Способ абсорбционной осушки газа

Задачей предлагаемого изобретения  является создание способа очистки  гликоля - осушителя природного газа от всех видов примесей путем испарения  и ректификации очищаемого гликоля, обеспечивающих более полную очистку  при снижении энергозатрат.

Предлагаемый способ очистки  гликолей от примесей заключается в  следующем: сырьевой раствор гликоля - осушителя природного газа - предварительно нагревают в рекуперативном теплообменнике, после чего испаряют в кубовой  секции ректификационной колонны и  очищают образовавшиеся пары гликоля  от примесей (как летучих, так и  малолетучих и нелетучих) в массообменной секции ректификационной колонны с отбором концентрированного гликоля с контактных устройств в средней части массообменной секции; испарение очищаемого гликоля производится за счет подвода тепла с кубовой жидкостью, нагреваемой в испарителе в жидкофазном состоянии; выходящие сверху ректификационной колонны пары охлаждают и конденсируют, а необходимый вакуум в установке очистки создают путем откачки неконденсирующихся газов и паров вакуумным насосом.

Кубовая жидкость ректификационной колонны подвергается циркуляции в  контуре: куб ректификационной колонны - промежуточная емкость-отстойник  твердой фазы - циркуляционный насос - испаритель - регулятор давления "до себя" - куб ректификационной колонны, в котором производится ее нагрев и частичное испарение.

В качестве испарителя может  быть использована трубчатая печь.

Предлагаемый способ очистки  загрязненных гликолей отличается от известного тем, что очистку гликоля - осушителя природного газа - осуществляют в ректификационной колонне с  отбором концентрированного гликоля с контактных устройств в средней части массообменной секции; нагрев кубовой жидкости проводят в испарителе, в частности в трубчатой печи, с поддержанием нагреваемого раствора в жидкофазном состоянии. При этом кубовая жидкость ректификационной колонны циркулирует в контуре: куб ректификационной колонны - промежуточная емкость-отстойник твердой фазы - циркуляционный насос - испаритель - регулятор давления "до себя" - куб ректификационной колонны, в котором производится ее нагрев и частичное испарение.

Настоящее изобретение направлено на достижение более качественной очистки  растворов гликолей и снижение эксплуатационных затрат, а именно: 

 

- очистки загрязненного  гликоля - осушителя природного  газа - от всех видов примесей  с получением очищенного концентрированного  гликоля, содержащего не менее  99,5 мас.% основного вещества в количестве, составляющем не менее 90% от его содержания в загрязненном осушителе; 

 

- обеспечения оптимальных  условий для отстаивания и  осаждения твердых примесей из  кубовой жидкости ректификационной  колонны; 

 

- снижения до минимума  отложений солей и малолетучих примесей в аппаратах установки очистки;  

 

- снижения энергозатрат на процесс очистки за счет реализации оптимальных технологических решений по нагреву кубовой жидкости и выводу примесей из технологической схемы установки очистки.

Реализация способа очистки  загрязненного гликоля - осушителя  природного газа - способом вакуумной  ректификации представлена на чертеже.

Способ реализуется следующим  образом.

Загрязненный раствор  гликоля - осушителя природного газа - из установки промысловой подготовки природного газа к магистральному транспорту, содержащий вышеперечисленные примеси, накапливающиеся при обработке  природного газа, используя метод  абсорбционной осушки, подается по трубопроводу 1 в емкость 2. Насосом 3 раствор подается через рекуперативный теплообменник 4, где нагревается  и по трубопроводу 5 поступает в  кубовую секцию вакуумной ректификационной колонны 6 на очистку. Подача загрязненного  раствора в ректификационную колонну устанавливается клапаном 7.

Кубовая жидкость колонны, содержащая сконцентрированные нелетучие и  малолетучие растворимые примеси и взвешенные кристаллы минеральных солей, по трубопроводу 8 направляется в промежуточную емкость-отстойник твердой фазы 9, в которой происходит осаждение взвешенных твердых примесей, которые в виде суспензии выводятся из нижней части емкости насосом 10 по трубопроводу 11 в емкость промстоков 12. Вывод суспензии твердых примесей из емкости 9 регулируется клапаном 13 по температуре в кубе колонны 6. Осветленная кубовая жидкость по трубопроводу 14 поступает на всас циркуляционного насоса 15 и далее по трубопроводу 16 нагнетается в испаритель, в качестве которого может быть использована трубчатая печь с огневым нагревом 18. Расход кубовой жидкости в трубчатую печь устанавливается клапаном 17.

Часть осветленной кубовой  жидкости из промежуточной емкости 9 по трубопроводу 41 отбирается в емкость  промстоков 12 для удаления нелетучих и малолетучих растворимых примесей, выделенных из очищаемого осушителя природного газа. Величина отбора регулируется клапаном 42 по температуре в кубе колонны 6.

