Способ абсорбционной осушки газа

(57) Реферат:

Изобретение относится к  адсорбционной технике, а именно к установкам для очистки и  осушки газов в стационарном слое адсорбента с периодической регенерацией последнего, и может быть использовано в химической и других отраслях промышленности, в частности при синтезе озона. Установка адсорбционной осушки газов содержит последовательно соединенные насос, выход которого подключен к входам основного и дополнительного эжекторов, причем газовый патрубок основного эжектора соединен с магистралью подачи осушенного газа и оснащен невозвратным клапаном, а газовый патрубок дополнительного эжектора соединен с магистралью подачи влажного газа и также оснащен невозвратным клапаном, а выходы обоих эжекторов соединены с входом насоса (или промежуточной емкостью), клапаны управления, установленные в линии подачи влажного газа перед адсорберами и в магистрали подачи осушенного газа после адсорберов, и два установленных параллельно адсорбера, оснащенных подогревателями. Установка позволяет повысить эффективность процесса осушки газа и снизить энергетические затраты на его осуществление, упростить структуру установки и повысить удобство в эксплуатации. 1 ил.

Изобретение относится к  адсорбционной технике, а именно к установкам для очистки и  осушки газов в стационарном слое адсорбента с периодической регенерацией последнего, и может быть использовано в химической и других отраслях промышленности, в частности при синтезе озона.

Известна установка адсорбционной  осушки газа, содержащая последовательно  соединенные компрессор, два адсорбера, эжектор, соединенный с компрессором, теплообменник с сепаратором, вихревую трубу, установленную в линии  влажного воздуха, устройство удаления сконденсировавшейся влаги, установленное  в линии осушаемого газа между  холодным концом вихревой трубы и  адсорберами, и клапаны управления (SU, патент 1690826 А1, кл. В 01 D 53/26, 1991).

Известная установка позволяет  исключить поступление капельной  влаги в адсорберы и повысить надежность установок-потребителей осушенного газа. Однако она имеет достаточно сложную структуру и порядок  регенерации адсорбента при относительно невысокой эффективности процесса регенерации, требует больших энергетических затрат на термодинамическое расслоение газа в вихревой трубе и его  прокачивание через адсорберы. Кроме того, наличие источника избыточного давления (компрессора) повышает металлоемкость и шумность установки, а также ее стоимость.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков.

Технический результат изобретения  состоит в повышении эффективности  процесса осушки газа за счет улучшения  условий регенерации адсорбента и в повышении удобства эксплуатации установки за счет упрощения ее структуры  и уменьшения шумов.

Результат достигается тем, что установка адсорбционной  осушки газов, включающая два установленных  параллельно адсорбера, оснащенных подогревателями, клапаны управления, установленные в линии подачи влажного газа перед адсорберами  и в магистрали подачи осушенного газа после адсорберов, дополнительно  содержащая основной эжектор, газовый  патрубок которого соединен с магистралью  подачи осушенного газа и оснащен  невозвратным клапаном, дополнительный эжектор, газовый патрубок которого соединен с магистралью подачи влажного газа и оснащен невозвратным клапаном, насос, выход которого подключен к входам основного и дополнительного эжекторов, причем основной эжектор эжектирует осушаемый газ из адсорбера, находящегося в режиме адсорбции, дополнительный эжектор эжектирует влагу из адсорбера, находящегося в режиме десорбции, а выходы обоих эжекторов соединены с входом насоса или промежуточной емкостью, имеет более простую структуру, и тем, что регенерация адсорбента протекает в условиях разрежения, создаваемого дополнительным эжектором при незначительном поверхностном подогреве адсорберов, и тем, что исключается применение источника избыточного давления, а воздух в адсорберы поступает из атмосферы, за счет разрежения, создаваемого в них основным эжектором, и тем, что регенерация адсорбента осуществляется вакуумно-термическим способом при автоматическом переключении режимов работы адсорберов.

На чертеже представлена схема установки адсорбционной  осушки газов.

Установка содержит два установленных  параллельно адсорбера 11 и 12, оснащенных подогревателями, клапаны управления 8-10, установленные в линии подачи влажного газа перед адсорберами  и в линии осушенного газа после  адсорберов, насос 1, выход которого подключен к входам основного  и дополнительного эжекторов, причем газовый патрубок основного эжектора 2 соединен с магистралью подачи осушенного газа 4 и оснащен невозвратным клапаном 5, газовый патрубок дополнительного эжектора 3 соединен с магистралью подачи влажного газа 6 и оснащен невозвратным клапаном 7, а выходы обоих эжекторов соединены с входом насоса (или промежуточной емкостью).

Установка работает следующим  образом.

