वायू प्रक्रियाकरणातील सल्फर काढून टाकण्याच्या तंत्रज्ञानांची

दुर्गंधित वायूची वास्तविकता: का सल्फर काढून टाकणे अनिवार्य आहे

जमिनीतून सकाळीच बाहेर पडलेली कच्ची नैसर्गिक वायू सामान्यतः पाइपलाइनसाठी तयार असत नाही. जमिनीतील रिझर्व्हॉइरवर अवलंबून, त्यात हायड्रोजन सल्फाइडची सांद्रता काही पार्ट्स प्रति मिलियन ते दोन अंकी टक्केवारीपर्यंत असू शकते. हायड्रोजन सल्फाइड ही घटक दुर्बल करणारी, विषारी आणि वाईट गंध असलेली आहे—पण खरी अडचण तेव्हा सुरू होते जेव्हा ती प्रक्रिया उपकरणांवर पोहोचते. ती कार्बन स्टीलला खाते, उत्प्रेरकांना विषारी बनवते आणि देखभालीच्या बजेटांना काळ्या छिद्रात बदलते. पर्मियन बेसिनमधील एका मिडस्ट्रीम ऑपरेटरने हे कठोर पद्धतीने शिकले: सौर गॅस अनट्रीटेड सुविधेतून सहा महिने चालवल्यानंतर, त्यांनी दोन मैलाहून अधिक पाइपिंग बदलली आणि तीन आठवडे साठवणूक थांबवली. हा धडा त्यांना चांगला लक्षात राहिला. सल्फर काढणे ऐच्छिक नाही; ते वायू प्रक्रियेमध्ये पहिली रक्षा आहे.

उद्योगाने वायू प्रवाहातून H₂S आणि इतर सल्फर युक्त संयुगे काढण्याची पद्धत अनेक दशकांपासून सुधारली आहे. आजचे साधनसंपत्तीमध्ये रासायनिक शोषणापासून घन पेठा शोषणापर्यंतची श्रेणी आहे, ज्यामध्ये प्रत्येकाचे आपले विशिष्ट फायदे असतात जे इनपुट रचना, प्रवाह दर आणि नंतरच्या प्रक्रियेच्या आवश्यकता यावर अवलंबून असतात.

अॅमाईन ट्रीटिंग: उद्योगाचे कामगार

बर्‍याचदा वायू प्रक्रिया अर्जांसाठी, अॅमाईन-आधारित शोषण हा मूलभूत पर्याय राहतो. रसायनशास्त्र सोपे आहे: एक जलीय अॅमाईन द्रावण एका शोषक टॉवरमध्ये दुर्गंधीत वायूसोबत संपर्कात येते, आणि अॅमाईन वाफ अवस्थेतील H₂S (आणि बर्‍याचदा CO₂) ला निवडकपणे शोषून घेते. नंतर भरलेले अॅमाईन एका पुनर्जन्मकाकडे प्रवाहित होते, जिथे उष्णता अम्लीय वायू काढून टाकते, ज्यामुळे एक ताजे अॅमाईन प्रवाह तयार होतो जो पुन्हा शोषकाकडे परततो.

मेथिलडायथॅनॉलामाईन (MDEA) हा निवडक H₂S काढण्यासाठी वापरला जाणारा मुख्य द्रावक बनला आहे, विशेषतः जेव्हा CO₂ चे रिसणे इच्छित असते . प्राथमिक किंवा दुय्यम अॅमाइन्सच्या विरुद्ध, एमडीईए (MDEA) हे सीओ₂ शी मंद गतीने प्रतिक्रिया करते—ज्यामुळे ऑपरेटर्स तंत्राचे ट्यूनिंग करून उत्पादन वायूमधून एच₂एस काढू शकतात, तर बहुतेक सीओ₂ त्याच वायूमध्ये ठेवू शकतात. गल्फ कोस्टवरील एका वायू संयंत्राने ४०% एमडीईए द्रावण वापरून बाहेरील एच₂एस ४ पीपीएम खाली ठेवले, तर येणाऱ्या सीओ₂ पैकी ७०% पेक्षा जास्त वायूमध्ये ठेवले. जेव्हा वायू अशा डाउनस्ट्रीम प्रक्रियेकडे जात असतो जो सीओ₂ तर सहन करू शकतो पण सल्फर नाही, तेव्हा अशी निवडक क्षमता महत्त्वाची असते.

