Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА РЕГЕНЕРАЦИИ ГЛИКОЛЯ

Изобретение относится к установкам регенерации гликоля с использованием вакуума, создаваемого эжектором, которые находят применение в процессах абсорбционной осушки углеводородного газа от влаги. Изобретение может быть использовано в газовой, нефтяной и других отраслях промышленности.

Известен процесс регенерации гликоля по патенту Франции FR 2754736, В 01 D 53/26, С 07 С 31/20, опубл. 24.04.1998 г., который осуществляется на установке, включающей трубопровод подачи используемого для осушки газа насыщенного гликоля, соединенный с атмосферной колонной дистилляции - колонной-десорбером, - патрубок выхода частично регенерированного гликоля которой подключен к вакуумной колонне, снабженной нижним патрубком отвода регенерированного гликоля и верхним патрубком отвода паров, подключенным через вакуумный насос к средней части атмосферной дистилляционной колонны.

Общими признаками известного и предлагаемого решений являются:

- подключение трубопровода подачи насыщенного гликоля к атмосферной колонне-десорберу для частичной регенерации;

- подключение патрубка выхода частично регенерированного гликоля атмосферной колонны-десорбера к вакуумной колонне;

- наличие у вакуумной колонны нижнего патрубка отвода регенерированного гликоля и верхнего патрубка отвода паров, подключенного через устройство для создания вакуума к колонне-десорберу.

Недостатком данной установки является то, что на вакуумной колонне нет отвода воды, и ее пары вместе с парами несконденсированного гликоля через вакуумный насос направляются в колонну-десорбер, тем самым дополнительно загружая колонну-десорбер и увеличивая энергозатраты вакуумного насоса, перекачивающего дополнительный объем сырья. Кроме того, использование вакуумного насоса приводит к дополнительным энергозатратам для его привода.

Известна установка регенерации гликоля, используемая в процессе осушки газа по патенту РФ №2155092, В 01 D 53/26; 53/14, опубл. 27.08.2000 г., включающая трубопровод подачи насыщенного гликоля, используемого для осушки газа, соединенный с атмосферной колонной дистилляции - колонной-десорбером, - патрубок выхода частично регенерированного гликоля которой подключен к вакуумной колонне с подогревом нижней части, снабженной глухой тарелкой с расположенным над ней патрубком отвода регенерированного гликоля и конденсатором в верхней части, нижним патрубком отвода остатка и верхним патрубком отвода несконденсированных паров, подключенным через вакуумный насос к средней части атмосферной дистилляционной колонны.

Общими признаками известного и предлагаемого решений являются:

- подключение трубопровода подачи насыщенного гликоля к атмосферной колонне-десорберу для частичной регенерации;

- подключение патрубка выхода частично регенерированного гликоля атмосферной колонны-десорбера к вакуумной колонне;

- подключение верхнего патрубка отвода паров вакуумной колонны через устройство для создания вакуума к колонне-десорберу;

- наличие в вакуумной колонне глухой тарелки с расположенным над ней патрубком отвода конденсируемого продукта, охлаждающего змеевика в верхней части и контактных устройств в нижней части.

Недостатком такой установки является низкая эффективность регенерации гликоля в вакуумной колонне ввиду сложности обеспечения испарения и организации отвода регенерированного гликоля. Для организации отвода регенерированного гликоля с глухой тарелки требуется сильный подогрев низа колонны, чтобы обеспечить испарение всего гликоля вместе в парами воды. Кроме того, при данной конструкции вакуумной колонны проблематично добиться качественного отделения и соответственно отвода глубоко регенерированного гликоля, так как в верхней части колонны, благодаря охлаждению змеевиком, происходит однократная конденсация паров воды и гликоля; поэтому вместе с гликолем на глухой тарелке неминуемо окажется сконденсировавшаяся вода, которая попадет в поток отводимого с тарелки регенерированного гликоля, ухудшая его качество. Все это снижает эффективность регенерации гликоля. Кроме того, отводимые через вакуумный насос с верха вакуумной колонны пары содержат, помимо воды, значительное количество гликоля, что дополнительно загружает колонну-десорбер и повышает энергозатраты вакуумного насоса.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой установке является установка регенерации гликоля, описанная в книге “Осушка углеводородных газов”, Жданова Н.В., Халиф А.Л. - М.: Химия, 1984 г., с.56 и 57, включающая трубопровод подачи насыщенного гликоля с установки осушки газа в барботажных абсорберах, подключенный через сепаратор, промежуточную емкость и эжектор к атмосферной колонне-десорберу. Патрубок выхода частично регенерированного гликоля кубовой части колонны-десорбера соединен с вакуумной камерой, снабженной нижним патрубком отвода регенерированного гликоля и верхним патрубком отвода паров, подключенным к пассивному соплу эжектора.

