbent. كما يأتي من غاز المداخن في اتصال مع الطين السائل وأملاح الكالسيوم ، وثانى اكسيد الكبريت (SO2) وتتفاعل مع الكالسيوم لتكوين كبريتات الكالسيوم المائية (CaSO42H20) أو الجبس.

بعض المواد التي تنتجها بعض محطات توليد الطاقة في المؤكسدة والكالسيوم تقوم بعملية لتنقية الهواء من الانبعاثات يسمى FGD (أو الاصطناعية) والجبس. FGD الجبس الجبس هو عجلت شكلت خلال تحييد حامض الكبريتيك. في حين أن المواد التي قد تختلف في النقاء ، والذي يعرف بأنه النسبة المئوية للCaSO402H2O ، فإنه عادة ما يزيد على 94 ٪ عندما يستخدم في تصنيع ورق الحائط. لأن هذه المواد متسقة للغاية عندما تنتجها محطات توليد الطاقة ، وشركات تصنيع ورق الحائط وغالبا ما يكون موقع مجاور لمحطة توليد الكهرباء للسماح FGD مواد يتم تسليمها مباشرة الى مصانع ورق الحائط. هذا لا علاقة تعاونية بين جاذبية من الناحية الاقتصادية فحسب ، ولكنها تقلل من الحاجة إلى الألغام الطبيعية والجبس ، وبالتالي الأثر البيئي الإيجابي.

FGD مواد يمكن أن تكون رطبة أو جافة. التعاريف المتعلقة FGD المادية ويمكن الاطلاع على هذا الموقع من خلال النقر على علامة التبويب “ما هي CCPs؟” على الصفحة الرئيسية. ملف الدفاع الشعبي “معجم المصطلحات” يمكن تحميلها. أكبر عدد من المصطلحات المختلفة المستخدمة في المواد FGD ، والاختلافات بين النظم التشغيلية قد تخلق أنواع مختلفة قليلا FGD ، ومعجم المصطلحات هذا هو مصدر موثوق للمعلومات.

إزالة الكبريت

إزالة كبريتيد الهيدروجين أصبحت ذات أهمية متزايدة نظرا لتزايد الحاجة إلى زيادة إنتاجها من الغاز الطبيعي.

وهناك الآلاف من الآبار في هذه البلاد التي كانت مغلقة أو غير المنتجة بسبب ارتفاع مستوى H2S تتألف في غاز وليس اقتصادا لإزالته.

كبريتيد الهيدروجين هو على درجة عالية من الغاز ، وغالبا ما للفساد من تكلفة الصيانة المستمرة واستبدال خطوط أنابيب ، أنابيب ومعدات أخرى تجعل احتمال تعمل بالغاز الطبيعي مع مستويات عالية من H2S أن تبلغ في أحسن الأحوال.

لماذا إزالة الكبريت من الغاز الطبيعي

  1. H2S هو مجمع السامة التي يجب ازالتها من العديد من الغازات الصناعية مثل مصفاة للغازات أفران الكوك الغازات أو الغازات الطبيعية. لهذا الغرض العديد من التكنولوجيات المتاحة التي يمكن استخراج H2S و / أو تحويله إلى أقل سمية مركبات مثل عناصر الكبريت.
  2. التآكل الميكانيكى و الكيميائى بسبب محتوى الكبريت.
  3. فساد الضارة بالبيئة والممتلكات من كبريتيد الهيدروجين هي أسباب إقالته من تدفقات الغاز.

الإجراءت البيولوجية فى TS خاصة مناسبة لإزالة كبريتيد الهيدروجين بسبب :

  1. فعالة
  2. انتقائية لـ H2S
  3. انخفاض تكاليف التشغيل
  4. انخفاض نفقات الصيانة
  5. تماما automatized
  6. كل مصمم للمصنع محدد عند الحاجة
  7. تحويل غاز كبريتيد الهيدروجين في غير الملوثة للمنتجات

الأمتصاصات لإزالة الكبريت من الوقود الهيدروكربوني (الغاز الطبيعي ، وغاز البترول المسال ووقود الطائرات) لتطبيقات خلايا الوقود

  • بحوث شركة TDA لتطوير ماصة لإزالة الكبريت من النفط والغاز من مختلف التيارات (~ م 2 دولار جهود البحث والتطوير)
  • وزارة الطاقة SBIR المرحلة الثانية من مشروع غاز البترول المسال والغاز الطبيعي وإزالة الكبريت
  • وزارة الدفاع SBIR المرحلة الثانية من مشروع (TARDEC) JP8 إزالة الكبريت – السائل مرحلة إزالة الكبريت وميثيل بنزو - benzothiophenes
  • إزالة الكبريت من الغاز الساخن reformate – مرحلة إزالة غاز H2S المصب من المصلح
    وكالة حماية البيئة SBIR المرحلة الأولى للمشروع.
  • إزالة الكبريت في مصفاة للخلائط المستخدمة في انتاج البنزين (على سبيل المثال ، لجنة الاتصالات الفدرالية naphta) السائل مرحلة إزالة thiols ، وسلفات mercaptans.

