Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ АМИНОВОЙ ОЧИСТКИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ

Изобретение относится к способам переработки газов и может найти применение в нефтегазовой, нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленности при абсорбционной очистке жирных углеводородных газов от кислых компонентов.

В настоящее время наибольшее распространение получила абсорбционная очистка углеводородных газов от кислых компонентов с использованием в качестве абсорбента водных растворов алканоламинов.

Например, известен способ очистки углеводородных газов от кислых компонентов, таких как сероводород и/или двуокись углерода [Патент РФ №2087181, МПК B01D 53/14, B01D 53/52, B01D 53/62, опубл. 20.08.1997 г.], включающий абсорбцию газа 40-70% водным раствором диметилэтаноламина (абсорбентом) и последующую регенерацию насыщенного абсорбента.

Недостатком известного способа является трудность очистки жирных газов, характеризующихся повышенным содержанием углеводородов С₄₊ и во многих случаях присутствием в их составе легких меркаптанов. Часть углеводородов С₄₊ и меркаптанов конденсируются в растворе алканоламина, что приводит к его вспениванию в абсорбере и в колонне регенерации, что в свою очередь вызывает снижение степени очистки газа от сероводорода за счет ухудшения поглотительной способности абсорбента и степени его регенерации. Кроме того, накопление тяжелых углеводородов и меркаптанов в абсорбенте ухудшает качество серы, получаемой на установке производства серы из кислых газов регенерации насыщенного алканоламинового раствора. Сжигание части углеводородов С₄₊ и меркаптанов вместе с кислым газом на установке производства серы ведет также к их безвозвратной потере. При этом большая часть этих компонентов уносится вместе с обессеренным газом и конденсация их в трубопроводной системе затрудняет ее работу и приводит к потере ценного углеводородного сырья.

Наиболее близким аналогом изобретения, принятым в качестве прототипа, является способ и аппарат для переработки нефтезаводских газов, содержащих сероводород [US 2006/0165575, опубл. 27.07.2006 г., МПК B01D 53/50, C01B 17/20, B01J 8/04], который включает сжатие очищаемого газа жидкостно-кольцевым компрессором с использованием в качестве рабочей жидкости водного раствора алканоламина (абсорбента), сепарацию компрессата с получением промытого (обессереного) газа, углеводородной фазы (широкой фракции углеводородов) и водной фазы (насыщенного сероводородом абсорбента).

Данный способ в полной мере не устраняет недостатки способа, принятого за аналог: конденсация углеводородов С₄₊ и меркаптанов в растворе алканоламина (абсорбента) загрязняет его и ухудшает качество, недостаточно высокая степень извлечения углеводородов С₄₊ приводит к потере углеводородов С₄₊ за счет уноса вместе с обессеренным газом, снижению качества обессеренного газа. Сжатие газа требует больших энергозатрат.

Задача изобретения - снижение загрязнения абсорбента, улучшение качества обессеренного газа, уменьшение потерь углеводородов С₄₊ и снижение энергозатрат.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении способа:

- снижение загрязнения абсорбента за счет устранения накопления тяжелых углеводородов и меркаптанов в растворе алканоламина;

- улучшение качества обессеренного газа за счет снижения содержания углеводородов С₄₊ и меркаптанов,

- уменьшение потерь углеводородов С₄₊ за счет абсорбции,

- снижение энергозатрат за счет уменьшения объема сжимаемого газа вследствие растворения углеводородов С₄₊ и меркаптанов в абсорбенте.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем сжатие факельных газов жидкостно-кольцевым компрессором с использованием в качестве рабочей жидкости водного раствора алканоламина, сепарацию компрессата с получением обессеренного газа, широкой фракции углеводородов, и насыщенного сероводородом водного раствора алканоламина, особенностью является то, что водный раствор алканоламина предварительно смешивают с углеводородной фракцией в соотношении 0,1-10:1.

В заявляемом способе предварительное смешение водного раствора алканоламина с углеводородной фракцией позволяет получить рабочую жидкость, в углеводородном компоненте которой растворяются углеводороды С₄₊ и меркаптаны, за счет чего уменьшается загрязнение насыщенного водного раствора алканоламина углеводородов С₄₊ и меркаптанами и достигается снижение их потерь. Массовое соотношение компонентов смеси в интервале 0,1-10:1 выбирается расчетным путем исходя из состава, температуры и давления очищаемого газа и требований к составу кислого газа, выделяемого при регенерации водного раствора алканоламина.

В качестве углеводородной фракции могут быть использованы бензины, керосины, дизельные топлива и любые другие углеводородные смеси с низкой вязкостью.

Способ осуществляют следующим образом. Очищаемый газ (I) сжимают жидкостно-кольцевым компрессором 1, в который в качестве рабочей жидкости подают смесь водного раствора алканоламина (II), как абсорбент сероводорода, и углеводородную фракцию (III), как абсорбент углеводородов С₄₊ и меркаптанов. Компрессат (IV) разделяют в сепараторе 2 на очищенный газ (V), широкую фракцию углеводородов (VI), и отработанный водный раствор алканоламина, насыщенный сероводородом (VII).

Работоспособность предлагаемого способа иллюстрируется следующим примером. 6000 нм³/час (6,32 т/час) отходящего газа установки замедленного коксования, состава, % об.: водород 10,1%, азот 1,92%, кислород 0,85%, окись углерода 0,73%, сероводород 5,14%, метан 48,9%, этан 16,4%, С₃ 9,92%, C₄ 3,62%, С₅₊ 0,9%, метил- и этил меркаптаны 0,13%, при температуре 30°С и давлении 0,28 МПа направляют на вход жидкостно-кольцевого компрессора NAM-2500 фирмы NASH, в который в качестве рабочей жидкости подают 40 т/час 15% водного раствора моноэтаноламина в смеси с 10 т/час легкого газойля, и сжимают до 0,5 МПа. Компрессат разделяют с получением 5528 нм³/час очищенного газа состава % об.: водород 10,9%, азот 2,08%, кислород 0,92%, окись углерода 0,79%, сероводород 0,03%, метан 52,7%, этан 17,2%, С₃ 9,81%, С₄ 2,65%, C₅₊ 0,47%, метил- и этил меркаптаны 0,04%, направляемого в топливную сеть НПЗ, 10,47 т/час широкой фракции углеводородов, направляемой в ректификационную колонну установки замедленного коксования, и насыщенный сероводородом водный раствор моноэтаноламина, содержащий направляемый на регенерацию.

Потери углеводородов С₄₊ с топливным газом составили 0,62 т/час. Содержание метилмеркаптана и этилмеркаптана в насыщенном водном растворе моноэтаноламина, направляемом на регенерацию, составило, соответственно, 4,2 и 4,4 кг. Расход электроэнергии составил 177 кВт.

Потери углеводородов С₄₊ с топливным газом при утилизации вышеуказанного газа по способу, описанному в прототипе, при получении топливного газа с давлением 0,5 МПа, составили 0,95 т/час. Содержание метилмеркаптана и этилмеркаптана в насыщенном водном растворе моноэтаноламина, направляемом на регенерацию, составило соответственно 4,6 и 7,1 кг. Расход электроэнергии составил 188 кВт.

Таким образом, приведенный пример показывает, что предлагаемый способ позволяет уменьшить загрязнение насыщенного водного раствора алканоламина тяжелыми углеводородами и меркаптанами, снизить потери и возвратить в технологический цикл значительную часть углеводородов С₄₊, а также получить топливный газ, соответствующий отраслевому стандарту, может быть использован в нефтегазовой, нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленности.