آمین فیلتر

تمیز کردن آمین در تصفیه گاز

تصفیه یا شیرین کردن گاز اصطلاحی است که برای توصیف فرآیندهای مختلف برای حذف برخی آلاینده ها، عمدتاً سولفید هیدروژن (H2S) و دی اکسید کربن (CO2) از گاز طبیعی یا مایعات هیدروکربنی استفاده می شود. CO2 و H2S را گازهای اسیدی نیز می نامند، زیرا وقتی در آب جذب می شوند محلول اسیدی تشکیل می دهند. دلایل حذف این آلاینده ها عبارتند از سمیت، خورندگی، مشکلات یخ زدگی و افزایش ارزش حرارتی کلی گاز طبیعی. در نتیجه، تجهیزات جذب آمین و بازسازی در معرض شرایط خورنده و اکسید کننده قرار می گیرند. این باید در طراحی تجهیزات در نظر گرفته شود (شکل 1 را ببینید).

حلال های آلکانولامین به طور گسترده ای برای حذف CO2 و H2S از گاز و محصولات هیدروکربنی سبک تر استفاده می شود. آمین میل ترکیبی طبیعی برای هر دو CO2 و H2S دارد، که به این امکان می‌دهد تا یک فرآیند حذف بسیار کارآمد و موثر باشد. نفت خام با محتوای گوگرد کم رواج کمتری دارد و در بازار پرهزینه است، در حالی که از طرف دیگر مقررات زیست محیطی مربوط به محتوای H2S و CO2 در محصولات هیدروکربنی سبک (سوخت) سخت تر می شود. بسیاری از فرآیندهای حذف گازهای اسیدی به صورت تجاری به کار گرفته شده اند و از آمین های مختلفی استفاده می شود که هر یک از آمین ها مزایای مشخصی را برای مشکلات درمانی خاص ارائه می دهند.
بسته به گزینش پذیری مورد نیاز، حذف CO2 یا H2S می توان از محلول های مختلف حلال استفاده کرد.

محبوب ترین آنها MEA/DGA، MDEA/DIPA و DEA هستند. این مقاله یک سیستم سه مرحله ای برای فیلتراسیون آمین را شرح می دهد.

در شکل 1:

• گاز ترش از یک جداکننده ورودی و/یا یک فیلتر/کالسر گاز-مایع عبور می کند.
• اکثریت هیدروکربن ها و جامدات را حذف کنید
• گاز ترش از طریق برج جاذب جریان می یابد و از طریق آمین نزولی بالا می رود
• گاز تصفیه شده از بالای برج جریان می یابد
• محلول آمین اکنون غنی در نظر گرفته می شود و حامل گازهای اسیدی جذب شده است
• آمین غنی در ستون احیا گرم می شود. بخاری که از ستون استریپر بالا می رود آمین را بازسازی می کند
• بخار و گازهای اسیدی جدا شده از آمین غنی متراکم و خنک می شوند
• آب تغلیظ شده در آکومولاتور رفلاکس جدا شده و به سکون بازگردانده می شود

نصب و راه اندازی یک سیستم فیلتراسیون مناسب یکی از اجزای کلیدی تمام سیستم های آمینی است. هرچه آمین تمیزتر باشد، سیستم آمین بهتر عمل می کند. ثابت شده است که فیلتراسیون موثرترین و تنها سیستم حفاظتی برای حذف آلاینده هایی مانند جامدات، هیدروکربن های مایع و نمک های پایدار در برابر حرارت است.

حذف آلاینده ها مزایای زیر را به همراه دارد:

• جلوگیری از ایجاد کف آمین
• کاهش مشکلات خوردگی
• کاهش مشکلات رسوب در فرآیند
• افزایش طول عمر بستر کربن
• کاهش مصرف آمین
• حفظ راندمان آمین و ظرفیت کارخانه

اگر این سیستم‌های فیلتراسیون به درستی طراحی و کار نکنند، واحدهای آمین به طور مرتب از مشکلات ناکارآمدی متعددی مانند هزینه‌های عملیاتی بالا، راندمان جداسازی ناب H2S/CO2، تلفات آمین و هزینه‌های نگهداری بیش از حد رنج می‌برند.

رویکرد سولفورنت به فیلتراسیون آمینی

تمیز کردن آمین کافی شامل یک سیستم فیلتراسیون سه مرحله ای است. با یک فیلتر ورودی گاز شروع می شود و به دنبال آن یک سیستم تصفیه آمین غنی است. در نهایت، یک فیلتر مکانیکی از نوع پیش پوشش، در ترکیب با یک فیلتر کربن فعال و یک فیلتر ذرات، در سمت آمین بدون چربی فرآیند نصب می‌شود.

فیلترهای ورودی گاز

قسمت اول فیلتر، فیلتر ورودی گاز است. در اینجا هیدروکربن های مایع و جامداتی که می توانند عملکرد کارخانه را مختل کنند، حذف می شوند. برای این فرآیند می توان از درام های ضربه ای، حذف کننده های مه، پره های فیلتر یا فیلترهای ادغام کننده استفاده کرد. ترکیبی از تکنیک های مختلف به صورت سری برای حذف بهینه تمام سطوح ذرات و مایعات مورد نیاز است.