Исходное положение: адсорбер 11 находится в режиме адсорбции, адсорбер 12 отключен от магистрали подачи осушенного газа 4 и находится в  режиме десорбции (регенерации), клапаны  управления 8 и 10 открыты на проход, клапан 9 открыт на регенерацию. Вода, подаваемая насосом 1 в основной эжектор 2, эжектирует газовый поток. В магистрали подачи осушенного газа и в адсорбере 11 создается разрежение. Воздух из атмосферы через клапан 8 начинает поступать в адсорбер 11, где осушается до абсолютного влагосодержания не более 0,05 г/м³ (около 252,5 К по точке росы) и по магистрали подачи осушенного газа поступает потребителю Пт (например, в генератор озона). Параллельно этому процессу за счет эжекции газового потока дополнительным эжектором 3 в адсорбере 12 создается разрежение, равное давлению десорбции (примерно 5 кПа). Адсорбировавшаяся в адсорбере 12 влага по магистрали подачи влажного газа 6 отсасывается в эжектор 3 и отводится в трубопровод Тр, соединенный с входом насоса 1. Невозвратные клапаны 5 и 7 при этом исключают попадание воды через газовые патрубки эжекторов к потребителю или в адсорберы при возможных срывах эжекции. Через определенный промежуток времени происходит автоматическое переключение клапанов управления. Адсорбер 11 переводится в режим десорбции, а адсорбер 12 - в режим адсорбции. Время цикла   определяется временем достижения дополнительным эжектором минимального давления всасывания, которое с целью полного удаления влаги из адсорбера при регенерации должно быть в несколько раз меньше времени полуцикла  ₁. При этом производительность дополнительного эжектора не должна превышать производительности основного эжектора (рекомендуемое соотношение 1/7-1/10). Для обеспечения гарантированной регенерации адсорбента его температура поддерживается на заданном уровне с помощью поверхностного подогрева адсорберов. За температуру подогрева адсорбента принята температура кипения воды при минимальном давлении всасывания (при давлении десорбции 5 кПа - около 306 К).

Таким образом, в установке  создаются условия для непрерывной  вакуумно-термической регенерации  адсорбента. Это позволяет значительно  повысить эффективность процесса осушки газа и снизить энергетические затраты  на его осуществление. Кроме того, отсутствие источника избыточного  давления воздуха, упрощение схемы  и автоматизация процесса управления переключением циклов повышают удобство эксплуатации установки. 

 

Формула изобретения

Установка адсорбционной  осушки газов, содержащая два установленных  параллельно адсорбера, клапаны  управления, установленные в линии  подачи влажного газа перед адсорберами  и в магистрали подачи осушенного газа после адсорберов, отличающаяся тем, что адсорберы оснащены подогревателями, установка дополнительно содержит основной эжектор, газовый патрубок которого соединен с магистралью  подачи осушенного газа и оснащен  невозвратным клапаном, дополнительный эжектор, газовый патрубок которого соединен с магистралью подачи влажного газа и оснащен невозвратным клапаном, насос, выход которого подключен к входам основного и дополнительного эжекторов, причем основной эжектор эжектирует осушаемый газ из адсорбера, находящегося в режиме адсорбции, дополнительный эжектор эжектирует влагу из адсорбера, находящегося в режиме десорбции, выходы обоих эжекторов соединены с входом насоса или промежуточной емкостью, а регенерация адсорбента осуществляется вакуумно-термическим способом при автоматическом переключении режимов работы адсорберов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ РАСТВОРА ГЛИКОЛЯ - ОСУШИТЕЛЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА

(57) Реферат:

Изобретение относится к  газовой промышленности и предназначено  для использования на установках промысловой подготовки природного газа к магистральному транспорту методом  абсорбционной осушки, в частности  изобретение относится к способам очистки раствора гликоля - осушителя  природного газа. Согласно предлагаемому  способу отработанный раствор гликоля  направляют в рекуперативный теплообменник  и подают в куб ректификационной колонны, из средней части массообменной  секции которой отбирают очищенный концентрированный гликоль. Нагрев кубовой жидкости проводят в испарителе с поддержанием нагреваемого раствора в жидкофазном состоянии. При этом кубовая жидкость циркулирует в контуре: куб ректификационной колонны - промежуточная емкость - отстойник твердой фазы - циркуляционный насос - испаритель - регулятор давления "до себя" - куб ректификационной колонны. Выходящие из верхней части ректификационной колонны пары охлаждают и конденсируют. Необходимый вакуум в установке очистки обеспечивают за счет откачки неконденсирующих паров и газов вакуумным насосом. Данный способ обеспечивает более полную очистку раствора гликоля, снижает отложение солей и малолетучих примесей в аппаратах и снижает энергозатраты. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к  газовой промышленности и предназначено  для использования на установках промысловой подготовки природного газа к магистральному транспорту методом  абсорбционной осушки, в частности, изобретение может быть использовано для регенерации отработанного  абсорбента - загрязненного гликоля.

Абсорбционная осушка природного газа гликолями характеризуется  накоплением в них различных  вредных примесей, как нелетучих  и малолетучих (минеральные соли, механические примеси, тяжелые фракции углеводородов, осмолы - продукты термоуплотнения гликолей, различные реагенты), так и легколетучих (кислоты, альдегиды - продукты термоокислительного разложения гликолей, метанол, вода, легкие фракции углеводородов), что снижает осушающую способность гликолей и предопределяет необходимость очистки образовавшихся растворов гликолей от примесей.

Известные физические и физико-химические способы очистки предусматривают, как правило, избирательную очистку  от определенного вида примесей.