Общими признаками известного и предлагаемого решений являются:

- подключение трубопровода подачи насыщенного гликоля через эжектор к атмосферной колонне-десорберу;

- соединение патрубка выхода частично регенерированного гликоля с вакуумной камерой, снабженной нижним патрубком отвода регенерированного гликоля и верхним патрубком отвода паров;

- подключение верхнего патрубка отвода паров вакуумной камеры к пассивному соплу эжектора.

Недостатком данной установки является отсутствие отделения паров воды в вакуумной камере и их отвода, в связи с чем пары воды вместе с парами гликоля попадают в пассивное сопло эжектора, дополнительно загружая атмосферную колонну-десорбер. Кроме того, в рассматриваемой установке регенерации гликоля не обеспечивается стабильная работа эжектора, соответственно уровень вакуума в вакуумной колонне колеблется в зависимости от количества гликоля, подаваемого в активное сопло эжектора, в связи с чем невозможно добиться стабильной работы эжектора и требуемого постоянного уровня вакуума в вакуумной колонне. Это снижает эффективность регенерации гликоля.

Технической задачей изобретения является обеспечение эффективной регенерации гликоля в вакуумной колонне и разгрузка атмосферной колонны-десорбера за счет обеспечения стабильного уровня вакуума в вакуумной колонне и уменьшения потока паров, поступающих в атмосферную колонну-десорбер через пассивное сопло эжектора.

Для достижения этого технического результата в установке регенерации гликоля, включающей трубопровод подачи насыщенного гликоля, подключенный через эжектор к атмосферной колонне-десорберу, у которой патрубок выхода частично регенерированного гликоля соединен с вакуумной камерой, снабженной нижним патрубком отвода регенерированного гликоля и верхним патрубком отвода паров, подключенным к пассивному соплу эжектора, на трубопроводе подачи насыщенного гликоля выполнен участок с двумя параллельными линиями, на одной из которых установлен эжектор с измерителем расхода перед его активным соплом, при этом измеритель расхода связан с регулирующим клапаном, установленным на одной из линий, а вакуумная камера выполнена в виде массообменной колонны, снабжена глухой тарелкой с расположенным над ней патрубком отвода воды, охлаждающим змеевиком в верхней части и контактным устройством с низким гидравлическим сопротивлением в нижней части.

Эжектор может быть установлен на одной из параллельных линий, являющейся байбасной, а регулирующий клапан - на другой линии, являющейся основной, или на байпасной линии перед измерителем расхода.

Также эжектор может быть установлен на одной из параллельных линий, являющейся основной, а регулирующий клапан - перед измерителем расхода или на другой линии, являющейся байпасной.

Выполнение на трубопроводе подачи насыщенного гликоля участка с двумя параллельными линиями, на одной из которых установлен эжектор с измерителем расхода перед его активным соплом, связанным с регулирующим клапаном, установленным на одной из линий, позволяет стабилизировать работу эжектора, обеспечивая постоянную подачу потока насыщенного гликоля в его активное сопло с определенным расходом и пропуская оставшуюся часть потока чрез параллельную линию. При этом в вакуумной колонне поддерживается стабильный вакуум и, соответственно, создаются оптимальные условия для эффективной окончательной регенерации гликоля.

Выполнение вакуумной камеры в виде массообменной колонны, снабженной глухой тарелкой с расположенным над ней патрубком отвода воды, охлаждающим змеевиком в верхней части и контактным устройством с низким гидравлическим сопротивлением в нижней части, позволяет создать условия для эффективного испарения воды из частично регенерированного гликоля, отделения паров воды и отвода воды с глухой тарелки. Контактное устройство с низким гидравлическим сопротивлением и большой поверхностью контакта позволяет интенсифицировать процесс испарения влаги из гликоля, осуществляя его в пленочном режиме. При этом за счет конденсации воды в верхней части вакуумной колонны создается дополнительный вакуум, что снижает потребность в вакууме, создаваемом эжектором. В связи с этим, требуемый для процесса вакуум обеспечивается меньшим количеством гликоля, проходящего через активное сопло эжектора, - достаточно вакуума, создаваемого при прохождении только части потока гликоля через эжектор. Поэтому в установке регенерации может использоваться эжектор меньшей производительности. Кроме того, из-за организации конденсации паров воды в вакуумной колонне и отвода воды с глухой тарелки уменьшается количество паров, отсасываемых через пассивное сопло эжектора, и, соответственно, объем потока, подаваемого в атмосферную колонну-десорбер, что уменьшает ее загрузку и позволяет использовать колонну с меньшими габаритами.