याचा फायदा-तोटा? पुनर्जनन ऊर्जा. अॅमाइन प्रणाली ऊर्जा वापरणार्‍या प्रणाली आहेत. रीबॉइलरची कार्यक्षमता सामान्यतः प्रति गॅलन अॅमाइन परिभ्रमणासाठी १,२०० ते १,५०० बीट्यू असते, आणि मोठ्या संयंत्रासाठी हे गंभीर चालवण्याच्या खर्चात योगदान देते. . तापमान नियंत्रणही अत्यंत महत्त्वाचे आहे—अॅमाइनची निवडक क्षमता झटपट कमी होते जेव्हा लीन अॅमाइनचे तापमान ४५°से च्या वर जाते. . उष्ण हवामानात, याचा अर्थ अक्सर शीतलन यंत्रांची स्थापना करणे होतो, ज्यामुळे भांडवली खर्च आणि जटिलता वाढते.

सॉलिड बेड अॅड्सॉर्प्शन: जेव्हा अचूकता महत्त्वाची असते

ज्या अर्जांमध्ये H₂S ची पातळी सब-पीपीएम पर्यंत कमी करणे आवश्यक असते—उदाहरणार्थ, एलएनजी फीड प्रीट्रीटमेंट किंवा फ्युएल सेल अर्ज—त्या ठिकाणी अॅमाइन प्रणाली कधीकधी पुरेशी कार्यक्षम असत नाही. येथे घन पलंगावरील अधिशोषण प्रक्रिया वापरली जाते. झिंक ऑक्साईडचे पलंग ही क्लासिक उपाययोजना आहे: H₂S हा ZnO शी प्रतिक्रिया करून झिंक सल्फाइड तयार करतो, जो पलंगातच राहतो जोपर्यंत तो संपत नाही. ही प्रक्रिया अत्यंत सोपी आहे, द्रव पदार्थांच्या हाताळणीची गरज नसते आणि बाहेर जाणाऱ्या वायूमध्ये H₂S ची पातळी १ पीपीएम पेक्षा कमी स्थिरपणे राखली जाते.

परंतु यामागे एक अडथळा आहे. घन पलंग हे वापरले जाणारे (कंज्युमेबल) घटक आहेत. एकदा झिंक ऑक्साईड पूर्णपणे सल्फाइड झाले की, पलंगाची जागा बदलावी लागते किंवा त्याची पुनर्जनन प्रक्रिया करावी लागते, ज्यामुळे उत्पादनाचा विराम पडतो. कतारमधील एक मोठी एलएनजी निर्यात सुविधा अनेक ZnO गार्ड पलंगांचा समांतर प्रकाराने वापर करते आणि त्यांची नियोजित फिरवणी करून लिक्विफिकेशन ट्रेनला कधीही सल्फरच्या तात्काळ वाढीचा सामना करावा लागत नाही. जर उपचारित वायूची मूल्य वापरल्या जाणाऱ्या माध्यमाच्या बदलाच्या खर्चाला जास्त असेल तर आर्थिकदृष्ट्या ही पद्धत यशस्वी ठरते—परंतु कमी मूल्याच्या अर्जांसाठी, ऑपरेटिंग खर्चाच्या दृष्टीने सामान्यतः अॅमाइन ट्रीटिंग ही चांगली पर्याय असते.

स्मेन्ब्रेन विभाजन आणि उदयोन्मुख पर्याय

स्मेन्ब्रेन प्रणालींनी बल्क सल्फर काढण्यासाठी एक विशिष्ट जागा निर्माण केली आहे, विशेषत: CO₂-समृद्ध स्ट्रीममध्ये, जिथे आंशिक दाबाचा फरक विभाजनाला प्रेरित करतो. निवडक पदार्थांच्या पर्तांसह पॉलिमर स्मेन्ब्रेन्स एकाच पासमध्ये H₂S चे प्रमाण काही टक्के इतक्यापासून १०० ते २०० ppm पर्यंत कमी करू शकतात. याचे आकर्षण सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे साधेपणा: कोणतेही रासायनिक पदार्थ नाहीत, उष्णता लागत नाही, अत्यंत कमी चलनशील भाग आहेत. पर्मियनमधील एक ऑपरेटर जो ३० MMscfd स्ट्रीमवर स्मेन्ब्रेन स्किड चालवत आहे, त्याने त्याच्या जागी बदललेल्या अॅमाइन युनिटच्या तुलनेत ४०% कमी ऑपरेटिंग खर्च नोंदवला.

