अमीन गैस उपचार
अमीन गैस उपचार, जिसे, अमीन स्क्रबिंग, गैस स्वीटनिंग और अम्लगैस हटाने के रूप में भी जाना जाता है, हाइड्रोजन सल्फाइड (H2S) और कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) को हटाने के लिए विभिन्न एल्केलामाइन (सामान्यतः केवल एमाइन के रूप में संदर्भित) के जलीय घोल का उपयोग करने वाली प्रक्रियाओं के एक समूह को संदर्भित करता है। ) गैसों से।।[1][2][3] यह तेल शोधशाला में उपयोग की जाने वाली एक सामान्य इकाई प्रक्रिया है, और इसका उपयोग पेट्रोकेमिकल संयंत्रों, प्राकृतिक गैस प्रसंस्करण और अन्य उद्योगों में भी किया जाता है।
हाइड्रोजन सल्फाइड को हटाने वाली तेल रिफाइनरियों या रासायनिक प्रसंस्करण संयंत्रों के भीतर होने वाली प्रक्रियाओं को मीठा बनाने की प्रक्रिया कहा जाता है क्योंकि हाइड्रोजन सल्फाइड की अनुपस्थिति से प्रसंस्कृत उत्पादों की गंध में सुधार होता है। अमीन्स के उपयोग के विकल्प में झिल्ली प्रौद्योगिकी सम्मिलित है। यद्यपि, अपेक्षाकृत उच्च पूंजी और परिचालन लागत के साथ-साथ अन्य तकनीकी कारकों के कारण झिल्ली पृथक्करण कम आकर्षक है।[4]
गैस उपचार में कई अलग-अलग अमाइन का उपयोग किया जाता है:
- डायथेनॉलमाइन (डीईए)
- मोनोइथेनॉलमाइन (एमईए)
- मिथाइल डायथेनॉलमाइन (एमडीईए)
- डाईइसोप्रोपेनोलामाइन (डीआईपीए)
- एमिनोएथॉक्सीथेनॉल (डिग्लीकोलेमाइन) (डीजीए)
औद्योगिक संयंत्रों में सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली अमाइन अल्कानोलामाइन डीईए, एमईए और एमडीईए हैं। रसोई गैस (एलपीजी) जैसे तरल हाइड्रोकार्बन से खट्टी गैसो को हटाने के लिए इन अमाइन का उपयोग कई तेल रिफाइनरियों में भी किया जाता है।
एक विशिष्ट अमीन ट्रीटर का विवरण
हाइड्रोकार्बन प्रसंस्करण उद्योगों में H2Sया H2Sऔर CO2दोनों युक्त गैसों को सामान्यतः खट्टा गैसों या अम्ल गैसों के रूप में जाना जाता है।
ऐसी गैसों के अमीन उपचार में सम्मिलित रसायन विशेष अमीन के उपयोग के साथ कुछ भिन्न होता है। अधिक सामान्य अमाइनों में से एक के लिए, मोनोएथेनॉलैमाइन (एमईए) को 'RNH2' के रूप में निरूपित किया जाता है, अम्ल-क्षार अभिक्रिया में ऐमीन इलेक्ट्रॉन युग्म के प्रोटोनीकरण से धनावेशित अमोनियम समूह (RNH+
3) बनता है।) के रूप में व्यक्त किया जा सकता है:
- RNH2 + H2S ⇌ RNH+
3+HS− - RNH2 + H
2CO
3 ⇌ RNH+
3 + HCO−
3
घोल में अधिक घुलनशील होने के कारण परिणामी पृथक्कृत और आयनित प्रजातियाँ अमीन घोल द्वारा फँस जाती हैं, या साफ़ हो जाती हैं और इतनी आसानी से गैस चरण से हटा दी जाती हैं। अमीन स्क्रबर के निर्गमिका पर, मीठी गैस इस प्रकार H2S और CO2 में समाप्त हो जाती है।
