Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ АБСОРБЦИОННОЙ ОСУШКИ ГАЗА

Изобретение относится к газовой, нефтяной и химической промышленности и может быть использовано для осушки природного или попутного газа, например при подготовке углеводородных газов к дальнему транспорту или для дальнейшей переработки.

Известен способ осушки газа по а.с. 965486, кл. В 01 D 53/26, включающий первичную сепарацию потока газа, содержащего капельную жидкость и паровую (воду и углеводороды), контактирование газа с регенерированным абсорбентом с целью извлечения паров воды, отпаривание из насыщенного абсорбента воды с последующей ее конденсацией, осуществление контакта потока газа после первичной сепарации с жидкостью, отпаренной и сконденсированной из насыщенного абсорбента для отмывки солей, с последующей вторичной сепарацией газа от капельной влаги.

Однако капельная жидкость, которая присутствует в осушаемом газе, содержит не только хорошо, но и плохо растворимые в воде минеральные соли: карбонаты- Са(НСО₃)₂, Mg(HCO₃)₂; калоидные растворы - SiO₂, Fе₂О₃, Аl₂O₃; сульфиды металлов и др., которые накапливаются в абсорбенте. Наличие 4% по массе солей в абсорбенте блокирует его поглощающую способность по воде. Минеральные соли отлагаются на нагревательных поверхностях технологического оборудования, ухудшают эффективность его работы и приводят к увеличению эксплуатационных затрат. Следует также отметить, что при наличии большого количества солей в пластовой воде, количества жидкости (воды), отпариваемой в регенераторе, бывает недостаточно для полной отмывки газа от солей.

Другим недостатком является наличие насосов высокого давления для подачи отпаренной (дистиллированной) воды в промывочный сепаратор высокого давления газа.

Эти недостатки частично устранены в способе осушки газа по патенту РФ 2155092, кл. В 01 D 53/26, 53/14. В данном способе отсутствует технология и оборудование для промывки газа, что снижает капитальные и энергетические затраты на осушку газа. Однако в данном случае абсорбент является промывочной жидкостью (в объеме, большем чем отпаренная и сконденсированная вода в регенераторе), который и насыщается солями и примесями. Для удаления этих примесей часть абсорбента отбирается и подается на испарение-ректификацию, а остаток: соли, тяжелые углеводороды, механические примеси отводятся из системы.

Недостатком этого способа являются значительные энергозатраты на отпарку и конденсацию отпаренного абсорбента.

Изобретением решается задача снижения эксплуатационных затрат, повышения качества абсорбента и продления его срока службы.

Для достижения названного технического результата в предлагаемом способе абсорбционной осушки газа, включающем сепарацию газа от углеводородной жидкости и воды, подачу газа на контакт с регенерированным абсорбентом, отвод осушенного газа и насыщенного абсорбента, подачу последнего на регенерацию с отпаркой влаги, отбор части регенерированного абсорбента на очистку, отобранную часть регенерированного абсорбента подают на контакт с водой, кислотность которой pH<7, и (или) pH>7, и (или) pH 7, перед окончательной очисткой.

Воду, кислотность которой pH<7 и (или) pH>7, получают путем электродиализа воды, отпаренной при регенерации абсорбента, или ее смеси с пластовой водой, отделенной при первичной сепарации.

В качестве воды, кислотность которой с pH 7, используют воду, отпаренную при регенерации абсорбента.

Окончательную очистку регенерированного абсорбента после его контактирования с водой различной кислотности проводят путем фильтрации.

Отличительным признаком предложенного способа является подача отобранной части регенерированного абсорбента на контакт с водой, кислотность которой pH<7, и (или) pH>7, и (или) pH 7, перед очисткой, которую проводят путем фильтрации. Это позволяет уменьшить энергетические затраты, так как они будут связаны только с промывкой части регенерированного абсорбента водой с различной кислотностью, которые значительно меньше энергетических затрат, необходимых для удаления примесей из части абсорбента путем ректификации.