तथापि, स्मेन्ब्रेन्स हे कोणतेही जादूचे उपाय नाहीत. ते जड हायड्रोकार्बन्ससह अडचणीत येतात, जे पॉलिमर मॅट्रिक्सला सूजवू शकतात किंवा त्याचा विघटन करू शकतात. द्रव आणि कणांचे निराकरण करण्यासाठी प्रीट्रीटमेंट अनिवार्य आहे, आणि निवडक पर्ताच्या वयाच्या साथीने स्मेन्ब्रेनचे कार्यक्षमता कालांतराने कमी होत जाते. बहुतेक अनुप्रयोगांसाठी, स्मेन्ब्रेन्स एका पॉलिशिंग अॅमाइन किंवा अॅडसॉर्प्शन प्रणालीच्या पूर्वी एक रफ-कट पाऊल म्हणून सर्वात चांगले काम करतात.

टेल गॅस ट्रीटिंग: ९९.९% पेक्षा जास्त पुनर्प्राप्तीची मर्यादा ओलांडणे

हे एक संख्या आहे जी बर्‍याच लोकांना आश्चर्यचकित करते: दोन ते तीन रिअॅक्टर्स असलेल्या सामान्य क्लॉस सल्फर पुनर्प्राप्ती युनिटमध्ये केवळ ९३ ते ९८% सल्फर पुनर्प्राप्ती साधली जाते . शेवटच्या वायूमध्ये उरलेला सल्फर केवळ पर्यावरणासाठीच धोकादायक नाही—तो हरवलेला उत्पादन आहे. टेल गॅस ट्रीटिंग युनिट्स (टीजीटीयू) ही तफावत भरून काढतात, ज्यामध्ये उरलेल्या सल्फर यौगिकांचे हायड्रोजनीकरण करून पुन्हा H₂S मध्ये रूपांतर केले जाते, आणि नंतर त्या प्रवाहाला निवडक अॅमाइन अॅब्झॉर्बरमधून घेतले जाते .

संख्या प्रभावी आहेत. टीजीटीयू लागू केल्याने, एकूण सल्फर पुनर्प्राप्ती ९९.९% पेक्षा जास्त होऊ शकते. अमेरिकेच्या गल्फ कोस्टवरील एका रिफायनरीने आपल्या अस्तित्वातील क्लॉस युनिटमध्ये टीजीटीयूची अद्यावत केली आणि SO₂ उत्सर्जन ९०% पेक्षा जास्त कमी केले, तसेच दररोज अतिरिक्त १२ टन सल्फर पुनर्प्राप्त केले—हे उत्पादन वास्तविकतेत चिमणीतून वर जात होते. ह्या गुंतवणुकीचा परतावा कालावधी १८ महिन्यांपेक्षा कमी झाला, जो मुख्यत्वे सल्फरच्या विक्री आणि टाळलेल्या उत्सर्जन क्रेडिट्समुळे साधला गेला.

टीजीटीयू कामगिरीची गुरुकिल्ली द्रावकाची निवड आहे. सामान्य एमडीईए काम करते, परंतु शेवटच्या वायू अर्जासाठी विशेषतः डिझाइन केलेल्या स्वतःच्या सूत्रांमध्ये उच्च तापमानांवरही—तळाशी ५०°से. अमीन असतानाही—एच₂एसची निवडकता कायम राखली जाते, ज्यामुळे महागड्या शीतलन यंत्रांची गरज नाही. उष्ण हवामानातील किंवा उपयोगिता क्षमता मर्यादित असलेल्या संयंत्रांसाठी हे एक खेळ बदलणारे घटक आहे.

योग्य निवड करणे: महत्त्वाचे निवड कसोटी

सल्फर काढण्याच्या तंत्रज्ञानाची निवड करणे हे "उत्तम" पर्याय निवडण्याबद्दल नाही— तर तंत्रज्ञानाची निवड विशिष्ट प्रवाह आणि कार्यात्मक सीमेशी जुळवणे आहे. खालील गोष्टी निर्णय घेण्यासाठी खरोखर प्रभावी आहेत:

1. प्रवाहातील सल्फराची सांद्रता. उच्च एच₂एस (५% पेक्षा जास्त) सामान्यतः सल्फर पुनर्प्राप्तीसाठी क्लॉस युनिटसह अमीन उपचाराकडे निर्देशित करते. कमी एच₂एस (१०० पीपीएम पेक्षा कमी) साठी साधा घन पेटी अशोषक योग्य ठरू शकतो.