एक विशिष्ट अमाइन गैस उपचार प्रक्रिया (गिरबोटोल प्रक्रिया, जैसा कि नीचे प्रक्रिया प्रवाह आरेख में दिखाया गया है) में एक अवशोषक इकाई और एक पुनर्योजी इकाई के साथ-साथ सहायक उपकरण सम्मिलितहैं। अवशोषक में, डाउनफ्लोइंग अमाइन समाधान एक उत्पाद के रूप में एक मीठी गैस धारा (यानी, हाइड्रोजन सल्फाइड और कार्बन डाइऑक्साइड से मुक्त गैस) और अवशोषित अम्ल गैसों में समृद्ध एक अमीन समाधान का उत्पादन करने के लिए अपफ्लोइंग खट्टा गैस से H2Sऔर CO2को अवशोषित करता है। परिणामी समृद्ध अमीन को पुनर्जीवित या दुबले अमाइन का उत्पादन करने के लिए पुनर्योजी (एक विपट्टक के साथ एक पुनर्वाष्पित्र) में भेजा जाता है जिसे अवशोषक में पुन: उपयोग के लिए पुनर्नवीनीकरण किया जाता है। पुनर्योजित्र से निकाली गई उपरिव्यय गैस सांद्रितH2S और CO2है।
वैकल्पिक प्रक्रियाएं
वैकल्पिक विपट्टक कॉन्फ़िगरेशन में मैट्रिक्स, आंतरिक विनिमय, स्फुरण निवेशांक और विखंडन निवेशांक के साथ बहुदबाव सम्मिलित हैं। इनमें से कई कॉन्फ़िगरेशन विशिष्ट विलायक या परिचालन स्थितियों के लिए अधिक ऊर्जा दक्षता प्रदान करते हैं। निर्वात ऑपरेशन अवशोषण के कम ताप वाले विलायक का समर्थन करता है जबकि सामान्य दबाव पर ऑपरेशन अवशोषण के उच्च ताप वाले विलायक का समर्थन करता है। अवशोषण के उच्च ताप वाले विलायक को निश्चित क्षमता पर तापमान प्रदोलन से अलग करने के लिए कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है। मैट्रिक्स विपट्टक 40% की वसूली करता है CO2 एक उच्च दबाव पर और बहुदबाव विपट्टक से जुड़ी अक्षमताएँ नहीं हैं। ऊर्जा और लागत कम हो जाती है क्योंकि पुनर्वाष्पित्र कृत्य चक्र सामान्य दबाव विपट्टकसे थोड़ा कम होता है। एक आंतरिक एक्सचेंज विपट्टक में जल वाष्प का एक छोटा अनुपात होता है CO2 ओवरहेड प्रवाह से, और इसलिए कम भाप की आवश्यकता होती है। विखंडन निवेशांक के साथ बहुदबाव कॉन्फ़िगरेशन प्रवाह को नीचे के खंड में कम कर देता है, जिससे समकक्ष कार्य भी कम हो जाता है। स्फुरण निवेशांक को कम गर्मी निविष्ट की आवश्यकता होती है क्योंकि यह स्तंभ के तल पर विपट्टक में प्रवेश करने वाली समृद्ध धारा में कुछ CO2 को हटाने में मदद करने के लिए जल वाष्प की गुप्त गर्मी का उपयोग करता है।अवशोषण के उच्च ताप वाले विलायक के लिए बहुदबाव कॉन्फ़िगरेशन अधिक आकर्षक है।[5]
अमीन
शोषक जलीय घोल में अमीन सांद्रता अमीन गैस उपचार प्रक्रिया के योजनाबद्ध और संचालन में एक महत्वपूर्ण मापदण्ड है। निम्नलिखित चार अमाइनों में से किस एक इकाई को उपयोग करने के लिए योजनाबद्धकिया गया था और किस गैस को हटाने के लिए योजनाबद्ध किया गया था, इसके आधार पर, ये कुछ विशिष्ट अमीन सांद्रता हैं, जो जलीय घोल में शुद्ध अमीन के वजन प्रतिशत के रूप में व्यक्त की जाती हैं:[1]
- मोनोएथेनॉलमाइन: H2S और CO2 को हटाने के लिए लगभग 20%, और केवल CO2 को हटाने के लिए लगभग 32%.
