Обессеривание газа представляет собой процесс удаления главным образом кислых газов (H2S и CO2), и, вдобавок к тому, одновременное удаление органических форм серы (меркаптанов, COS, CS2) из технологического газа.
Данный процесс является ключевым этапом переработки высокосернистого газа на установках подготовки природного газа, извлечения ШФЛУ производства СПГ, а также на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах, что обеспечивает выполнение требований по транспортировке, технических требований ктоварной продукции, соблюдение экологических нормативов по выбросам, а также контроль коррозии. Как следствие, концентрации данных веществ должны быть ограничены. Например, для товарного природного газа концентрация остаточной кислоты составляет обычно 4 ppm об. для H2S и 2% для CO2 с содержанием меркаптанов менее 15 мг/ст.м3, тогда как для сжиженного природного газа (СПГ) содержание CO2 должно составлять 50 ppm об., а содержание H2S должно быть ниже 4 ppm об.
Удаление кислых газов (H2S и CO2) может осуществляться с применением широкого спектра различных технологий. Химическая абсорбция кислых газов на аминах является наиболее широко распространенной методикой, однако для специфичных областей применения могут также использоваться молекулярные сита и нерегенеративные адсорбенты. Химическая абсорбция кислых газов может быть улучшена за счет применения активаторов или благодаря комбинированному применению аминов и физических растворителей, что позволяет удалить дополнительные сернистые соединения (меркаптаны, COS, CS2).
Перечень имеющихся процессов обессеривания газа приводится ниже:
Обычные амины: МЭА, ДЭА, МДЭА, ДИПА. Наиболее часто применяемым видом амина является МДЭА, так как он является более селективным по отношению к H2S и его нагрев при регенерации ниже, тогда как ДЭА применяется в случае необходимости полного удаления CO2 и H2S. Повышенной селективности к H2S по сравнению с CO2 можно достичь за счет применения обычного МДЭА посредством специальной конфигурации с очень кратким временем выдержки в аминовом абсорбере, что позволяет сократить абсорбцию и обеспечить более высокое соотношение H2S/CO2 в кислом газе. Такой же принцип используется для обогащения кислого газа вверх по потоку от установок производства серы.
Активированные амины: амин (МДЭА или ДИПА) смешивается с активатором для модификации свойств абсорбции и регенерации, таких как повышение степени удаления CO2, улучшение селективности по отношению к H2S, снижение интенсивности нагрева при регенерации и обеспечение абсорбции COS или меркаптанов и пр.
Смешанные растворители: амины смешиваются с физическими растворителями для повышения эффективности физической абсорбции сернистых соединений.
Молекулярные сита: обычно применяются для удаления меркаптанов и H2S из газовой фазы при концентрации максимум в несколько сотен ppм об.mv, тогда как CO2 можно эффективно удалить при максимальной концентрации 0,1 %. Применяются молекулярные сита типа 5A или больше, а типовая технологическая схема базируется на процессе регенерации с незамкнутым циклом (отработанный газ регенерации не перерабатывается). Молекулярные сита также допускается применять для обессеривания ШФЛУ или СНГ.
Нерегенеративные адсорбенты: применяются для удаления H2S при пониженных концентрациях (обычно ниже ста ppm об.), и базируются на высокоактивных металлических оксидах, которые за счет реакции с H2S преобразуются в стабильные сульфиды.