Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОСУШКИ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ

Изобретение относится к способам адсорбционной осушки газа и может найти применение в нефтегазовой и других отраслях промышленности для осушки горючих газов.

Известен способ адсорбционной осушки природного газа [RU 2063792, МПК B01D 53/26, опубл. 20.07.1996], включающий адсорбционную осушку предварительно отсепарированного газа силикагелем (адсорбентом) с получением осушенного газа, последующую регенерацию адсорбента путем продувки частью компримированного осушенного газа (продувочного газа), нагретой с помощью огневого нагрева, и охлаждение регенерированного адсорбента сырым газом. Отработанный продувочный газ (газ регенерации) после охлаждения воздухом и сепарации конденсата компримируют и рециркулируют в поток осушаемого газа.

Известный способ требует большого расхода электроэнергии на компримирование продувочного газа (количество которого составляет до 15% от объема осушаемого газа) и на охлаждение газа регенерации, значительного расхода топлива на нагрев продувочного газа, а использование огневого нагрева приводит к повышенной пожаровзрывоопасности способа.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению по технической сущности способ адсорбционной осушки природного газа [RU 2504424, МПК B01D 53/26, опубл. 10.11.2013], включающий предварительную очистку смеси осушаемого газа с газом регенерации от капельной влаги и механических примесей, ее осушку адсорбентом композитного типа в условиях поддержания температуры адсорбции за счет косвенного охлаждения адсорбента хладагенгом, регенерацию адсорбента за счет косвенного нагрева адсорбента теплоносителем до температуры регенерации и последующего отдува паров воды из свободного пространства адсорбера частью осушенного газа, подаваемого прямым током, рециркуляцию полученного при этом газа регенерации в поток осушаемого газа, а также косвенное охлаждение регенерированного адсорбента хладагентом до температуры адсорбции.

При этом в качестве хладагента может быть использован атмосферный воздух, а в качестве теплоносителя - нагретый атмосферный воздух, полученный смешением атмосферного воздуха с продуктами каталитического окисления или пламенного сжигания части осушенного газа или иного топлива (при осушке негорючего газа).

Недостатками данного способа являются его сложность, связанная с необходимостью рециркуляции газа регенерации.

Задачей изобретения является упрощение способа.

Техническим результатом является упрощение способа за счет исключения рециркуляции газа регенерации путем его полного сжигания.

В известном способе, включающем адсорбционную осушку предварительно очищенного осушаемого газа при температуре адсорбции, регенерацию адсорбента путем косвенного нагрева адсорбента до температуры регенерации теплоносителем, и последующего отдува паров воды из свободного пространства адсорбера частью осушенного газа, а также охлаждение регенерированного адсорбента до температуры адсорбции воздухом, особенность заключается в том, что в качестве теплоносителя используют продукты окисления газа регенерации воздухом.

При необходимости, например при недостаточном количестве газа регенерации для получения требуемого количества теплоносителя, газ регенерации дополнительно смешивают с частью предварительно очищенного осушаемого газа.

Для сокращения времени охлаждения регенерированного адсорбента целесообразно дополнительно продувать адсорбент, по меньшей мере, частью осушенного газа с последующим ее смешением с оставшейся частью осушенного газа.

При необходимости отдув паров воды из свободного пространства адсорбера осуществляют частью предварительно очищенного осушаемого газа или его смесью с частью осушенного газа при температуре регенерации, поддерживаемой за счет косвенного нагрева теплоносителем.

С целью углубления регенерации и повышения степени осушки целесообразно поддерживать давление регенерации ниже, чем давление адсорбции.

Окисление газа регенерации воздухом может быть осуществлено путем пламенного сжигания или каталитического окисления.

Объем загрузки адсорбента выбирают исходя из влажности осушаемого горючего газа, вида адсорбента, его динамической емкости, конструктивных особенностей адсорбера, а также времени, необходимого для насыщения адсорбента ("проскока" паров воды), с учетом циклограммы работы всех адсорберов.