محتوى الكبريت

الحلو وتعكر إشارة إلى الكبريت (عموما H2S) المحتوى. حلوة ويحتوي غاز H2S مبالغ ضئيلة ، في حين أن الغاز الحامض وقد H2S كميات غير مقبولة ، وهي على حد سواء ، وتآكل odiferous.
عند هذا الماء ، H2S هو التآكل. تآكل منتجات الحديد وسلفات FeSX ، غرامة مسحوق أسود. مرة أخرى ، من حيث هي نسبية ، ولكن بصفة عامة ، والغاز الحلو وسائل يحتوي على أقل من 4 ppmv من H2S.
H2S المبلغ المسموح به في خط أنابيب الغاز من الجودة ما بين 0.25 و 1.0 الحبوب لكل 100 قدم مكعب معيارى (6 إلى 24 mg/Sm3 ، من 4 إلى 16 ppmv)

بعض طرق إزالة الكبريت

1- محاليل المعادن المتجددة لإزالة الكبريت من الغازات ذات درجة الحرارة العالية

Entech العالمية المحدودة ، هي في وضع اقتصادي وسيلة لإزالة H2S من الغاز الطبيعي والفحم والغاز الحار من قبل أن تستخدم في التوربينات ، وخلايا الوقود ، وغيرها من الطلبات المماثلة لإنتاج الطاقة.
هذا المفهوم ، ويظهر في الشكل ، يستخدم ثابتة أو متحركة السرير المفاعل حرارة مرتفعة.
معدن النحاس جديد في شكل يسهل اختراقها من الاسفنج ويضاف على رأس المفاعل ، والتي تحتوي على غاز H2S عرض في قاع المفاعل.
ويوفر هذا الترتيب countercurrent الاتصال الفعال ، والسماح لH2S تماما من الغاز. الهيدروجين المنتج في رد فعل يزيد من قيمة وجودة وقود من الغاز desulfurized خروج من كبار reactorThe الصلبة ترك قاع المفاعل هي مزيج من CuS وCu2S اعتمادا على المفاعل درجة الحرارة والضغط ، وعلى تركيز H2S فى الغاز
يتم التخلص من هذه المواد الصلبة الى airsparged ، والمياه الساخنة ليتش للدبابات حيث كبريتيد النحاس أكسدة سلفات النحاس ويذوب فى الماء أو كبريتات الحديد الحل.
الحل هو التعامل معها ، ثم تحول خردة الحديد – أو ما شابهها من ارتفاع سطح المنطقة ، القائم على الحديد والمواد في السمنتة مفاعل حيث يتم إنتاج النحاس والمعادن. بعد استعادة النحاس الإسفنج قبل الترشيح ، وكبريتات الحديد حل الترشيح أكثر كبريتيد النحاس. كبريتات الحديد الحل عن طريق الزيادات في تركيز الاستخدام المتكرر في نض السمنتة وردود الفعل. كبريتات الحديد حبيبات ثم يتم إنتاجها وبيعها باعتبارها لتوفير الأسمدة الكيماوية والكبريت والحديد والمواد المغذية للتربة.
مفهوم يتغلب مشاكل استخدام المختلط المعادن أكسيد ماصة.
الاسفنجة النحاس عالية توفر مساحة لإزالة الكبريت ولكن لأنه مرن ، الاسفنجة النحاس لن تتحلل أو يضعف ، وإزالة الغبار وsorbent الخسارة.

2- عمليات الأكسدة

في عملية الأكسدة والتي تحتوي على غاز H2S غسلها تتضمن حلا مناسبا محفز الأكسدة.
في خطوة أولى نحو الحل تمتص H2S ثم يتفاعل مع تتأكسد شكل حافزا لانتاج عناصر الكبريت كما هو محفز تحويلها إلى تخفيض.

الخطوة الثانية في شكل خفض للأكسدة يمكن أن تكون حافزا على العودة عن طريق الاتصال مع الهواء وإعادة استخدامها. الأكسدة والمواد الحفازة عادة متعدد ميتاليك الأنيون بالكلاب مع ligands العضوية. السابق الفاناديوم الأملاح التي استخدمت في عملية Stretford تم استبدالهم الآن في جميع عمليات الأكسدة والحديد (الثاني والثالث) مجمعات [3]. ومعظمهم من ligands التقليدية المستخدمة والأمينية
polyamino polycarboxylic الأحماض مثل EDTA ، HEDTA ، والإدارة الوطنية للسياحة ،… في محلول مائي. التفاعلات الكيميائية الرئيسية التي تشارك في عمليات الأكسدة والحديد القائمة هي :

خطوات متميزة هما (1) و (2) من هذه العملية عادة ما تكون مستقلة في أداء السفن ، وفقا لهذا الرقم (1) ، والأكسدة وبدلا من حل يعمم بين الامتصاص والاكسدة. يتم استيعابها في ضغط الغاز للعلاج ، والتي عادة ما يكون أعلى من الضغط الجوي. الأكسدة من الحل عن طريق الاتصال مع الهواء تتم في الضغط الجوي.
في بعض الحالات ، عندما الغاز للعلاج أو تحتوي على الأوكسجين ويمكن أن يختلط الهواء ، خطوتين (1) و (2) يمكن أن يقوم في وقت واحد في نفس السفينة ، مما يوفر تكاليف المعدات الكبيرة.
فإن ما يقرب من عناصر الكبريت الأشكال على الفور عندما اتصلت الغاز هو الحل مع تتأكسد في امتصاص السفينة. هذا الكبريت الصلبة ومن ثم يمكن فصله عن الحل عن طريق الوسائل المادية (decantation ، التعويم ، والتنقية). عادة ما يكون هذا الفصل به بعد reoxidation من الحل.