جریان آمین غنی

هنگامی که سیستم آمین بسیار آلوده است، ممکن است نیاز به فیلتراسیون آمین غنی باشد. این مانع از وصل شدن مبدل حرارتی می‌شود، به همراه این مشکل که سولفید آهن موجود در آمین غنی می‌تواند در احیاکننده تحت شرایط خاصی تجزیه شود و ترکیبات آهن محلول را تشکیل دهد. به دلیل واکنش پذیری، سولفید آهن را نمی توان در طی فیلتراسیون آمین بدون چربی حذف کرد.

با توجه به غلظت H2S در سیستم، سیستم های فیلتراسیون خود تمیز شونده ترجیح داده می شوند. صافی های خود تمیز شونده برای فیلتراسیون در محدوده 30 میکرون مناسب هستند. برای راندمان فیلتراسیون ریزتر و به منظور جلوگیری از گرفتگی پارچه فیلتر، از مفهوم فیلتراسیون پیش پوشش استفاده می شود. عناصر فیلتر با قرار دادن لایه ای از مواد اولیه روی سطح خود، قبل از فیلتراسیون، محافظت می شوند. برای به دست آوردن لایه ای از مواد پیش پوشش، مایعی با مواد پیش پوشش وارد ظرف فیلتر شده، فیلتر شده و به مخزن پیش پوشش بازگردانده می شود. محلول پیش پوشش با مخلوط کردن یکنواخت بخشی از محلول آمین با مواد پیش پوشش تهیه می شود. این می تواند سلولز یا خاک دیاتومه باشد. انتخاب مناسب محیط پیش پوشش در ترکیب با پارچه فیلتر عامل کلیدی برای عملکرد و عملکرد موفقیت آمیز واحد فیلتراسیون است.

جریان آمین بدون چربی

در جریان آمین بدون چربی، ترکیبی از تجهیزات جداسازی مورد نیاز است. بیشتر 10-20٪ از جریان فیلتر است. این برای به دست آوردن یک سیستم آمین پایدار و کنترل مقدار مواد جامد در گیاه کافی است.
در اینجا ما یک توالی از سه سیستم داریم: یک فیلتر ذرات در ترکیب با یک فیلتر کربن فعال و در نهایت یک فیلتر پولیش.

فیلتر ذرات

فیلتر ذرات (نگاه کنید به شکل 2) برای حذف ریزدانه ها در سمت ورودی فیلتر کربن نصب شده است و از مسدود کردن ذرات کربن فعال جلوگیری می کند. فیلتر ذرات موجود در جریان آمین بدون چربی یک فیلتر شمعی خود تمیز شونده است. این فیلتر از یک ظرف استوانه ای عمودی با کف مخروطی تشکیل شده است. فیلتر با شمع های فیلتر عمودی پر شده است که در منیفولدهای جمع آوری افقی نصب می شوند. قسمت بیرونی شمع دارای میله های نگهدارنده است. در داخل، یک لوله تخلیه فیلتر مرکزی. شمع های فیلتر با یک پارچه فیلتر که به دقت برای کاربرد انتخاب شده است پوشیده شده اند. هنگامی که فیلتر از پارچه فیلتر عبور کرد، قبل از بالا آمدن دوباره در لوله تخلیه فیلتر مرکزی به سمت رجیسترها، به داخل شمع نگهدارنده تا پایین شمع جریان می یابد. کیک فیلتر در قسمت بیرونی پارچه فیلتر تشکیل می شود و به مرور زمان اختلاف فشار به آرامی افزایش می یابد.

هنگامی که چرخه فیلتراسیون کامل شد، تخلیه کیک با وارد کردن گاز در جهت معکوس به قسمت داخلی شمع آغاز می شود. برگشت گاز پالس سریع پارچه فیلتر را از روی شمع نگهدارنده بلند می کند و کیک فیلتر آزاد می شود و باعث می شود که از شیر تخلیه پایین بیفتد (شکل 3 را ببینید). نیازهای فیلتراسیون به اندازه میکرون و کمیت ذرات بستگی دارد. به طور کلی، راندمان فیلتراسیون 5 تا 10 میکرون برای حذف ذرات مناسب است.

فیلتر کربن فعال

از آنجایی که محلول آمین غنی به شدت با گاز اسیدی بارگیری می‌شود، می‌تواند حفره‌های گازی را در فیلتر کربن ایجاد کند و در نتیجه جریان کاهش یافته یا کاملا مسدود شود. از نظر ایمنی برای کارگرانی که فیلترها را برچیده، بازرسی و تمیز می کنند، نصب فیلترهای کربن در جریان آمین بدون چربی ایمن تر است. فیلتراسیون کربن آلاینده های فعال سطحی، بازدارنده های خوردگی هیدروکربنی، محصولات تخریب آمین و روغن ها را حذف می کند و تمایل محلول آمین موجود در استریپر به کف کردن را کاهش می دهد.