- डायथेनोलामाइन: H2S और CO2 को हटाने के लिए लगभग 20 से 25%
- मेथिल्डिथेनॉलमाइन:H2S और CO2 को हटाने के लिए लगभग 30 से 55%
- डाइग्लीकोलामाइन: H2S और CO2 को हटाने के लिए लगभग 50%
परिसंचारी जलीय घोल में अमीन सांद्रता का चुनाव कई कारकों पर निर्भर करता है और यह काफी मनमाना हो सकता है। यह सामान्यतः केवल अनुभव के आधार पर बनाया जाता है। इसमें सम्मिलित कारकों में सम्मिलित है कि क्या अमीन इकाई कच्चे प्राकृतिक गैस या पेट्रोलियम शोधन प्रक्रियाएं द्वारा उप-उत्पाद गैसों का उपचार कर रही है जिसमें दोनों H2S और CO2 की अपेक्षाकृत कम सांद्रता होती है या इकाई उच्च प्रतिशत CO2 के साथ गैसों का उपचार कर रही है या नहीं जैसे कि अमोनिया उत्पादन में उपयोग की जाने वाली भाप सुधार प्रक्रिया से निकलने वाली गैसें या पारंपरिक कोयले से चलने वाले बिजली संयंत्र से निकलने वाली गैसें।[1]
दोनों H2S और CO2अम्ल गैसें हैं और इसलिए कार्बन स्टील के लिए संक्षारक हैं। यद्यपि, एक अमीन उपचार इकाई में, CO2 दोनों का प्रबल अम्ल है। H2S स्टील की सतह पर आयरन सल्फाइड की एक फिल्म बनाता है जो स्टील की सुरक्षा का काम करती है। CO2के उच्च प्रतिशत के साथ गैसों का इलाज करते समय, संक्षारण अवरोधकों का अक्सर उपयोग किया जाता है और यह परिसंचारी विलयन में अमीन की उच्च सांद्रता के उपयोग की अनुमति देता है।
अमीन सांद्रता को चुनने में सम्मिलित एक अन्य कारक चयनित अमीन में H2S और CO2 की सापेक्ष घुलनशीलता है।[1]अमीन के प्रकार की पसंद अमीन समाधान की आवश्यक परिसंचरण दर, पुनर्जनन के लिए ऊर्जा की खपत और यदि वांछित हो तो अकेले H2S या अकेले CO2 को चुनिंदा रूप से हटाने की क्षमता। अमीन एकाग्रता का चयन करने के बारे में अधिक जानकारी के लिए, पाठक कोहल और नील्सन की किताब को संदर्भित करता है।
विदेश मंत्रालय और डीईए
MEA और DEA प्राथमिक और द्वितीयक अमाइन हैं। वे बहुत प्रतिक्रियाशील हैं और उच्च प्रतिक्रिया दर के कारण गैस की उच्च मात्रा को प्रभावी ढंग से हटा सकते हैं। हालांकि, स्तुईचिओमेटरी के कारण, लोडिंग क्षमता 0.5 मोल सीओ तक सीमित है2 अमीन के प्रति मोल।[6] MEA और DEA को भी CO को हटाने के लिए बड़ी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है2 पुनर्जनन के दौरान, जो कुल परिचालन लागत का 70% तक हो सकता है। वे अन्य अमाइन की तुलना में अधिक संक्षारक और रासायनिक रूप से अस्थिर भी हैं।[6]
उपयोग
तेल रिफाइनरियों में, छीनी गई गैस ज्यादातर एच होती है2एस, जिनमें से अधिकांश अक्सर सल्फर हटाने वाली प्रक्रिया से आता है जिसे हाइड्रोडीसल्फराइजेशन कहा जाता है। यह एच2एस-रिच स्ट्रिप्ड गैस स्ट्रीम को सामान्यतः क्लॉस प्रक्रिया में रूट किया जाता है ताकि इसे मौलिक गंधक में परिवर्तित किया जा सके। वास्तव में, 2005 में दुनिया भर में उत्पादित 64,000,000 मीट्रिक टन सल्फर का विशाल बहुमत रिफाइनरियों और अन्य हाइड्रोकार्बन प्रसंस्करण संयंत्रों से उप-उत्पाद सल्फर था।[7][8] एक अन्य सल्फर हटाने की प्रक्रिया WSA प्रक्रिया है जो किसी भी रूप में केंद्रित सल्फ्यूरिक अम्लके रूप में सल्फर को पुनः प्राप्त करती है। कुछ पौधों में, एक से अधिक अमीन अवशोषक इकाई एक सामान्य पुनर्योजी इकाई साझा कर सकते हैं। वर्तमान में सीओ को हटाने पर जोर दिया जा रहा है2 जीवाश्म ईंधन बिजली संयंत्रों द्वारा उत्सर्जित फ्लू गैसों से सीओ को हटाने के लिए अमीन्स का उपयोग करने में बहुत रुचि पैदा हुई है2 (यह भी देखें: कार्बन कैप्चर और भंडारण और पारंपरिक कोयला आधारित बिजली संयंत्र)।