При осушке горючего газа для получения теплоносителя может быть использован газ регенерации, что позволяет упростить способ за счет исключения рециркуляции газа регенерации, а использование в качестве теплоносителя продуктов окисления газа регенерации воздухом позволяет упростить получение теплоносителя.

Отдув паров воды при температуре регенерации, поддерживаемой за счет косвенного нагрева теплоносителем, позволяет осуществит более глубокую регенерацию адсорбента, уменьшить объем его загрузки и увеличить степень осушки газа (понизить температуру точки росы осушаемого газа).

Предлагаемый способ осуществляют в несколько стадий, при этом для поддержания непрерывности процесса осушки используют по меньшей мере два адсорбера, в одном из которых осуществляют осушку газа, а в другом - регенерацию адсорбента (на схеме чертежа условно показано четыре адсорбера, находящихся на разных стадиях процесса).

Предварительно очищенный осушаемый газ (I) в адсорбере 1 подвергают адсорбционной осушке при давлении и температуре адсорбции с получением осушенного газа (II), основную часть которого выводят с установки (III), а небольшую часть (IV) направляют отдув паров воды.

После насыщения адсорбента влагой, фиксируемого по проскоку паров воды, осуществляют регенерацию адсорбента, для чего сначала адсорбент (условно в адсорбере 2) нагревают теплоносителем (V), при этом происходит десорбция влаги и накопление ее паров в свободном пространстве адсорбера.

Затем адсорбент (условно в адсорбере 3) отдувают частью осушенного газа (IV), подаваемой, например, противотоком к направлению подачи осушаемого газа, в условиях косвенного нагрева частью теплоносителя (V), а полученный газ регенерации (VI) направляют на окисление.

После завершения отдува адсорбент (условно в адсорбере 4) охлаждают воздухом (VIII). Для ускорения охлаждения дополнительно может быть использовано прямое охлаждение адсорбента путем продувки частью осушенного газа (IX) с последующим ее возвратом в поток (III) осушенного газа (показано пунктиром).

Газ регенерации (VI) подвергают окислению воздухом (VIII) в устройстве 5, например каталитическом реакторе, с образованием продуктов окисления (V), используемых далее в качестве теплоносителя. Затем смесь отработанных хладагентов - нагретого атмосферного воздуха (VIII) и охлажденного газа окисления (V) - выводят с установки, например, с помощью дымососа 6.

При необходимости газ регенерации (VI) может быть смешан с частью предварительно очищенного осушаемого газа (показано пунктиром). На первой стадии адсорбент может охлаждаться хладоагентом, например атмосферным воздухом (VIII) - показано пунктиром. Для отдува паров воды часть осушенного газа (IV) может быть смешана с частью (VII) предварительно очищенного осушаемого газа (показано пунктиром). Для углубления регенерации адсорбента процесс может быть осуществлен при пониженном давлении.

Сущность изобретения иллюстрируется следующим примером. Природный газ, используемый затем в качестве импульсного и/или топливного газа в количестве 30 нм³/час, содержащий 1,4 г/м³ паров воды, при 30°С и 5,5 МПа осушают в адсорбере, заполненном композитным адсорбентом на основе окиси алюминия, модифицированной окисью кальция, в котором размещены теплообменные элементы, во внутреннее пространство которых подают атмосферный воздух. На выходе из адсорбера получают осушенный газ с содержанием 9 мг/м³ паров воды (температура точки росы минус 60°С). После проскока влаги адсорбент подвергают регенерации, для чего сначала нагревают до 120°С продуктами окисления газа регенерации, имеющими температуру 350°С, подаваемыми во внутреннее пространство теплообменных элементов адсорбера. Затем в адсорбер противотоком подают 0,5 нм³/час осушенного газа, полученный газ регенерации окисляют в каталитическом реакторе с получением продуктов окисления. После окончания отдувки паров воды адсорбент охлаждают до 40°С, подавая воздух во внутреннее пространство теплообменных элементов адсорбера. Процесс повторяют циклически. Рециркуляция газа регенерации не осуществляется.

Из примера следует, что предлагаемый способ позволяет упростить осушку и может быть использован в нефтегазовой и других отраслях промышленности.