Предлагаемый способ поясняется чертежом, на котором изображена схема для осуществления способа абсорбционной осушки газа.

На схеме показаны абсорбер 1, содержащий сепарационную секцию 2 для отделения из газа капельной жидкости, абсорбционную секцию осушки газа 3, секцию фильтрации 4 газа от капельной жидкости-абсорбента. Абсорбер снабжен штуцерами подачи сырого газа 5, выхода осушенного газа 6, подачи регенерированного абсорбента 7, выхода насыщенного абсорбента 8 и выхода отсепарированной жидкости 9.

Линия отбора насыщенного абсорбента 10 снабжена: регулирующим клапаном 11 и соединена с выветривателем 12 со штуцерами выхода газа выветривания 13 и выхода насыщенного абсорбента 14, соединенного с теплообменником 15 насыщенного и регенерированного абсорбента и с регенератором 16. Регенератор 16 снабжен штуцерами подачи насыщенного абсорбента 17, отбора регенерированного абсорбента 18 и отпаренной влаги 19, а также штуцером подачи рефлюксной воды 20. Низ регенератора снабжен системой подвода теплоносителя 21. Штуцер выхода газа соединен с воздушным холодильником 22, а последний с рефлюксной емкостью 23. Для отвода несконденсированных паров (газов) емкость 23 снабжена штуцером 24 и штуцером 25 для отвода сконденсированной воды насосом 26 и штуцером 27 отбора жидких углеводородов. Насос 26 соединен линией 28 с электродиализатором 29 и линией 30 с контактором насыщенного гликоля 31. Электродиализатор 29 соединен линиями 32 и 33 с контакторами 34 и 35. Контакторы 31, 34, 35 снабжены дренажными линиями выхода осадка 36, 37, 38. Штуцер отбора регенерированного абсорбента соединен линией 39 с насосом 40, который соединен с теплообменником 15, а выход из теплообменника 15 соединен через емкость 41 и насос высоконапорный 42 со щтуцером 7 подачи регенерированного абсорбента и со штуцером 43 подачи части регенерированного абсорбента в контактор 34. Щтуцер выхода 44 контактора 34 соединен со штуцером входа 45 контактора 35, штуцер 46 выхода с контактора 35 соединен со штуцером входа 47 контактора 36, штуцер выхода 48 контактора 31 соединен с фильтром тонкой очистки и угольным фильтром 49, штуцер выхода 50 очищенного гликоля которого соединен со штуцером подачи насыщенного абсорбента 17 регенератора 16.

Способ осуществляется следующим образом.

Сырой газ подают в абсорбер 1 через штуцер подачи сырого газа 5 на сепарационную секцию 2, на которой отделяют капельную жидкость. Отсепарированный от жидкости газ далее направляют в абсорбционную секцию абсорбера 3, на которой осуществляют противоточный контакт с регенерированным абсорбентом, подаваемым через штуцер 7, и таким образом извлекают влагу из газа.

Далее газ направляют на ступень фильтрации 4. Осушенный газ после фильтрации от абсорбента на ступени 4 выводят в виде готового продукта через штуцер 6.

Насыщенный влагой абсорбент с растворимыми примесями выводят из абсорбера 1 через штуцер 8 по линии 10, где его дросселируют, снижая давление, на регулирующем клапане 11, и подают в выветриватель 12, газы выветривания отбирают через штуцер 13, используя для собственных нужд в качестве топлива, а насыщенный абсорбент через штуцер 14 направляют в теплообменник 15, откуда после нагрева через штуцер 17 подают в регенератор 16 в качестве сырья. Низ регенератора 16 нагревают теплоносителем 21.