अमोनिया के औद्योगिक संश्लेषण के विशिष्ट मामले में, गैसीय हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए हाइड्रोकार्बन की भाप सुधार प्रक्रिया के लिए, अमीन उपचार गैसीय हाइड्रोजन के अंतिम शुद्धिकरण में अतिरिक्त कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने के लिए सामान्यतः इस्तेमाल की जाने वाली प्रक्रियाओं में से एक है।
बायोगैस उत्पादन में कभी-कभी बायोगैस से कार्बन डाइऑक्साइड को निकालना आवश्यक होता है ताकि इसे प्राकृतिक गैस के साथ तुलनीय बनाया जा सके। बायो गैस जलाने के बाद धातु के हिस्सों के क्षरण को रोकने के लिए हाइड्रोजन सल्फाइड की कभी-कभी उच्च सामग्री को हटाना आवश्यक है।[9]
कार्बन कैप्चर और स्टोरेज
सीओ को हटाने के लिए अमीन्स का उपयोग किया जाता है2 विभिन्न क्षेत्रों में प्राकृतिक गैस उत्पादन से लेकर खाद्य और पेय उद्योग तक, और साठ से अधिक वर्षों से हैं।[10] अमाइन के कई वर्गीकरण हैं, जिनमें से प्रत्येक में सीओ से संबंधित अलग-अलग विशेषताएं हैं2 कब्ज़ा करना। उदाहरण के लिए, मोनोएथेनॉलमाइन (MEA) CO जैसी अम्लगैसों के साथ दृढ़ता से प्रतिक्रिया करता है2 और तेजी से प्रतिक्रिया करने का समय है और सीओ के उच्च प्रतिशत को दूर करने की क्षमता है2, कम सीओ पर भी2 सांद्रता। सामान्यतः, मोनोएथेनॉलमाइन (MEA) CO के 85% से 90% तक कब्जा कर सकता है2 कोयले से चलने वाले संयंत्र की ग्रिप गैस से, जो सीओ को पकड़ने के लिए सबसे प्रभावी विलायकों में से एक है2.[11] अमीन का उपयोग कर कार्बन कैप्चर की चुनौतियों मेंसम्मिलितहैं:
- निम्न दाब वाली गैस से CO स्थानांतरित करने में कठिनाई होती है2 गैस से अमीन में
- गैस की ऑक्सीजन सामग्री अमीन गिरावट और अम्लगठन का कारण बन सकती है
- सीओ2 प्राथमिक (और माध्यमिक) अमीन्स का क्षरण
- उच्च ऊर्जा खपत
- बहुत बड़ी सुविधाएं
- हटाए गए सीओ को निपटाने के लिए एक उपयुक्त स्थान (बढ़ी हुई तेल वसूली, गहरे खारे जलभृत, बेसाल्टिक चट्टानें ...) खोजना2[12]
आंशिक दबाव CO को स्थानांतरित करने के लिए प्रेरक शक्ति है2 तरल चरण में। कम दबाव के तहत, यह स्थानांतरण पुनर्वाष्पित्र हीट कृत्य को बढ़ाए बिना प्राप्त करना कठिन है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च लागत आएगी।[12]
प्राथमिक और द्वितीयक ऐमीन, उदाहरण के लिए, MEA और DEA, CO के साथ अभिक्रिया करेंगे2 और क्षरण उत्पाद बनाते हैं। हे2 इनलेट गैस से भी गिरावट का कारण होगा। अवक्रमित अमाइन अब CO को पकड़ने में सक्षम नहीं है2, जो समग्र कार्बन कैप्चर दक्षता को कम करता है।[12]
वर्तमान में, सीओ में उपयोग के लिए समग्र गुणों के अधिक वांछनीय सेट को प्राप्त करने के लिए विभिन्न प्रकार के अमीन मिश्रणों को संश्लेषित और परीक्षण किया जा रहा है।2 कैप्चर सिस्टम। एक प्रमुख ध्यान विलायक पुनर्जनन के लिए आवश्यक ऊर्जा को कम करने पर है, जिसका प्रक्रिया लागत पर बड़ा प्रभाव पड़ता है। हालांकि, विचार करने के लिए ट्रेडऑफ़ हैं। उदाहरण के लिए, पुनर्जनन के लिए आवश्यक ऊर्जा सामान्यतः उच्च कैप्चर क्षमता प्राप्त करने के लिए ड्राइविंग बलों से संबंधित होती है। इस प्रकार, पुनर्जनन ऊर्जा को कम करने से ड्राइविंग बल कम हो सकता है और इस प्रकार सीओ की दी गई मात्रा को पकड़ने के लिए विलायक की मात्रा और अवशोषक के आकार में वृद्धि हो सकती है।2, इस प्रकार, पूंजीगत लागत में वृद्धि।[11]