2. प्रवाह दर. अमीन प्रणाली आर्थिकदृष्ट्या मोठ्या प्रमाणात वाढवता येतात; तर पडदे आणि घन पेटींची प्रति एकक क्षमतेची निश्चित खर्च जास्त असते.

3. सीओ₂ सह-शोषण. जर CO₂ स्लिप मूल्यवान असेल, तर MDEA-आधारित प्रणालींना फायदा आहे. जर CO₂ देखील काढावा लागेल, तर मिश्रित अॅमाइन किंवा भौतिक द्रावक अधिक चांगले असू शकते.

4. उत्पादन वैशिष्ट्य. LNG फीडमध्ये उप-ppm H₂S आवश्यक असतो. पाईपलाइन वायू 4 ते 10 ppm सहन करू शकतो. वैशिष्ट्य जितके कठोर असेल, तितके तुम्हाला जास्त खर्च करावा लागेल.

5. पर्यावरणीय नियमन. SO₂ मर्यादा कडक असलेल्या प्रदेशांमध्ये, क्लॉस + TGTU संयोजन व्यावहारिकरित्या अनिवार्य आहे.

अनुभवी ऑपरेटर्स तुम्हाला एक गोष्ट सांगतील: उताराचे अतिशय अभियांत्रिकीकरण करू नका. पश्चिम टेक्सासमधील एक मध्यम आकाराचे वायू संयंत्र एक जटिल अॅमाइन-प्लस-मेम्ब्रेन हायब्रिड प्रणालीचे दोन वर्षे डिझाइन करत राहिले, परंतु सुरूवातीनंतर फीड संरचना अपेक्षितापेक्षा स्थिर असल्याचे समजल्यानंतर ते रद्द करावे लागले. एक साधा MDEA युनिट त्याच्या निर्माण खर्चाच्या निम्म्या किमतीत काम पार पाडू शकली असती. कधीकधी सर्वोत्तम तंत्रज्ञान हे ते असते जे पन्नास वर्षांपासून प्रमाणित आहे.

गुणवत्ता आणि कार्यान्वयन तंत्रज्ञानाइतकेच महत्त्वाचे आहे

रासायनिक प्रक्रिया चांगलीप्रकारे समजली गेली आहे. उपकरणे तयार असलेली आहेत. यशस्वी सल्फर काढण्याच्या प्रकल्पांना आणि निधीचा वाया जाणाऱ्या प्रकल्पांमध्ये जे फरक निर्माण करते ते म्हणजे कार्यान्वयन — निर्मितीची गुणवत्ता, योग्य प्रारंभ प्रक्रिया आणि ऑपरेटर प्रशिक्षण. खराब जोडलेला अॅब्झॉर्बर H₂S अॅमाइन द्रावण उत्पादन वायूमध्ये गळतो. लहान आकाराचा रीबॉइलर म्हणजे पुनर्जनन कधीच पूर्ण होत नाही आणि थोड्या अॅमाइनचा भार वाढत राहतो, ज्यामुळे H₂S बाहेरच्या बाजूला गेला जातो. हे सैद्धांतिक समस्या नाहीत; ते प्रत्येक वर्षी उद्योगातील सुरुवातीच्या टप्प्यांमध्ये दिसतात.

हे कार्यान्वयन धोके कमी करण्याचा प्रयत्न करणाऱ्या ऑपरेटर्ससाठी, इनलेट सेपरेशनपासून सल्फर रिकव्हरीपर्यंत संपूर्ण गॅस प्रोसेसिंग ट्रेनची योग्य जाणीव असलेल्या फॅब्रिकेटरसोबत काम करणे हे एक स्पष्ट फरक घडवून आणते. ग्रीनफिरसारख्या कंपन्या स्किड-माउंटेड गॅस प्रोसेसिंग उपकरणांसाठी एकत्रित उत्पादन क्षमता आणि कडक गुणवत्ता नियंत्रण यांचा वापर करतात, ज्यामुळे प्रकल्प संघांना बहु-विक्रेता खरेदीमध्ये येणाऱ्या एकत्रीकरणाच्या अडचणींपासून वाचवले जाते. जेव्हा सल्फर काढण्याचा स्किड चालू करण्यासाठी तयार असून येतो, तेव्हा सुरुवात सोपी होते आणि गॅस पहिल्याच दिवशी निर्दिष्ट मानदंडांनुसार राहतो.