Установка эжектора на одной из параллельных линий, являющейся байбасной, а регулирующего клапана - на другой линии, являющейся основной или на байпасной линии перед измерителем расхода, так же, как и установка эжектора на основной линии, а регулирующего клапана - перед измерителем расхода или на байпасной линии, позволяет осуществить распределение потоков между двумя параллельными линиями на участке трубопровода подачи насыщенного гликоля таким образом, чтобы обеспечить постоянную подачу потока насыщенного гликоля в активное сопло эжектора с заданным расходом.

На чертеже представлена принципиальная схема установки регенерации гликоля.

Установка включает трубопровод подачи насыщенного гликоля 1 после абсорбера осушки сырого газа 2. На трубопроводе 1 выполнен участок с двумя параллельными линиями, на одной из которых, например на основной 3, имеется регулирующий клапан 4, связанный с измерителем расхода 5, установленным перед эжектором 6. Эжектор 6 установлен на другой параллельной линии - байпасной 7. Выход эжектора через теплообменник 8 и емкость разгазирования 9 подключен к средней части колонны-десорбера 10. Колонна-десорбер 10 представляет собой вертикальную колонну, работающую при атмосферном давлении с подогреваемой кубовой частью и охлаждающим змеевиком в верхней части. В верхней части колонны 10 имеется патрубок 11 отвода паров, а в нижней части - патрубок 12 для отвода частично регенерированного гликоля, который подключен к средней части вакуумной колонны 13, представляющей собой небольшую вертикальную колонну, работающую в режиме барометрического конденсатора и предназначенную для окончательной регенерации гликоля. Колонна 13 разделена глухой тарелкой 14 на нижнюю испарительную и верхнюю конденсационную секции. Непосредственно над тарелкой 14 имеется патрубок 15 отвода скапливающейся на ней воды. Нижняя секция колонны 13 снабжена регулярной насадкой 16 с низким гидравлическим сопротивлением, например, выполненная из перфорированного гофрированного листа или сетки, и эффективным распределителем жидкости 17, например желобчатым, для равномерного распределения частично регенерированного гликоля по сечению аппарата и насадке, а верхняя секция - охлаждающим змеевиком 18. Нижний патрубок 19 колонны 13 для отвода регенерированного гликоля через теплообменник 8, емкость 20 и насос 21 подключен к абсорберу осушки сырого газа 2, а верхний патрубок 22 - к пассивному соплу эжектора 6. Размещение эжектора 6 с установленным перед ним измерителем расхода 5 и регулирующего клапана 4 на участке с двумя параллельными линиями может быть другим. При установке эжектора 6 на байпасной линии 7 регулирующий клапан 4 может быть установлен на байпасной линии 7 перед измерителем расхода 5. А при установке эжектора 6 с измерителем расхода 5 на основной линии 3 регулирующий клапан 4 может быть установлен перед измерителем расхода или на байпасной линии 7.

Установка регенерации гликоля работает следующим образом. Насыщенный гликоль с глухой тарелки абсорбера осушки сырого газа 2 поступает в трубопровод подачи насыщенного гликоля 1 и делится на два потока. Меньший по расходу поток (30-35% от общего количества) проходит по байпасной линии 7 через эжектор 6, а большая часть проходит по основной линии 3 через клапан 4. Посредством регулирующего клапана 4 производится стабилизация расхода гликоля через эжектор, а количество гликоля, проходящего через другую линию (в данном случае основную 3), может изменяться в зависимости от количества гликоля, поступающего из абсорбера. Далее объединенный поток насыщенного гликоля проходит теплообменник 8, емкость разгазирования 9 и поступает на регенерацию при атмосферном давлении в колонну-десорбер 10, где из насыщенного гликоля удаляется 50-80% воды за счет подогрева низа колонны, и частично регенерированный гликоль поступает в вакуумную колонну 13. Окончательная регенерация гликоля происходит в вакуумной колонне за счет создания условий для испарения воды созданием вакуума и условий для конденсации и отвода воды. Распределитель жидкости 17 позволяет равномерно распределить частично регенерированный гликоль по насадке. Из гликоля, равномерно стекающего в пленочном режиме по всему объему насадки 16, обладающей низким гидравлическим сопротивлением и большой поверхностью, эффективно испаряется вода, которая конденсируется благодаря охлаждающему змеевику 18 в верхней секции вакуумной колонны 13, собирается на глухой тарелке 14 и отводится через патрубок 15. Полностью регенерированный гликоль отводится с низа колонны 13 через патрубок 19, а небольшое количество не сконденсировавшихся газов с верха колонны 13 через патрубок 22 подаются в пассивное сопло эжектора 6 и соединяются с потоком насыщенного гликоля, подаваемого на регенерацию.