यह भी देखें
- अमोनिया उत्पादन
- हाइड्रोडसल्फराइजेशन
- डब्ल्यूएसए प्रक्रिया
- क्लॉस प्रक्रिया
- सेलेक्सोल
- रेक्टिसोल
- अमीन
- कार्बन कैप्चर में आयनिक तरल पदार्थ
- कार्बन कैप्चर के लिए ठोस शर्बत
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 Arthur Kohl; Richard Nielson (1997). Gas Purification (5th ed.). Gulf Publishing. ISBN 0-88415-220-0.
- ↑ Gary, J.H.; Handwerk, G.E. (1984). Petroleum Refining Technology and Economics (2nd ed.). Marcel Dekker, Inc. ISBN 0-8247-7150-8.
- ↑ US 4080424, Loren N. Miller & Thomas S. Zawacki, "Process for acid gas removal from gaseous mixtures", issued 21 Mar 1978, assigned to Institute of Gas Technology
- ↑ Baker, R. W. (2002). "Future Directions of Membrane Gas Separation Technology". Ind. Eng. Chem. Res. 41 (6): 1393–1411. doi:10.1021/ie0108088.
- ↑ Oyenekan, Babatunde; Rochelle, Gary T. (2007). "Alternative Stripper Configurations for CO2 Capture by Aqueous Amines". AIChE Journal. 53 (12): 3144–154. doi:10.1002/aic.11316.
- ↑ 6.0 6.1 Idem, Raphael (2006). "Pilot Plant Studies of the CO2 Capture Performance of Aqueoues MEA and Mixed MEA/MDEA Solvents at the University of Regina CO2 Capture Technology Development Plant and the Boundary Dam CO2 Capture Demonstration Plant". Ind. Eng. Chem. Res. 45 (8): 2414–2420. doi:10.1021/ie050569e.
- ↑ Sulfur production report by the United States Geological Survey
- ↑ Discussion of recovered byproduct sulfur
- ↑ Abatzoglou, Nicolas; Boivin, Steve (2009). "A review of biogas purification processes". Biofuels, Bioproducts and Biorefining. 3 (1): 42–71. doi:10.1002/bbb.117. ISSN 1932-104X.
- ↑ Rochelle, G. T. (2009). "Amine Scrubbing for CO2 Capture". Science. 325 (5948): 1652–1654. Bibcode:2009Sci...325.1652R. doi:10.1126/science.1176731. ISSN 0036-8075. PMID 19779188. S2CID 206521374.
- ↑ 11.0 11.1 Folger, P. (2009). "Carbon Capture: a Technology Assessment". Congressional Research Service Report for Congress. 5: 26–44.
- ↑ 12.0 12.1 12.2 Wu, Ying; Carroll, John J. (5 July 2011). Carbon Dioxide Sequestration and Related Technologies. John Wiley & Sons. pp. 128–131. ISBN 978-0-470-93876-8.
बाहरी संबंध
- Description of Gas Sweetening Equipment and Operating Conditions
- Selecting Amines for Sweetening Units, Polasek, J. (Bryan Research & Engineering) and Bullin, J.A. (Texas A&M University), Gas Processors Association Regional Meeting, Sept. 1994.
- Natural Gas Supply Association Scroll down to Sulfur and Carbon Dioxide Removal
- Description of the classic book on gas treating Archived 2008-03-16 at the Wayback Machine by Arthur Kohl; Richard Nielsen. Gas Purification (Fifth ed.). Gulf Publishing. ISBN 0-88415-220-0.
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