3 - عملية Sulfint

حزب انكاثا للحرية بالاشتراك مع LGI على براءة اختراع ، وضعت صيغة محسنة من Sulfint اسمه Sulfint إتش بي ، صممت للسماح للمباشرة علاج ارتفاع ضغط الغازات. فإن flowsheet من إتش بي Sulfint هو مبين في الشكل 2. إتش بي Sulfint فإن العملية تختلف عن عملية Sulfint الأولية من قبل flowsheet التكوين. الفرق الرئيسي هو ارتفاع ضغط الترشيح خطوة يستخدم لإزالة الكبريت من جزيئات الأكسدة والحل قبل تفريغ الضغط.
الحفازة المستخدمة في نظام إتش بي Sulfint هو نفسه في Sulfint العملية ، على أساس المعروف chelates الكيمياء الحديد في محلول مائي.
وبيع الغاز للتعامل مع قبول حل مشكل من الأكسدة في امتصاص ألف امتصاص التكوين يستخدم لاختبارات تجريبية تتكون من cocurrent الغاز السائل contactor مليئة خلاط عناصر جامدة ، ولكن غيرها من التشكيلات ويمكن النظر ، تبعا للغاز flowrate وتكوينها.

استخدام ارتفاع معدل نقل ساكنة خلاطات يسمح للتقليل من حجم وارتفاع ضغط امتصاص السفينة. على منفذ للامتصاص الغاز المعالجة فصلها عن حل الأكسدة في خفض ارتفاع ضغط الأسطوانة. مياه غسيل الباب) التي لا تظهر) في الجزء العلوي من هذا الفاصل البرميل ، وذلك لإزالة أي أثر للحفاز حل يعالج من الغاز.
انخفاض الحافز الذي حل محملة جسيمات الكبريت ثم ترشح في ارتفاع في ضغط متعددة خرطوشة ترشيح واو محددة تصميم الفلتر ويسمح باستمرار العملية للمرشح. كل خرطوشة مصنوع من قماش مرنة الترشيح تعطيل صارمة على الدعم ، كما هو مبين في الشكل 3. تحميل الكبريت السائل التدفقات من الخارج للخرطوشة من خلال الترشيح وسائل الإعلام وصفى على استعادة داخل الخرطوشة. الصلبة كعكة يسهل إزالتها من القماش الترشيح عن طريق إرسال التدفق العكسي للطريق الحل واضح داخل الخرطوشة. القماش ثم توسع ، مما يسمح الصلبة كعكة اقتحام القطع التي تقع في أسفل المرشح السفينة.

مرشح في السفينة ، وخراطيش الترشيح ترتبط معا وذلك لتشكيل عدد صغير من مجموعات خرطوشة. الدوري كعكة التفريغ يتم في كل مجموعة من الخراطيش بإرسال حل واضح تحت ضغط عال عبر مضخة ضغط عال (الخط المتقطع من الشكل 2). هذه الكعكة التفريغ يتم الترشيح دون اعتراض من جهة أخرى خرطوشة مجموعات. الكبريت قطع كعكة يستقر في قاع السفينة ، والمرشح بصورة دورية من خلال تفريغ الضغط إزالة الغرفة (لا يظهر).
المرشحة الحل المستردة على رأس المرشح واو ، ويمكن بعد ذلك الى توسيع الصمام ، ومنها الى ومضة حشد بعلامة حيث يتم فصل الغاز عن الضغط المنخفض الحل. انخفاض الضغط ، ثم حل مشكل من قبل على اتصال مع الغلاف الجوي والهواء في وعاء الاكسدة سين حل مشكل ثم ضخها إلى امتصاص السفينة .

فإن تدفق Sulfint إتش بي مباشرة مخطط يسمح لتدوير جزء من الضغط المرتفع إلى حل للترشح لامتصاص السفينة (من خلال تداول مضخة صغيرة لا تظهر على الشكل). ولذلك فإن من الممكن أزال الضغط ، أكسدة وإعادة ضخ فقط من الحل المطلوب بموجب حساب العناصر المتفاعلة من التفاعل بين الحديد 3 + وH2S. ارتفاع السائل التحميل وعندئذ يمكن الحصول على عناصر جامدة خلاطات في امتصاص ، كحد أدنى حساب الطاقة ، وبالتالي تجنب الكبريت في امتصاص الودائع.

المصادر

www.netl.doe.gov/
www.freepatentsonline.com/
pubs.acs.org/

محمد موسى حسن

طالب بكلية الهندسة - جامعة الأسكندرية

الفرقة الرابعة