В трубном пространстве трубчатой  печи производится нагрев осветленной  кубовой жидкости в жидкофазном  состоянии (без образования паровой  фазы). Необходимое для осуществления  этого процесса давление (на 0,02-0,03 МПа  большее давления начала кипения  жидкости при температуре на выходе из печи) поддерживается клапаном-регулятором  давления "до себя" 19. Скорость течения  нагреваемой кубовой жидкости в  трубном пространстве печи обеспечивает гидродинамические условия, препятствующие заметному образованию осадка минеральных  солей и малолетучих примесей на теплопередающей поверхности.

Парожидкостная смесь, образующаяся в трубопроводе 20 после клапана-регулятора давления 19, поступает в верхнюю  часть кубовой секции ректификационной колонны очистки 6, где происходит сепарация паровой и жидкой фаз. Частично упаренная жидкая фаза, в  которой из-за перенасыщения происходит кристаллизация минеральных солей, стекает в нижнюю часть кубовой  секции, где смешивается с новой  порцией загрязненного раствора гликоля - осушителя природного газа, подаваемого на очистку. Отсепарированная паровая фаза, содержащая очищаемый  гликоль и все легколетучие примеси, поступает в нижнюю часть массообменной секции ректификационной колонны очистки, где осуществляется процесс ректификационного взаимодействия паров со стекающей флегмовой жидкостью на контактных устройствах колонны. Результатом указанного взаимодействия будет обогащение поднимающихся паров легколетучими примесями и отпарка этих примесей из стекающей жидкости - очищаемого гликоля. Данная характерная особенность протекания ректификационного процесса приводит к образованию в средней части массообменной секции колонны очистки зоны, включающей несколько соседних контактных устройств, жидкая фаза на которых практически не содержит как легколетучих, так и малолетучих примесей, исчерпанных из отсепарированной паровой фазы на нижних контактных устройствах массообменной секции. Отбор части жидкой фазы с контактных устройств указанной зоны в средней части массообменной секции ректификационной колонны по трубопроводу 21 позволяет выделить фракцию очищенного гликоля с содержанием основного вещества 99,5-99,8 мас.%. Величина отбора очищенного гликоля регулируется клапаном 22 по уровню жидкости в кубовой секции ректификационной колонны очистки 6. Горячий, очищенный от всех видов примесей гликоль направляется в рекуперативный теплообменник 4, после которого поступает в емкость 23 готового продукта. Из емкости 23 очищенный гликоль - осушитель природного газа - насосом 24 нагнетается в установку промысловой подготовки природного газа.

Пары, выходящие из верха  колонны, содержащие гликоль, воду и  все легкокипящие примеси, отпаренные из очищенного гликоля - осушителя природного газа, а также неконденсирующиеся инертные газы - воздух, природный газ - поступают в холодильник-конденсатор 25, например аппарат воздушного охлаждения. Образовавшаяся в холодильнике-конденсаторе газожидкостная смесь поступает  в разделительную емкость 26, где  происходит сепарация несконденсированной  фазы, а также разделение жидкой водогликолевой фазы и углеводородного конденсата. Газовая фаза, содержащая часть водяных паров и неконденсирующихся легколетучих примесей, по трубопроводу 27 поступает на всас вакуумного насоса 29, где захватывается рабочей жидкостью и после сепаратора 30 по трубопроводу 31 направляется на факельное устройство. Разрежение, создаваемое вакуумным насосом 29 в верху ректификационной колонны очистки 6, регулируется клапаном 28. Жидкость из сепаратора 30 и рабочая жидкость вакуумного насоса 29 по трубопроводу 32 направляются на охлаждение и после охлаждения по трубопроводу 33 возвращаются в вакуумный насос.

Углеводородный конденсат, отслоившийся в разделительной емкости 26 от водогликолевого раствора, по трубопроводу 34 выводится из разделительной емкости потребителю. Отбор углеводородного конденсата регулируется клапаном 35 по уровню в углеводородной камере разделительной емкости 26. Водогликолевый раствор из разделительной емкости по трубопроводу 36 откачивается насосом 37 и направляется на флегмирование в массообменную секцию ректификационной колонны очистки 6. Расход флегмовой жидкости регулируется клапаном 38 по уровню водогликолевого раствора в гликолевой камере разделительной емкости 26. Часть водогликолевого раствора по трубопроводу 39 направляется в емкость промстоков 12 для вывода легколетучих примесей, отпаренных из очищенного гликоля - осушителя природного газа. Величина отбора регулируется клапаном 40 по температуре в верхней части массообменной секции колонны очистки.