Отпаренную влагу отбирают сверху регенератора через штуцер 19 и подают на конденсацию в воздушный холодильник 22. После конденсации поток подают в рефлюксную емкость 23, из которой несконденсированные пары отводят через штуцер 24. Сконденсированную воду через штуцер отбора рефлюкса 25 насосом 26 отбирают, при этом часть ее подают на орошение в регенератор 16 через штуцер 20, часть как подпитку по линии 28 на электродиализатор 29, в котором за счет электрических потенциалов (выпрямленного напряжения) получают на аноде анолит, имеющий водородный показатель pH<7 (кислый водный раствор) и на катоде - катонит с водородным показателем pH>7 (щелочной водный раствор), часть - при необходимости подают в контактор 31 для промывки регенерированного абсорбента, а оставшуюся часть отбирают и сбрасывают.

Для отделения солей из абсорбента кислый водный раствор подают на контакт с частью регенерированного абсорбента, который отбирают после теплообменника 15, в контактор 34, откуда после контакта раствор подают на контактор 35 для обмена с щелочным раствором. При наличии в растворе только растворимых солей достаточным является отбор части рефлюксной жидкости (воды) - нейтрального водного раствора по линии 30 и подача ее на контакт с частью регенерированного раствора в контакторе 31, при этом подачу кислого и щелочного раствора в контакторы 34, 35 не производят.

Отделенные примеси (соли) собирают в нижней части контакторов и отводят через штуцеры 36, 37, 38.

При наличии легких углеводородов их отстаивают в емкости 23 и отводят через штуцер 27, тяжелые углеводороды поглощают в секции окончательной угольной фильтрации в аппарате 49.

Окончательно очищенный абсорбент через штуцер выхода очищенного абсорбента 50 фильтра тонкой очистки и угольного фильтра 49 подают на вход питания регенератора 16 через штуцер подачи насыщенного абсорбента 17.

Регенерированный абсорбент отбирают с низа регенератора через штуцер 18 насосом 40 и подают на охлаждение в теплообменник 15, и далее основная часть поступает в емкость 41, откуда высоконапорным насосом 42 ее подают через штуцер 7 в абсорбер 1.

Пример.

Для осуществления предложенного способа абсорбционной осушки газа отобранную часть регенерированного триэтиленгликоля концентрации 99 вес.%, в количестве 26,31 кг, то есть 3 вес.% от общего количества 877 кг/ч после охлаждения в теплообменнике, подают на контакт с водой в количестве 3 кг, кислотность которой pH<7, затем на контакт с водой в количестве 3 кг, кислотность которой pH<7, а затем на контакт с водой в количестве 3 кг, кислотность которой pH 7.

Воду, кислотность которой pH<7 и pH>7, получают путем электродиализа воды отпаренной при регенерации абсорбента или ее смеси с пластовой водой, отделенной при первичной сепарации.

При наличии в регенерированном абсорбенте только растворимых солей отбирают для контакта только рефлюксную жидкость - воду, отпаренную при регенерации абсорбента, с pH 7.

С нижней части контакторов отбирают ≅0,3 кг/ч примесей (солей).

Легкие углеводороды отстаивают в рефлюксной емкости и затем отводят, а тяжелые углеводороды поглощают в фильтрах тонкой очистки и угольном фильтре.

Разбавленный водой насыщенный триэтиленгликоль, концентрацией ≅50 вес.% в количестве 56,6 кг/ч после фильтрации подают на регенерацию.

Такой способ абсорбционной осушки газа позволяет исключить затраты на испарение и конденсацию гликоля, поступающего на очистку.

В предложенном способе осушки газа обеспечивается очистка абсорбента меньшими эксплуатационными и капитальными затратами, т.к. не требуется установки дополнительного энергоемкого оборудования (насосов высокого давления, ректификационной колонны для отпарки абсорбента и холодильников для конденсации испаренного гликоля). Дополнительно установленные контакторы и электродиализатор являются малогабаритным оборудованием, которое может быть установлено в любой действующей технологии и требует минимальных энергетических затрат при достижении основной цели очистки абсорбента от примесей и углеводородов. При таком способе абсорбционной осушки газа увеличивается срок службы абсорбента, исключается образование в нем пены и уменьшаются его потери с газом.