Известен способ очистки  растворов гликолей от минеральных  солей дистилляционным способом, включающий в себя выпарной аппарат, испаритель (с принудительной циркуляцией  раствора), дефлегматор и конденсатор, солесборник, сборник обессоленного раствора гликолей и вспомогательное оборудование, где выпарной аппарат работает под вакуумом, создаваемым вакуумным насосом [1].

Недостатки данного способа  

 

1. Из очищаемых растворов  гликолей выделяются только минеральные  соли и механические примеси  в виде суспензии солей.

2. Необходима добавка  воды на всас циркуляционного насоса для интенсификации процесса очистки, что увеличивает в 3-8 раз содержание воды в очищенном гликолевом растворе и пропорционально увеличивает расход греющего агента в испаритель и в систему регенерации абсорбента для испарения добавленной воды.

3. После очистки гликолевые  растворы должны быть поданы  в систему регенерации для  удаления излишне добавленной  воды.

Наиболее близким техническим  решением является способ очистки растворов  гликолей от минеральных солей, включающий в себя выпарной аппарат, испаритель (с принудительной циркуляцией раствора), узел двухступенчатой конденсации  паров, первый сборник концентрированных  гликолей и второй сборник разбавленных водогликолевых растворов, линию вывода смеси минеральных солей и механических примесей из нижней секции выпарного аппарата, где выпарной аппарат работает под вакуумом, создаваемым вакуумным насосом [2].

Согласно данному способу  очистки растворов гликолей сырьевой раствор гликоля подают в рекуперативный теплообменник для предварительного нагрева, а затем в выпарной аппарат. Из низа выпарного аппарата смесь  раствора гликоля и упаренной  кубовой жидкости подают на всас циркуляционного насоса, где она смешивается с частью потока разбавленного водогликолевого раствора для поддержания состояния кипения смеси и нагнетается в испаритель, где происходит испарение части циркулирующего потока; образовавшаяся парожидкостная смесь выбрасывается из испарителя в выпарной аппарат для сепарации и удаления паровой фазы (смеси паров воды, гликоля и легкокипящих примесей).

Минеральные соли и механические примеси, выпадающие в осадок в выпарном аппарате, охлаждают, частично конденсируют в рекуперативном теплообменнике (первая ступень конденсации) и подают в  первую сборную емкость, где собираются концентрированные гликоли, подаваемые потребителю. Паровую фазу из первой емкости охлаждают и конденсируют в холодильнике-конденсаторе (вторая ступень конденсации) и образовавшийся конденсат - разбавленный водогликолевый раствор - подают во вторую сборную емкость, из которой неконденсирующуюся газовую фазу отсасывают вакуумным насосом, а часть образовавшегося конденсата возвращают на всас циркуляционного насоса для поддержания кипения в испарителе упариваемой смеси.

Недостатки данного способа  

 

1. Неполная очистка гликолей  от легколетучих примесей, в том  числе кислот с нормальной  температурой кипения 70-105^oС, которые способствуют разложению гликолей и увеличивают коррозионную активность технологической среды, поскольку они конденсируются в холодильнике-конденсаторе вместе с парами воды и поступают с конденсатом во вторую сборную емкость, откуда часть кислого конденсата повторно направляется в испаритель.

2. Образование большого  количества разбавленного водогликолевого раствора (около 55% от массы исходного сырья), содержащего около 25 мас.% воды. После возврата 30% по объему этой фракции на вход в испаритель остается 70% остатка, который не может быть непосредственно использован в установке промысловой подготовки газа к магистральному транспорту и должен быть регенерирован в системе регенерации вместе с насыщенным влагой (на 5-10%) абсорбентом, поступающим из абсорберов осушки природного газа, что потребует значительного увеличения энергозатрат.

3. Необходимость испарения  в испарителе выпарного аппарата  кроме очищаемых гликолей и  воды, содержащейся в исходном  сырье, гликолей и воды, содержащихся  в той части разбавленного  водогликолевого раствора, которая подается в испаритель из второй сборной емкости, что потребует повышенной на 15% подачи греющего агента в испаритель установки очистки.

4. Интенсивная циркуляция  кубовой жидкости выпарного аппарата  через испаритель, необходимая для  предотвращения отложения солей  и осмолов в трубах испарителя, не позволит обеспечить гидродинамические  условия, необходимые для отстоя и вывода всех взвешенных солевых кристаллов из нижней части выпарного аппарата.

5. Подача части разбавленного водогликолевого раствора на вход в испаритель будет определять (и регулировать) температуру кипения смеси, поступающей в нижнюю часть испарителя, но никак не будет влиять на температуру кипения упаренной смеси на выходе из испарителя (из которой испарены все гликоли и вода, подаваемые в выпарной аппарат с сырьевым потоком и потоком разбавленных гликолей из второй сборной емкости), которая будет определяться конечным составом упаренной смеси и величиной остаточного давления в кубовой секции выпарного аппарата, то есть температура кубовой жидкости в выпарном аппарате будет значительно выше температуры, поддерживаемой на входе в испаритель.