Вывод растворимых малолетучих и нелетучих примесей из установки очистки осуществляется отбором части кубовой жидкости по трубопроводу 41 в количестве не более 2,5-3,5% от количества загрязненного гликоля, подаваемого на очистку. Вывод легколетучих примесей из установки очистки осуществляется отбором части водогликолевого раствора из разделительной емкости 26 по трубопроводу 39 в количестве не более 2,5-3,0% от количества загрязненного гликоля, подаваемого на очистку. Вывод суспензии осажденных минеральных солей из установки очистки осуществляется отбором из нижней части промежуточной емкости-отстойника твердой фазы 9 по трубопроводу 10 в количестве не более 1,0-1,5% от количества загрязненного гликоля, подаваемого на очистку. Отходы, содержащие примеси, выделенные из загрязненного раствора гликоля при очистке, из емкости промстоков 12 откачиваются насосом 43 на утилизацию.

Основные режимные параметры  процесса очистки - величина разрежения, создаваемого вакуумным насосом, и  температура в массообменной  и кубовой секциях ректификационной колонны - определяются составом загрязненного  раствора гликолей, подаваемого на очистку.

Использование предлагаемого  способа очистки загрязненного  раствора гликолей от примесей рассмотрено  на примере Ямбургского газоконденсатного месторождения.

В таблице сравниваются показатели работы установок очистки растворов гликолей по известному и предлагаемому способам при сопоставимых условиях - одинаковой производительности по перерабатываемому сырью. Из сравнения показателей следует, что предлагаемый способ, в сравнении с известным, обеспечивает более полную очистку от разного вида примесей и характеризуется меньшими тепловыми расходами.

Экспертная оценка показала, что в условиях Ямбургского месторождения стоимость очистки одной тонны загрязненного гликоля по предлагаемому способу на установке производительностью 2,2 т/час составит около 150-180 долларов США при годовой производительности до 1000 т. Качество очищенного гликоля (диэтиленгликоля) соответствует товарному продукту высшего сорта (ГОСТ 10136-77). Учитывая стоимость 1 т товарного диэтиленгликоля 600 долларов США, годовой экономический эффект от очистки загрязненного осушителя составит около 420 тысяч долларов США.

Источники информации 

 

1. Бекиров Т.М., Ланчаков Г.А. Технология обработки газа и конденсата. - М.: Недра, 1999. - с. 240-244.

2. Патент 2110558 Роспатента  на изобретение "Способ очистки  раствора гликоля от минеральных  солей". 1998 г. 

 

Формула изобретения

1. Способ очистки раствора гликоля - осушителя природного газа, включающий нагрев раствора в рекуперативном теплообменнике, подачу из последнего нагретого раствора в вакуумную колонну, разделение раствора в вакуумной колонне, отвод кубовой жидкости из вакуумной колонны, нагрев ее в испарителе, отвод с верха вакуумной колонны паров с последующим охлаждением и конденсацией паров и создание разрежения в вакуумной колонне путем откачки несконденсировавшихся паров вакуумным насосом, отличающийся тем, что очистку раствора гликоля производят в вакуумной ректификационной колонне с отбором очищенного гликоля из средней части массообменной секции вакуумной ректификационной колонны, а кубовую жидкость после выхода ее из вакуумной ректификационной колонны нагревают в испарителе до температуры ниже температуры ее кипения при поддерживаемом в испарителе давлении.

2. Способ по п.1, отличающийся  тем, что организуют циркуляцию  кубовой жидкости в контуре:  кубовая секция вакуумной ректификационной  колонны - емкость-отстойник твердой  фазы - циркуляционный насос - испаритель - регулятор давления "до себя" - кубовая секция ректификационной  колонны.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве  испарителя используют трубчатую  печь.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(54) СПОСОБ АБСОРБЦИИ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ ГАЗОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к  абсорбции алифатических, ароматических, непредельных углеводородов и их производных из газовой фазы. Способ осуществляют пропусканием смеси газов  через жидкий слой органического  абсорбента. В качестве абсорбента газов применяют использованные индустриальные масла (отходы). Способ позволяет увеличить абсорбцию  алифатических, ароматических, непредельных углеводородов из газовоздушных потоков.

Изобретение относится к  абсорбции алифатических, ароматических, непредельных углеводородов и их галогенпроизводных из газовой фазы.

Источниками загрязнения  воздуха углеводородами являются все  лакокрасочные, газо- и нефтехимические, углехимические, многие биохимические  и плазмохимические производства, силовые  установки и автомобильный транспорт, действующие на основе углеводородных энергоносителей.

Очистку воздуха от органических соединений в зависимости от источника  загрязнения и материально-технических  возможностей производят с помощью  разных каталитических систем, адсорбентов, абсорбентов, адсорбционных и абсорбционных  аппаратов, мембран, бактерий и технологий сжигания, криогенирования, фотоокисления, окисления при воздействии на газовоздушную смесь электрического разряда и ускоренных электронов.